DBT29-93-2004 土压平衡和泥水平衡顶管工程施工技术规程　　

2018年11月确认继续有效2004-11-09发布2004-12-01实施天津市工程建设标准土压平衡和泥水平衡顶管工程施工技术规程主编单位：天津市管道工程集团有限公司天津第二市政公路工程有限公司批准部门：天津市建设管理委员会实施日期：2004年12月1日建科教[2004]1248号滕绍华签发各有关单位：程建设标准。自2004年12月1日起在我市施行。本标准由天津市建设管理委员会负责管理。天津市建设管理委员会办公室二〇O四年十一月九日印发本规程是根据天津市建设管理委员会建科教本规程主要规定了天津市行政区域内的土压平衡和泥水平1总则 2术语、符号 2.1术语 2.2符号 3基本规定 4.1现场调查 4.2降水 4.3工作坑 4.4顶力计算 4.5触变泥浆及注浆 4.6设备安装 4.7纠偏系统操作 5土压平衡顶管法施工 5.1一般规定 5.3顶进施工 6.1一般规定 6.2泥水平衡顶管机头安装 7测量控制 8.2顶进施工 附录A设备安装、调试记录表 附录B顶管主顶装置施工记录 附录C顶管掘进机控制记录 附录D本规程用词说明 11.0.1为了规范天津市顶管工程施工，确保工程质量和施工安全，提高工程的可靠度，特制定本规程。1.0.2本规程适用于土压平衡和泥水平衡顶管施工及验收。1.0.3在顶管施工前应编制施工组织设计，经审核批准后实施。1.0.4本规程是组织土压平衡和泥水平衡顶管施工、质量控制、验收及监理监督的技术依据文件。1.0.5土压平衡和泥水平衡顶管施工及验收，除应符合本规程规定外，尚应符合国家或行业现行有关标准的规定。22.1.1土压平衡顶管(SoilPressureBlancedPipe-jacking)以顶管掘进机土舱内泥土的压力平衡其切削面土体及地下水压力的顶管方法。以含有一定量粘土且具有一定相对密度的泥浆水充满掘进机的泥水舱，并对其施加一定的压力，以平衡地下水压力和土压力的顶管方法。MechanicalBlancedPipe-jacking)泥水仅起到平衡地下水的作用，而土压力则用机械方式来平衡的顶管方法。2.1.4工作坑(WorkingPit)安放所有顶进设备的工作场地。2.1.5洞口止水圈(HoleSealingCollar)洞口止水圈是由预埋螺栓、橡胶止水圈及压板组成。它安装在工作坑的出洞洞口和接受坑的进洞洞口，以防止地下水和泥砂流到工作坑和接受坑。传递顶管千斤顶顶力的设备。3由后靠背和后座墙以及工作坑后方的土体三者组成，它必须完全能够承受管体顶进时所产生的反作用力。2.1.8顶力(JackingForce)管体顶进时，为克服管体与土之间的土抗力、摩阻力等所施加的力。2.1.9中继间(RelayStation)中继间是长距离顶进管段中设置的接力顶进设备。2.1.10触变泥浆减阻(ThixotropicSlurryAntifriction)通过注浆系统将触变泥浆注入到管体外部，使管外壁与土之间形成一个比较完整的浆套，从而减小顶进中的摩阻力。2.2符号D——管道外径；F——总顶力；F₀——初始顶力；fo——每米管子与土层之间的综合摩擦阻力；pe——土仓的压力；Q——管周边均布载荷；W——每米管子的重力；μ——管与土之间的摩擦系数；C'——管与土之间的粘着力；Ta——管与土之间的剪切应力；P,——地下水压力；σ'——管子法向土压力；q——管顶上的垂直均布荷载；4t——管壁厚度；R——综合摩擦阻力；Kp——被动土压力系数；φ——土的内摩擦角；f——土与管外壁摩阻系数；PL——土壤的垂直均布荷载；PH——土壤的水平压力；Po——管道总重量；h——管顶覆土深度；L——顶进长度；Ps—供泥水压力；Pt——挖掘面土压力；SA——机头迎面面积。53.0.1顶管施工组织设计的编制应符合天津市相关标准的规地下水位、附近地上与地下建筑物、构筑物和各下0.5～1.0m后施工。64.1现场调查4.1.1应按保证工程质量、安全、文明施工，保护地面建筑物与地下管线，维护道路交通等要求，在选用机械式土压、泥水平衡顶管方法时必须进行以下现场调查工作。1应根据所提供的工程地质和水文资料了解顶管机头所穿越的有代表性的地层条件，对有疑虑的地段应要求进行勘测。2应详细调查分析顶管机头所穿越的各类土层的各项土壤参数，包括表4.1.1所列参数。参数性质1、颗粒组成%1、含水量W%%euY三、土的力学性质1、不排水抗剪强度7参数性质三、土的力学性质2、内聚力c3、内摩擦角φN3施工范围内的调查应包括：地下水位、附近地上、地下2根据水文地质情况进行降水设计，通常可采用排水沟、4.3.1工作坑有钢板桩、钢筋混凝土沉井、地84对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全施工4.3.2后背应包括后背梁、后背墙和后背填土。x——平均土的天然重度KN/m³;B——后背宽度(m);h₁——地面至后背墙顶部的深度(m),见图4.3.2;图4.3.2后背9h₂——后背墙的高度(m);h₃——工作坑地面至桩尖的深度(m)。当K>1时后背稳定；K=1时后背处于临界稳定状态；K<1时后背不稳定。4.3.3后背型式可根据设计顶力、现场条件、地质、地形及材料设备等情况选择。4.3.4各种后背墙的设计应符合现行国家标准的有关规定。4.3.5采用装配式后背墙时还应符合下列规定：1装配式后背墙宜采用方木、型钢或钢板等组装，组装后的后背墙应有足够的强度和刚度；2装配式后背墙的底端贯入工作坑地面的深度h₃不宜小于3后背土体壁面应与后背墙贴紧，有孔隙时应采用砂石料填塞密实；4组装后背墙的构件在同层内的规格应一致，各层之间的接触应紧贴，并层层固定。4.3.6工作坑的支撑宜形成封闭式框架，矩形工作坑的四角应加斜撑。4.3.7利用已顶进完毕的管道作后背时，应符合下列规定：1待顶管道的顶力应小于已顶管道的顶力；2后背钢板与管口之间应衬垫缓冲材料；3采取措施保护已顶入管道的接口不受损伤。4.3.8开挖工作坑应按施工组织设计规定及时支护。支撑应满足便于运土、提吊管件及机具等要求。4.3.9矩形工作坑的底部应符合下列公式要求：B₁——操作宽度(m),可取1.8～3.2m;L₁——顶管机头长度(m);L₂——管节长度(m);深度(m),见图4.3.10;深度(m);4.4顶力计算fo=(πDq+W)μ'+πDC'(4.4.1-3)a—综合系数，见表4.4.1;pe—土仓的压力(kPa),应控制在主动土压力与被动土压μ—管与土之间的摩擦系数αaaF=f[2(Pz+PA)DL+P₀]+SA(P,+P₂)式中F—总顶力(kN);f—土与管外壁摩阻系数，见表4.4.2;PL—土壤的垂直均布荷载，一般为地面至管顶的土重x—土的重度(kN/m³);h—管顶覆土深度(m);P—挖掘面土压力(kPa);湿干4.4.3泥水平衡顶管中，也可利用下述简易公式计算顶力：式中F—总顶力(kN);R—综合摩擦阻力(kPa),见表4.4.3;f—管与土的摩擦系数。4.5触变泥浆及注浆4.5.1采用触变泥浆减阻措施时，应编制施工设计，并应包括1泥浆配合比压浆数量及压力的确定；2制备和输送泥浆的设备及其安装规定；3注浆工艺、注浆系统及注浆孔的布置；4顶进洞口封闭泥浆的措施；5泥浆的置换。4.5.2触变泥浆的压浆泵宜采用螺杆泵。管路接头宜选用拆卸方便、密封可靠的活接头。4.5.3注浆孔的布置应符合下列规定：1注浆孔的布置应能保证浆液注出后在管外壁较容易形成浆套，一般应在掘进机后连续放置三至四节有注浆孔的管子，顶进过程中对其不断地注浆。由此往后应每隔一段距离放置一节有注浆孔的管子，通过补浆来保持管外壁浆套的完整性。2注浆孔的布置宜按管道直径的大小确定，每个断面可设置3~5个，并具备排气功能，注浆孔的布置应如图4.5.3所示；3相邻断面上的注浆孔可平行布置或交错布置。4.5.4触变泥浆的配合比，应按管道周围土层的类别、膨润土的性质以及触变泥浆的技术指标确定。钠基膨润土、水、纯碱的重量比宜为1:4:0.05。4.5.5触变泥浆的注浆量，宜按管道与其周围土层之间环形间隙的1~2倍估算。4.5.6触变泥浆的灌注应符合下列规定：1搅拌均匀的泥浆应静置一定时间后方可灌注；2注浆前，应通过注水检查注浆设备，确认设备正常后方可灌注；3注浆压力可按不大于0.1MPa开始加压，在注浆过程中的注浆流量、压力等施工参数，应按减阻及控制地面变形的量测资料调整；4每个注浆孔宜安装阀门，注浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。4.5.7必要时，可对触变泥浆进行置换，置换应符合下列规定：1可采用水泥砂浆或粉煤灰水泥砂浆置换触变泥浆；2拆除注浆管路后，应将管道上的注浆孔封闭严密；3注浆及置换触变泥浆后，应将全部注浆设备清洗干净。4.5.8在不稳定土层中顶管采用注浆加固法时，应通过技术经2两根轨道必须互相平行、等高，在顶进中必须经常复测4.6.1;兴兴顶面高程：0～+3mm;(1)组合千斤顶架；(2)主顶千斤顶2~6只；(3)油泵站及管阀；(4)组合U型顶铁；(5)0型接口顶铁。2主顶千斤顶宜固定在组合千斤顶架上进行整体吊装，并根据其顶进阻力对称布置，由2、4、6只按偶数组合，如图4.6.2所示。45大3数台千斤顶应共同作用，规格一致，行程同步；每台使用压力不应大于额定工作压力；油路必须并联，每台均备有独立的控制阀，千斤顶伸出的最大行程应小于油缸行程10cm左右。4油泵站应设置在主顶千斤顶附近，油路安装应顺直，减少转角，接头不漏油，油泵压力应与千斤顶相匹配，应设有限压阀、溢流阀和压力表等指示保护装置。安装完毕必须进行试车，在顶进中应定时检修维护，及时排除故障。5U型顶铁必须符合要求，刚度大，受力后无变形，相邻面垂直，排列不扭曲，单块设置稳定性好，连接部位不脱焊，不凸面，与导轨的接触面必须平整。6环形顶铁应与混凝土管口相吻合，中间用软木板衬垫，防止承插口处破损。7后背铁应承受和传递全部顶力，必须具有足够的刚度和强度。后背铁的安装应与工作坑的后背贴紧，并与管道轴线垂直。在顶进中随时检查，如发现严重倾斜，必须重新布置，以保证安4.6.3安装前墙止水圈1为了防止顶管机头进出工作坑洞口流入泥水，并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不流失，必须事先按图4.6.3所示安装好前墙止水圈。其组成包括预埋法兰底盘、橡胶板、钢压板、垫圈及螺栓等。2法兰底盘应预先埋设在混凝土沉井内，要求中心正确，端面平整，安装牢固，螺栓丝口应妥善保护，水泥浆应先清除。F1予埋件2螺栓3垫圈4压板5橡胶板4.6.4安装中继间1中继间千斤顶的数量应根据该段单元长度的计算顶力确2中继间的外壳在伸缩时，滑动部分应具有止水性能；3中继间安装前应检查各部件，确认正常后方可安装；安装完毕应通过试运转检验后方可使用。4.6.5安装起重设备1顶管工作坑必须配备起重设备，可采用简易龙门架或汽车起重机。其起重能力应满足吊装顶管机头、顶进管段、辅助设施和出土等要求。2安装前应检查龙门架各种部件有无变形，螺栓是否齐全，发现问题应及时处理。3吊车梁必须与支脚基础平面平行，支脚基础应经设计确定，确保稳固。4电气操作必须由专人负责，应经常检查各电气开关动作是否灵敏可靠，发现问题应立即处理。5检查电葫芦过提限位及行走限位开关是否灵敏，以防发生事故。6提升重物时必须垂直吊车梁的方向，不得利用吊车斜拉重物。7严禁吊车超负荷工作，在接近满负荷运转时严禁同时进行两个动作。8提升重物时应严密注视多转绳轮各股绳松紧是否一致，9起重作业面周围严禁站人。10起重机应建立现场维修、保养、定期检查和交接班制度。11作业前应先试吊，离地面约10厘米时检查重物捆扎情况和制动性能，确认安全可靠方可使用。12起重门架在高压输电线下作业时，必须执行有关安全作业距离的规定。4.7纠偏系统操作4.7.1纠偏系统由四个千斤顶组成，分别位于机头的上、下、左、右，见图4.7.1。纠偏千斤顶的伸缩由操作台上的阀门控制，纠偏时按纠偏方向对各千斤顶作如表4.7.1所示的控制。偏差方向纠偏方向下上上下1、2伸或3、4缩右左左右1、4伸或2、3缩1发现误差大于1cm时，应考虑纠偏，但应考虑管道的设计坡度和机头运行趋势，如果预计机头在运行中可自行恢复到设计位置，此时不必纠正。当必需纠正时，应逐渐复位，不得猛纠硬调。应随时注意发展趋势，严禁调整幅度过大，以防止相反结果发生。2纠偏时应使相邻千斤顶成对动作，同时出现高程和中线偏差时，应先调整高差，再调整左、右偏差。3若偏差超过质量标准时，应立即停止作业。5.1.1土压平衡顶管方法一般适用于淤泥、粘土、砂土、粉土、粉粘土，以及含有数量不超过10%、粒径不大于50mm卵石土层。5.1.2适用于外径200mm以上且覆土深度不小于1.5倍管外径5.2土压平衡顶管机安装5.2.1顶管机头的尺寸和结构应符合要求，在吊入顶进坑前应5.2.2应根据机头的重量、现场条件和方位、角度，经过详细的调查与核算，选用适宜的吊车。卸机头时应平稳、缓慢，避免冲击、碰撞，并由专人指挥。5.2.3必须对机头的电路、油路、水路、气压、泥浆管路和操作系统等设备进行逐一连接，各部件连接应牢固，不得渗漏，安装应正确，并应对各分系统进行认真检查和试运行。5.3顶进施工5.3.1初始顶进前必须对所有设备进行检查，内容包括液压、电气、压浆、气压、水压、照明、通讯、通风等操作系统是否能正常工作，各种电表、压力表、换向阀、传感器、流量计等是否能正确显示其进入的工作状态，然后进行联动调试，确认无故障1拆除封门前应按施工组织设计的规定，检查各种技术措1合上总电源开关，信号和照明灯亮，电表的指示电压应2合上各分系统的电源开关，使刀盘、纠偏千斤顶、螺旋3按操作需要，将刀盘控制开关置于“自动”或“手动”5主顶系统应进入可使管节随时顶进状态，7调节控制器，使螺旋出土机的转速达到适当值，当土压8当出土车盛满土后应把螺旋输送机关掉，由人工或牵引9密切观察顶进过程中的偏差情况，随时将千斤顶进行微调纠偏，以控制机头方向；10需要暂停时，可依次按以下程序停止作业：(1)主顶系统的推进；(2)关闭螺旋出土机的出土阀门；(3)加泥润滑系统；(4)刀盘前的注浆；(5)机头内纠偏油泵；11当停止顶进时间较长时，应将刀盘和注油泵的电源逐一关闭。紧急停车时应先关闭控制电源，而后切断总电源。6.1.2管顶覆土深度宜为管径的1.5倍，且不得小于2m。6.2.1机头在吊装时应平稳，避免碰撞，并有专6.2.2机头安放在轨道上之后，应测量机头前后端的中心线和6.2.4机头和第一节管连接时，机头尾部在轨道上的长度应大6.2.6为缩短工作坑长度，可把机头放置6.3顶进施工6.3.1开顶前应作以下检查：1主顶系统运转前的检查工作：(1)油泵和主千斤顶连接软管是否牢固。(2)检查油箱油量是否适中。(3)注意系统运转是否正常。并检查有无噪声。(4)根据主千斤顶操作速度要求，调节主顶油泵排油量。(5)检查行程计数器是否灵敏可靠。(6)检查千斤顶是否回到零位。(7)发生紧急情况时，机头操作人员能立即停止主顶油泵运转。2对主机运转前的检查：(1)检查各连接件是否松动，千斤顶移动范围内有无障碍。(2)主机内液压泵初运转时，注意排气。(3)检查电缆和电气配线接头确无松动，高压软管及其它管接头拧紧。(4)操作台上的所有控制开关应处于“中位”。(5)电动机的旋转方向是否正确。(6)实验漏电保护是否灵敏可靠。3机头顶进洞口之前必须全面检查液压、电气、供排泥水、照明、通讯等系统是否能正常工作。仪表显示应灵敏可靠。4顶管坑洞口止水圈应保证良好密封。5钢板桩工作坑的前墙可采用定型钢板或浇筑混凝土墙，当采用拔桩或切割洞口的方法时，必须考虑圈梁和八字梁的支撑6封门拆除后，清除洞口存在的障碍物。机头尽4工作坑旁通运转：当泥水在工作坑旁通6进水压力调整。当泥水在机内旁通循环时，通过括：排泥泵(渣浆泵)、供泥水泵、流量调节器、电磁流量计及电磁流量变压器、泥水处理、顶管旁通、管道等，以上设施选型设计必须与主顶设备及掘进机头施工速度匹配。6.3.3掘进需要停止工作时，操作人员应按以下步骤进行：1主千斤顶停止推进。2切土口全关闭。3刀盘停止运转。将刀盘伸缩控制阀手柄置于“中位”,再把刀盘自动伸缩控制阀手柄置于“停止”位置上。4将机内旁通阀置于“全开”位置，通往工作面的进水阀、排泥阀置于全闭位置，使泥水在管内循环数分钟，以防止管道堵塞。5停止机内液压泵运转。6工作坑旁通上的旁通阀开，进水阀、排泥阀关闭。7进水泵、排泥泵停止运转。8打开工作坑旁通上的进水阀、排泥阀、排污阀，清除管6.3.4机头顶进接收坑时，应注意以下事项：1当机头接近接收坑时，坑内应预先设置木垫和托滚。2机头接近封门时，严禁用水冲或挤压。3当机头前部接近接收坑时，可拆除封门或拔出钢桩，并应考虑圈梁和八字梁支撑强度。7.0.1施工前应对设计单位所交付的有关测量基线与水准基点进行核对。7.0.2导线方位角闭合差应符合±49√n(")的要求(n为测7.0.3水准点闭合差应符合±12√L(mm)的要求(L为水准路线长度)。7.0.4顶管必须按照设计管道中心线和工作坑位建立地面与地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核的地方，并应采取保护措施。7.0.5测量控制所使用的激光经纬仪、水准仪、钢卷尺等仪器应经过检查校正，其精度应符合现行国家标准的有关规定。7.0.6工作坑内应设置由地面水准点引入的临时水准点，在交接班时进行仪器高程的校对与调整。顶进轴线由设计管道中心通过经纬仪引入坑内，然后对中观测。7.0.7测量仪器架设在工作坑的后部，仪器支架应水平牢固，不受碰撞。7.0.8临时水准点、管道轴线控制桩、高程桩，应经过复核方可使用，并应定期校核。7.0.9测量台应按照设计轴线和相对高程制作，稳固性要强，以减少顶进过程中的测量误差。7.0.10管道顶进过程中，掘进机的中心和高程测量应符合下列1初始顶进过程中，应不间断进行测量，一般每0.3m记录一次数据；正常顶进，每顶进0.5~1.0m,测量不应少于一次，纠偏时应增加测量次数；2全段顶完后，应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程；有错口时，应测出相对高差；3测量记录应完整、清晰。8.1.1工作坑开挖不得扰动基底土，当发生超挖时，严禁用土8.1.2工作坑施工允许偏差应符合表8.1.2的规定。允许偏差范围12中线位移2中心线钢尺检查314水准仪检测中线位移3经纬仪检测8.2顶进施工8.2.1顶进管道的施工质量应符合下列规定：1管内清洁、管节无破损；2钢筋混凝土管道的接口应填料饱满、密实，且与管节接口内侧表面齐平，接口套环对正管缝、贴紧，不脱落；3顶管时地面沉降或隆起的允许量应符合施工设计的规4顶进管道允许偏差应符合表8.2.1的规定：允许偏差范围1中线位移每节管1经纬仪检测2水准仪检测调试时间导轨偏差左中右中左中右中前中后千斤顶架中心线调试项目电源电压表(V)电流表(A)电源开关及指示灯电流表(A)出土机电流表(A)压力表(MPa)电流表(A)电源B.0.1顶管主顶装置施工宜按B.0.1的格式填写：顶管主顶装置施工记录表B.0.1工程名称：记录时间日/时/分人123456工程名称：切口(m)间日/时/分土压力流纠偏值(mm)倾角转角D.0.1为了便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：(1)表示很严格，非这样做不可的用词：正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”。(2)表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”。(3)表示允许稍有选择，在条件允许时首先这样做的词：正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”。表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。D.0.2规程中指定应按其他有关标准、规范执行时，写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。条文说明 3基本规定 4.1现场调查 4.2降水 4.4顶力计算 4.6设备安装 4.7纠偏系统操作 5土地平衡顶管法施工 5.1一般规定 6.1一般规定 7测量控制 8工程质量验收 本章给出了本规程有关章节中引用的较为常用和重要的10个术语和29个符号，并给出了相应的推荐性英语术语，但不一定是国际上通用的标准术语，仅供参考。3.0.1顶管施工组织设计应遵照《天津市政公路工程施工组织4.3.2本条规定了后背的设计依据。4.3.5装配式后背墙是指工作坑开挖以后，采用方木、工字钢、槽钢、钢板等型钢或其他材料加工的构件，在现场组装的后背墙。这种后背墙不但应有足够的强度，而且应有足够的刚度。本条规定后背墙的底端应在工作坑底以下，不宜小于50cm。这一规定的目的，是在增加施工工作量不大的条件下，利用后背墙的抗力与其高度的平方成正比的规律，以充分发挥其抗力。4.3.9由于机械式顶管与常规顶管之间施工工艺的不同，从而所需的操作宽度前者比后者略有减小，本规程将GB50268-97“给水排水管道工程施工及验收规范”中规定的操作宽度下限2.4m下调为1.8m,但对其上限值3.2m未作调整。4.4顶力计算本节分别给出了土压平衡、泥水平衡顶管顶力计算的推荐公顶力计算是管施工组织设计中的关键内容，它既决定顶进设备的选择，也是后背墙设计的前提条件。但是，由于影响顶力计算的因素很多，计算结果相差也很大。影响顶力的因素主要包括土层的稳定性及其覆盖厚度，地下水的影响，管道的材料、管径和重量，顶进的方法和操作的熟练程度，顶力计算方法的选用，计算顶进长度，减阻措施以及经验等等。在这些因素中，土层的稳