给水顶管工程施工方案

给水顶管工程施工方案

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目录

给水顶管工程施工方案.......................................................................1

3.1.1主要施工工艺流程.........................................................................3

3.2.1顶管方式选择.............................................................................3

3.2.2临建场地.................................................................................3

3.2.3测量.............................................................................3

3.2.3.1平面测量控制.......................................................................3

3.2.3.2高程测量...........................................................................4

3.2.3.3顶管施工测量.......................................................................4

3.2.3.4测量耍求...........................................................................4

3.2.4顶管工作坑尺寸设计......................................................................5

3.2.5工作坑结构设计及做法.....................................................................5

3.2.5.1锚喷工作坑的施工顺序...............................................................5

3.2.5.2锁口圈梁...........................................................................5

3.2.5.3竖井开挖...........................................................................5

3.2.5.4竖井支护...........................................................................5

3.2.5.5封底................................................................................6

3.2.5.6网喷支护竖井尺寸允许偏差及检查方法见表。...........................................6

3.2.5.7竖井钢平台及钢爬枕制安.............................................................6

3.2.6顶管施工方法和技术措施....................................................................6

3.2.6.1机械顶管施工工艺流程如下...........................................................6

3.2.6.2顶管沿线管线及障碍物调查...........................................................6

3.2.6.3顶力计算............................................................................7

3.2.6.4机械顶管后背.......................................................................7

3.2.6.5导轨安装............................................................................7

3.2.6.6顶管机及附属设施就位...............................................................8

3.2.6.7管道入口施工.......................................................................9

3.2.6.8机头入洞..........................................................................10

3.2.6.9管道顶进与纠偏....................................................................11

3.2.6.10土方及泥浆外运...................................................................11

3.2.6.11减阻措施..........................................................................12

3.2.6.12机头出洞..........................................................................13

3.2.6.13泥浆置换.........................................................................14

3.2.7工序质量标准.............................................................................14

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3.1.1主要施工工艺流程

管线顶管工程：施工测量一一场地清理平整一一降水井降水一一工作坑、

接收坑开挖支护一一顶管设备安装一一管道顶进一一机头出洞、拆除顶管设备

——管道后背注浆一一钢筋碎阀门井一一低中压管道液压试验及冲洗消毒一一

工作坑、接收坑回填。

3.2.1顶管方式选择

针对该段土质及地下水位情况，宜采用机械顶管法施工。由于该施工方法

对设备可靠性、施工技术和经验、测量仪器的可靠性等要求较高；因此施工人

员应具备同类顶管的操作经验。根据设计图纸、工程地质、水文情况、施工工

期、现场环境、附近工程施工经验等综合考虑选择顶管方式。

通过以上因素综合考虑，本工程采用泥水平衡机械顶管施工方法。

对于泥水平衡机械顶管：施工占地较少，减少交通导改压力；在细砂层、

粘土层内顶进施工均比较适用；顶进施工速度快，顶进距离长，能够保证施工

工期及布置要求；我方在近几年经历过多次泥水平衡机械顶管施工，施工技术

经验丰富。

3.2.2临建场地

本工程主要为过路顶管，道路两侧地势较为平坦。

螺旋钢管DN500过路顶管1长36m；

螺旋钢管DN500过路顶管2长25m；

螺旋钢管DN500过路顶管3长24m；

螺旋钢管DN250过路顶管4长31m；

3.2.3测量

3.2.3.1平面测量控制

施工测量按《工程测量规范》GB50026-2007的有关规定执行。根据施工需

要，引测三个导线点至顶管工作坑附近，布设三级导线平面控制网（即采用原

有控制网作为平面控制网），形成闭合导线网。

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为保证测量精度，对于钢尺测量的边长，需加入相应的修正，测量的平面

导线需进行平差计算，测量角度精确至0.1°,坐标及高程精确到1mm。

3.2.3.2高程测量

高程控制采用城市四等水准测量的技术施测，使用DS3水准仪进行观测，

往返各一次。高程闭合差在206之内（L为水准跨线长度，以千米计・）为合格。

井坑内的高程控制点采用长钢尺导入法将高程传入，向井坑内传递高程与

坐标传递同步进行。先做趋近水准测量，再做竖井高程传递。竖井传递高程采

用悬吊钢尺法，井上和井下两台水准仪同时观测读数，每次错动钢尺3-5厘米，

施测三次，高差相差不大于3毫米时取平均值使用。

高程控制点的布设：可利用平面控制点的埋石作为高程控制点，也可单独

设置，如特殊需要时可进行加密。加密的水准点精度不低于高程控制点的精度。

3.2.3.3顶管施工测量

顶管施工采用连续测量与间断测量结合的方式。

连续测量：在顶进坑后方安放一台激光经纬仪，激光经纬仪按照设计顶进

轴线方向发出一束激光，照射到掘进机的光靶上，机手按照激光指示路线操控

机械顶进。

间断测量：每顶进一节管后，测量人员对激光经纬仪进行校核，并且采用

水准仪，测量已顶进管道高程偏差情况；采用水平尺测量管道水平偏差情况。

测量结果填表上报到项目部。

3.2.3.4测量要求

对于坐标点、水准点现场需采取可靠的保护措施，需设立明显的标志；施

工过程中要注意对测量控制点的保护，并定期进行校测。

施工过程中要严格执行测量复核制度，特别是对中心线和高程、管线起终

点、控制桩位、交叉点等更要严格控制，要提前做好内业，然后现场实施放样。

竣工测量：竣工测量在已有的施工控制点上进行，测量人员认真做好原始

记录，及时进行资料的整理、归档工作。

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3.2.4顶管工作坑尺寸设计

顶管需开挖工作坑，工作坑分为顶进坑与接收坑，其深度由设计管底高程

决定。综合顶管机具的尺寸及作业要求，确定顶进坑及接收坑的净空尺寸。

本工程设计图纸中已经给出工作坑尺寸，其中顶坑、接受坑均为6*8m矩形

坑。

3.2.5工作坑结构设计及做法

本工程设计图纸已经给出工作坑结构设计，结构做法如下图：

3.2.5.1锚喷工作坑的施工顺序

施工准备及测量放线一开挖土方一圈梁施工一圈梁上部挡水墙施工一土方

对角开挖一支立水平拱架挂钢筋网片一喷射混凝土一重复以上两步直到竖井底

板一现浇混凝土竖井底板。

3.2.5.2锁口圈梁

根据设计提供的坐标，确定井位，定出中心坐标，开挖锁口圈。为保证竖

井结构稳定，在竖井口设现浇混凝土锁口圈梁。

为防止雨期有水灌入工作坑内，在工作竖井锁口圈梁顶砌挡水墙（墙厚

240mm）,高出现况地面400mm。沿圈梁顶周围设置648钢管栏杆，横杆为两道，

立柱间距1.0m、栏杆高1.2mo

圈梁施工时先绑扎钢筋，然后用组合钢模或木模支内侧模板，外侧以土壁

为外模，经验筋后浇筑预拌碎。

3.2.5.3竖井开挖

采用人工分层分块开挖施工，根据板架连接位置对角开挖，对于杂填土层

适当辅以风镐，开挖每循环进尺为0.6m。施工出渣采用25t汽车吊吊运至旁边

堆土区，夜间用自卸汽车运到弃土场，现场无条件的直接装车运弃。

3.2.5.4竖井支护

土方开挖完毕，及时安装环形格栅，加挂钢筋网。竖井锁口圈梁以下部分

采用喷射混凝土+水平钢格栅+钢筋网片的结构。

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上下格栅接头处需错开，采用人工对角开挖方式进行竖井开挖支护。

栅钢架安装牢固后及时喷射混凝土(内掺8%FS-P型混凝土补偿收缩防水

剂，竖井喷混厚度为0.35m)支护井壁。井壁上如有大量渗水时，预埋PVC排水

管，把水引入竖井开挖面底部临时积水坑，抽排出井外污水沉淀池，经沉淀过

滤后排入排水管道。

顶坑钢格栅自井身开洞处立起，并加钢筋与被割断的竖井水平钢格栅焊接

成整体。

3.2.5.5封底

竖井封底采用现浇C25早强预拌碎。竖井封底前在井底设置1集水坑，若

有水，采用潜水泵明排法抽排集水井中的积水。

3.2.5.6网喷支护竖井尺寸允许偏差及检查方法见表。

序号检查项目允许偏差(mm)检查方法

不得小于设计井尺寸用经纬仪及钢尺检查3m一

1尺寸

20处

不得超过设计井深土

2井深用水准仪检查

0.2%

每3nl检查一个断面，每个

3喷层厚度不应小于设计厚度

断面布7个检查点，间距2m

3.2.5.7竖井钢平台及钢爬梯制安

为方便施工上下井进行施工，竖井内部设置钢平台和钢梯。

3.2.6顶管施工方法和技术措施

3.2.6.1机械顶管施工工艺流程如下

挖工作坑一设施安装一测量复核一机头入洞一正常顶进一机头出洞一泥浆

置换一机头出坑一完成

3.2.6.2顶管沿线管线及障碍物调查

在整个施工段施工前，首先对顶管施工区内及沿线所有建筑物、构筑物、

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各种现况管线、管沟进行全面彻底清查，查清其位置、走向、高程等，根据沿

线拟顶污水管线的走向、轴线、高程，综合分析，考虑是否有冲突、影响，对

于有冲突、影响的管线，提前做好解决措施、方法。

在做好以上工作的基础上，每个井段施工时，再一次对该井段沿线管线、

障碍等情况进行详细清查，确保顶管顺利穿越，确保沿途现况管线的安全。

3.2.6.3顶力计算

主管道按照最长顶距为36m、最大管径为DN500,最不利地质条件细砂土层

计算最大顶力。

一般经验公式：然二加修^十乂

式中：

F0-----总顶力标准值（KN）；

D1-----顶进管子的外径（m）

L-----管道设计顶进长度（ni）

fk------管道外壁与土的平均摩阻力（KN/m?）按《给水排水工程顶管技术

规程》CECS246:2008选取。

Nf-----顶进机的迎面阻力（KN）（式2二W"*"rs土的重度、Hs覆盖

层厚度、Dg顶管机外径）

根据以上计算方法计算顶力，从而确定顶镐数量配备。

3.2.6.4机械顶管后背

顶管后背结构为50cm厚钢筋图背墙，调整靠背前后以及左右方向，应尽量

保证后靠背的中心与轴线相重合。

3.2.6.5导轨安装

£

导轨轨距按此式计算：S=L［（D-h+e）（h

式中：S一一导轨内距，D——管外径，h——导轨高度，e——管外底至

导轨底距离，单位均为mnin

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导轨选用124a号工字钢，导轨下用枕木作基础。导轨安装要求：两导轨平

行、等高，坡向同管道坡度。安装时必须严格高程及中心线。

导轨安装是顶管施工中一项重要的工作，安装的准确与否直接影响管道的

顶进质量，其安装要求如下：

①两导轨要平行、等高，或略高于管道设计高程的2cm左右，其坡度与管

道坡度一致：

②安装后导轨要牢固，不得在使用中产生位移，且需设专人经常进行检查;

③将机械顶管导轨安放在工作坑底板上，导轨两侧牢固地焊接工字钢，工

字钢须另一端须牢牢抵在侧墙上。

3.2.6.6顶管机及附属设施就位

用25吨吊车吊装顶管机，将顶管机放入顶进坑内的导轨上，顶管机前端距

井壁约300nlm。就位后先检查顶管机的轴线是否与机坑轴线、导轨轴线以及主顶

油缸的轴线保持一致，发现偏差立即调整。无误后再进行顶管机电路、油路、

注浆系统的安装调试。

管道顶进过程中，起吊顶铁、护口圈及下管用汽车吊，其它设备及管材进

场时，采用25吨汽车吊。

井内布置：工作坑内布置主要有钢制后靠背、碎后背、导轨、主顶镐、油

泵动力站、钢制扶梯、泥浆泵、“U”形顶铁和“0”形护口圈等。

采用2台主顶镐搭设在顶管架上，到达现场后，先由测量人员放出顶进中

心线和顶进高程，然后依据线位将架子底脚及端部与后靠背、底板碎上的预埋

铁焊接成整体。

管内布置：进出泥管4寸两套，动力、照明、电讯电缆，灯具，轨道等，

为保障井内施工人员的人身安全，改善劳动条件，根据实际需要增加通风管道

和强力鼓风机。管内照明及工作面照明采用24y低压照明电源线路，照明灯距

离为5%触变泥浆及置换注浆浆液输送采用2寸高压胶管。

泥水循环及泥水分离设备布置：根据施工现场实际情况，在工作井一侧设

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触变泥浆池2座，用于顶进中触变泥浆的配制。设长4mx宽3mX深2m泥浆沉

淀池一座（现场如有条件可开挖泥浆池，道路施工段无条件开挖，采用钢板制

作泥浆池箱），用于顶进中泥水循环及泥浆沉淀，泥浆采用泥浆车运弃并消纳。

注浆出泥管主管4寸,分支管1.5寸。

3.2.6.7管道入口施工

管道入口即竖井与管道交叉处，此处是明暗施工接合点，受力结构复杂，

施工方法更应保证安全、稳妥。

a.施工时要破除竖井洞口位置井壁碎，割除该处桶架支护，由于破坏了整

个竖井中的受力结构使洞口处出现应力重新分布，最容易使该处土体失稳，施

工前应在洞门位置处进行换撑措施处理。在割除前先在竖井内架设临忖支撑，

确保洞门处土体稳定，I临时支撑用120a的型钢施作，临时支撑在进洞后拆除。

b.打设超前小导管及注浆

洞口采取换撑措施，应尽快准确地在井壁上放出管道外轮廓线的位置，并

准确地标出超前小导管的位置，施作小导管并进行预注浆以加固洞口地层。超

前小导管采用巾32长2.5m,小导管前端制作成锥形，并钻96孔，间距300mm。

钻孔长度L5m〜1.8m,超前小导管在洞口沿半径1.5m环向布置间距300mm,

小导管压入土中2m。压浆压力在0.2〜0.4Mpa,选用水泥浆液。

洞门处加固的小导管在竖井施工时设置好，竖井封底完成后进行洞口注浆

加固。开洞门在顶管机入坑顶进之前进行。洞口两侧竖向联结钢筋各增设四根。

超前小导管注浆施工内容主要包括封闭工作面、钻孔、安设小导管、注浆、

效果检验等工序。其施工工艺流程见下图：

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C.止水环安装

为防止掘进机入洞时地下水涌入工作坑，在顶进方向的墙壁上安装止水环。

首先，进行测量，确定止水环安装的位置；其次，将止水环底圈固定到墙壁上，

用混凝土封闭底圈与墙壁之间的缝隙；然后，在底圈上固定防水橡胶板；最后，

安装止水圈压板。在掘进机入洞之前才允许将止水环内的墙壁凿除。

3.2.6.8机头入洞

先将洞口处的墙壁凿除，洞口处，人工向前挖土500〜800mm,再将机头徐

徐推进洞口里，待刀盘全部进洞，调整止水圈位置，使其完全封闭地下水，然

后开动顶管机刀盘。掘进机开始入土时，机头外露，只存在轨道对机头的摩擦

力，机头易发生旋转，故在入土前两米顶进时，顶进速度控制在5nlm/分钟以下，

以防机头整体旋转，并观测机头倾角和旋转变化，及时修正和调整。倾角的变

化用纠偏千斤顶调正，旋转角大于±30度时，可使用刀盘反转调正，顶进2米

以后在机头不旋转的情况下可逐渐加大顶进速度。机头完全入土后，下第一节

混凝土管做反封闭。

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3.2.6.9管道顶进与纠偏

a.测定实地土层中的压力值

顶管掘进机徐徐推进洞口，切入原状土层后停止推移，要等上2小时后，

观察顶管掘进机土层压力表上的值，若此时值与计算值不符时，要以实际测定

值为准，并要对原来计算的推进压力控制值和总推力值进行相应的调整。

b.顶管机初始顶进保持方向措施

在洞内下部填上硬粘土或低标号碎在洞内下部浇筑一块托板，把掘进机托

起。钢管顶管施工，第一节为预制管，与掘进机头做刚性连接，组成一个整体，

以保证顶管机出洞后的走向。利用纠偏镐性能，下方纠偏镉适当伸出来控制叩

头。

c.严格执行控制值

顶进时出土率控制值95〜9896,根据实际情况及时调整。泥水平衡顶管掘进

机用顶进油缸的伸出长度来计量出土率。

管道顶进过程中，顶管中心和高度由激光导向仪进行测量，其纠偏精度由

激光导向仪发射到掘进机测量用的靶盘随时进行控制，确保偏差度不超过土3cm。

管道每推进250〜300mm时测一次中心轴线，若发现有超过顶管规范规定值的偏

移趋势，就立即进行纠偏,若偏移量超过20mm时。，立刻停止顶进，查明原因有

措施保证后再顶进，确保顶管轴线的质量，勤测勤纠。

根据地面和构筑物沉降监测反馈信息及时调整土压力控制值、出土量与顶

进速度。

若出现沉降值超标，立即停止顶进，查明原因，采取相应措施后才能重新

顶进。

刚开始向井下管、装管时，用钢支架固定已顶入的管节，防止顶镐缩回过

程中管节后退。

3.2.6.10土方及泥浆外运

泥水平衡顶管掘进机排出泥浆携带机头刀盘切削下来的泥砂后，含泥砂量

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较大，需经过泥水分离设备分离沉淀后形成含泥量小于5%的泥硝，连同竖井土

方部分弃土进行外运。

本工程出泥方式为泥水循环分离，泥浆经沉淀池沉淀后机械挖出晾干后外

运或随挖随运，水可以重复循环使用，可以保证不污染环境，高效节能。

3.2.6.11减阻措施

a.管身涂蜡

为减小顶进过程中土层对管材的阻力，采取的第一种措施为管节打蜡，以

增加管材的滑动性，同时降低了管身与土层的摩擦力。

管材运达施工现场后，将工业石蜡加热后均匀涂在管外壁，然后将管材吊

装至工作井内，安装好即可向前顶进，在管口入土前将管口及钢套环部位涂抹

上石蜡。掘进机在入土前，也可将其外壁进行涂蜡处理。

b.触变泥浆减阻

触变泥浆的使用是管道能否成功的非常重要的关键一环。管道顶入土后，

在管外壁和土壁间必须注入触变泥浆，使其形成一个封闭的泥浆套。由于触变

泥浆与管壁的摩擦阻力小，因此顶力也就大大的降低。为保证触变泥浆的拌和

效果，我公司将组织专门人员集中配置浆液。使用优质膨润土，严格控制膨润

土的进货质量，统一进行适配，寻找出最佳的配比。同时严格控制泥浆的静置

时间及拌和均匀度。泥浆拌和静置时间一般不低于24小时，以达到最达泥浆粘

度。

1）触变泥浆的配置

膨润土运到现场后分批测出膨润土的胶质价，试配时可参考下表

触变泥浆配比表（重量比）

膨润土的胶质价膨润土水碳酸钠

60-701005242-3

70-801005341.5-2

80-901006142-3

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90-1001006141.5-2

2）加浆设备及加浆压力

注浆采用螺杆泵。注浆前线通过注水检验注浆设备，确认设备正常后方可

灌入。注浆压力（前述）应为控制土压力值±20Kpa,在注浆过程中按实际情况进

行调整。

3）注浆孔的设置

注浆的效果好坏，与注浆孔的布置有很大关系，在管材加工时;要求特别

加工的管材，注浆孔设在插口前端或设置在钢套环以内，这样浆液注出时，在

钢套环和混凝土外壁间形成一个浆套，然后从其空隙处挤出，基本上不受周围

坍落土体的影响，注浆也能顺利进行下去，不会堵塞浆孔，实现注浆减阻的效

果。

触变泥浆从前向后依次注入，顶进一段距离后及时进行补浆。

4）安装可以输送混有粒径大于74um介质的排泥水泵。

3.2.6.12机头出洞

顶管机出洞前洞口土体加固：

根据顶管进展情况，为保证掘进机能顺利进入接收井，防止掘进机出洞后

水土沿工具管与井圈之间的建筑空隙涌入接收井内，保证井内接头能顺利施工。

在掘进机到达接收井前，对洞口土体进行注浆加固，加固范围洞口前51n范围内，

混口四周距管道外侧2〜3%

在出洞门顶部设超前小导管。使用DN32、长5.5m的钢管作为注浆管，钢管

壁开孔，孔径10mm,孔间距200mm,注浆管排布的总宽度为3m,管间距0.2m。

向注浆管内注入水泥浆，注浆压力维持0.IMpa,注浆总长度不得小于5m。

顶管机状态的复核测量：

掘进机进入接收井前的复核应测量顶管机所处的方位，是确认顶管状态、

评估掘进机出洞时状态和拟定施工轴线及施工方案等的重要依据，使掘进机在

此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的状态、准确无误地进入接收

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井内。

拆除锚喷竖井墙壁，拆除时应对管道出口定位准确。

顶管机进接收坑：

在接收井墙壁破坏后掘进机头应迅速、连续顶进管节，尽快缩短出洞时间。

掘进机整体出洞后应尽快把机头和混凝土管节分离，并把管节和接收井的接头

按设计要求进行处理，减少水土流失C

使用25t汽车吊将机头吊运出坑。

3.2.6.13泥浆置换

顶管完成后及时对管道外壁进行充填加固，把原注入的膨润土浆置换掉。

使用的泥浆置换材料为水泥加粉煤灰浆，其配比为水：水泥：粉煤灰=5：1：

3。通过管道内部的压浆孔压注，注浆次数不少于三次，两次间隔时间不大于24

小时。

每二节管编为一组，分为注浆孔与排浆孔。将注浆泵清洗干净，吸浆龙头

放入灰浆池内，开启注浆泵，打开第一组注浆孔，当第一组排浆孔冒出灰浆后，

关闭阀门，再打开第二组，以此类推，直到全线完成。再关闭所有阀门，保压

三十分钟，保压时注浆压力为1MPa。

泥浆置换完成后，应拆除主通道浆管和管内弧形浆管就地清洗，以免浆液

凝固堵塞。

泥浆置换完成后，需进行雷达检测，对雷达检测出的空洞地方，须再补注

水泥+粉煤灰浆充填。

3.2.7工序质量标准

顶管开始顶进5〜10m范围内，允许偏差：轴线位置3mm,高程0〜+3mm,当

超过允许偏差时，应采取措施纠正。

接口必须密实、平顺、不脱落，不污染管接口。

管内不得有泥土、石子、砂浆、成木块等杂物。

顶管中如遇塌方，应立即停止顶进，研究史理办法。（如采取工具管前注浆

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