顶管施工原理及重难点分析和事故案例分析

1、顶管施工技术和重型设备分析、工程概述、虹桥业务核心领域(第二阶段)区域能源管道沟项目由能源管道沟、中继泵房和与功能项目的第一阶段联通段等组成。主管管沟长度4462米，用户分段沟长度610米，顶管管段长度4435米，开挖管段长度637米；管沟工程共有30个顶管工作井和2个中继泵站。18个主要工作井和南地区中间泵房围护地下连续墙，基于11m*11m的基坑平面尺寸，最大工作井基坑尺寸19.2m*11m，最大21.26m的基坑开挖深度；10口用户井和北部地区中继泵房围护主要采用SMW法桩、用户井基坑平面尺寸7.9m*5.8m、基坑开挖深度13.5m。二期能源管沟主要为29段，4200mm钢管顶管长27

2、51m，共11段；共8个4000mm混凝土顶管1024m3500mm混凝土顶管长343m，共10段；3000mm混凝土顶管长66米。3.5614.24m，4.638.96m深的用户井顶管。南地区规划北地区规划，1.1顶管施工原理，顶管的基本原理是从地面挖掘两个基坑井，然后将管段放置在工作井上，通过主顶千斤顶或干线之间的推机顶口，通过工作井预订通过管段，通过土壤到达接收井的预留口边缘，然后通过接收井的预留口，形成管道的施工。顶管一般通过切割泥土、沙子、石头的导向头刀的旋转功能注入水，混合浆液，从其他管道吸取浆液，在离心机上将浆液放入离心脱水，将干土卸入倾卸卡车，分离出的水再次回到罐中循环。工程中

3、使用的主要设备是信息化及完全自动化的泥水平衡顶棚机，1，管道机：顶棚机的作用是切割土体，均匀搅拌，调整顶部方向。浆平衡顶管机，2，主顶系统：主顶系统装置由后座坐垫、导轨、千斤顶和千斤顶支架、后座泵站组成，起到完成管道推进的作用。千斤顶，主顶泵站，后座顶铁，u型顶铁，3，壁止水环安装在工作井预留孔内，防止地下水、泥沙和接触泥浆在管段和止水环之间的间隙流入工作井。地下水丰富，压力大，管道埋在深的地方，压板可以加工成绞线，防止堵水橡胶被地下水压力推到外面。4、浆系统、吸气、泥浆泵、浆分离装置、1、浆污泥排放系统的主要设备：进口泥浆泵、泥浆管道、浆处理装置、泥浆罐等。2、泥浆排放系统具有两个作用：一行

4、土壤和第二平衡地下水。循环管、5、触变泥浆系统、泥浆搅拌桶、触变泥浆泵、触变泥浆管、1、主要设备：混合浆、灌浆和管道三部分。2，作用：减少顶出过程中管节和土壤的摩擦阻力。地面沉降，6，测量系统，激光经纬仪，控制台，磁头测量对象，1，测量系统的主要设备：激光经纬仪，测量对象和显示器配置。2、测量系统的作用：监督顶管施工过程中顶管推进的轴向偏差。7，补偿系统，液压泵，补偿插孔，1，主要设备：补偿插孔，泵站，位移传感器和测斜仪配置。2，角色：控制顶管结构中管道顶管的推进方向。顶管施工工艺流程图：1.2主要顶管施工技术，1，出口，洞口停止，洞口土加固，2，正常顶，3，浆环，浆压力计，入口，合并运动以控

5、制顶管机器的顶部方向。当激光点偏移测量目标中心表示上部管道偏移轴推进时，启动修正运动。(如果激光点向上移动，则头部向下偏移，表示需要扩展下面的两组插孔。)。、角度测斜仪、位移传感器、补偿动作控制地面操作室的控制台远程控制，如何确保工作的正确性通过远程数据传输实现。1、校正大小通过放置在校正插孔中的位移传感器控制。2、顶管机械状态(水平倾斜、扭转)由放置在头部的角度倾斜器反映。数据显示表，6，触变泥浆，在架空过程中，管道摩擦阻力随距离增加。为了提高顶出工艺的效率，在施工过程中尽量减少管道外阻力，通常将接触泥浆喷射到管道外，减少顶出阻力。触变泥浆管，分散在膨润土水中，片状颗粒表面带负电荷，端头带正

6、电荷。如果膨润土的含量足够大，则粒子之间的电结合会导致分散剂形成机械结构，膨润土水溶液是固体，冲击(通过摇晃、搅拌、振动或超声波、电流)，粒子之间的电结合被破坏，膨润土水溶液就会变成流体状态。外部因素停止后，水溶液再次变成固体。这种特性称为触变。这种水溶液称为触变泥浆。灌浆孔形状和布置：各管前接触泥浆灌浆孔布置，数量6，均匀孔布置。连续灌浆后，在管道外壁内形成泥盖。8、通过墙接收孔、工作井等工作井，顶管到达墙位置时，通过实际工具头切割出孔位置的混凝土，迅速顶出工具头。9、管道内通风，1、施工人员进入管道工作或需要检查裴珉姬维修设备时，施工前管道通风，施工过程中应持续在管道内通风；2.长期在管道

7、上没有通风的导管工作时，在管道上通风30分钟后，要在管道内监视毒气，所以一定要安全，才能进入管道工程。3、管道钢管顶部建设，焊接过程中应对管道内部通风，减少烟进入管道内，减少烟对激光束测量的影响；10，管内照明，1管内照明电源应与电源分开，设置单独的电源控制；2管内照明电压一般为36V、24V、12V、6V的低压，管道气体严重潮湿时应使用6V电源。3管内照明要能清楚地看到管内环境。顶管将扰动区域、受顶管工程干扰的土壤划分为7个扰动区域，进行顶管重难点分析，2.1头和管节旋转： (1)的原因分析：1)机头和轨道之间的摩擦力小，刀具头施加在土体上时难以平衡半扭矩，使磁头偏转。出孔后，头部后面有管道

8、节点，但还没有平衡反力矩，与管道部分发生偏转。(2)过度补偿，频繁补偿也经常在管段产生偏转力矩，从而引起管节偏转角。3)主上部圆柱安装不平行，管段偏转。(2)应对措施1)尽量避免上部过大、频繁的矫正。2)主顶缸安装应平行于轴，控制滑油线应同步气缸运动。3)通过使用上游的刀具反向力矩，可以更正变形，相应地增加刀具切削深度，然后切换圆盘旋转方向以与头部偏转方向匹配。4)在头部侧面增加重量，调整头部偏转。2.2顶管方向失控： (1)原因分析：a，工作井洞口免耕体加固措施。b、掘进机修正液压系统故障。c，roadheader校正笔划较小，校正力不足。d，测量数据无效。e，纠正不适当，纠正宽度太大。f、

9、土壤变化、开挖表面不稳定性。(2)应对a，稳定的出入口基础加固措施。b、施工前，修理镗床，维修裴珉姬，调试和验收，加强施工工艺检查，一旦出现缺陷，立即停止上层维修。e，实施三阶段计量审查系统。d、采用勤奋测试、精细校准的原则。f，突发情况发生，阶段性报告，掌握偏差警报值，杜绝方向失控。即可从workspace页面中移除物件。3.3天顶急剧增加： (1)原因分析：a，触变泥浆材料选择质量不好。b、触变泥浆材料配方不合理。c、现场混合不足，手语时间短。d、灌浆孔布局不合理。e、注浆泵压力低。f，灌浆量控制不好。(2)对策a，材料选择要进行测试和论证。b，公式需要体质和优化。c、科学合理的设计管道布

10、置。d，液压灌浆泵的使用和修复，确保压力2bPa以上。e、灌浆和灌浆压力按设计要求控制。f，所有灌浆接头用原料带确保没有泄漏。2.3前进过程中蛇和辊控制： (1)的原因分析：1)在顶升过程中对土体的扰动会削弱土体和软管的周边抓地力，修正过度，产生斜线。(2)浆液注入不良或局部灌浆过量，使浆液无法形成箍，在管道底部继续堆积浆液，使钢管漂浮。(2)加强润滑泥浆注入的科学管理，确保泥浆与顶出同步，使浆液能及时充填顶出装置发生的空隙。(2)灌浆要遵守“全线、平均、时效性”原则，管道段周围泥浆罩均匀形成，尽量避免局部超压。3)在特别严重的领域，采取上节段分散和压力重症的治疗措施，减少曲线肿块的发生。3，

11、顶管施工事故案例，一，事故后(N08N07混凝土顶管工程事故)，N08N07段东顶管为DN4000混凝土顶管(内径4000mm，外径4640mm)，20米顶，横向土主要为1黏土层使用泥水平衡管道机械的顶管设备。2014年10月19日凌晨4点，3N2-1(N08-N07)东8号管道上部完成；5点，东线开始管道，准备打开顶部。管道离轨道5米，东管道整体后退，长度约2.9米。顶管后退影响范围：润红路北半，深红路附近；路面缩小为漏斗类型，影响2车道及1车道，最深1.2米，东西长10.7米，南北方向10.1-12.9米，面积约为117平方。第二，在紧急救援、路面坍塌事故后，建设单位现场第一次通知各建设单

12、位、各相关管道单位、道路管理单位和交通警察。建设单位立即开始费翔救援计划。润红路交通引导，车辆绕道，N08加强工作井顶管，防止后退。收集现场包装相关资料，判断路面范围管线分布及破坏情况。与顶管相关数据相结合；分析后确定并实施现场维修方案。1、顶管整体后退2.9米，路面塌陷；第二阶段同时实施：第二阶段，包装：收缩包装关闭，主要管线完全暴露，检查管线是否破损，管线维修(根据相应管线单元指南进行)；管道修复完成后，回填修复包装。与道路管理部门协商后，道路结构层为沙尘暴(管道顶部30厘米以上回填)、水泥7%混合(作为土壤路基)、碎石砂、混凝土(铁丝网)和沥青(表面)。3，顶管：从管道后退2.9米，头切

13、割器直径4.665米，间隙空间：49.54立方。后退的2.9米管道，必须再次向上，然后才能向后移动。避免崩溃进一步扩大。交通组织19日上午5点至20日上午1点左右完成管道、路面维修，路面沥青因混凝土维修时间限制，经交通警察、道路管理机关同意，将进行路面沥青路边摊，使混凝土维修强度达到85%。19日上午9点开始焊接管道撤退措施，到20日凌晨2点左右，N08-N07张东荪8节管道已就位。到20日凌晨5点为止，维修工程完成了。第三，与事故原因、收集的相关数据、分析、各参与方人员进行多次讨论后，1，总包和分包夜班经理没有尽到管理义务，分包现场操作员没有按照规定的流程工作。2、通过前6个管段顶部和处理，

14、仅通过7个管段顶部进入时没有设置有效的后退预防措施的类似项目的建设经验进行控制。在3、1黏土层中，管道顶管被吸近20米，功率不大的情况下，注入接触泥浆，管道顶管与土壤接触摩擦的阻力急剧减小，大面积土压力大于摩擦阻力；顶管施工后退。四、积累经验教训，一、加强现场管理，管理项目部门和分包建设管理人员，管理停止装置，按照严格要求进行实施和过程记录。2、根据头部力情况及时注入摩擦泥浆。单节管道转移到最后50厘米时，减缓顶出速度，适当减少前室泥水压力。3、管道部分和基焊固定的停止。4、顶部就位，圆柱体未先完全缩小；缩3厘米，密切观察管道的后退趋势，然后完全收缩，汽缸缩小后，及时组装管段。一、事故后(N0

15、8NY04地表沉降事故)，N08-NY04段顶管施工为DN3500混凝土顶管(内径3500mm，外径4140mm)，上部接近距离39.92m，横断面土壤主要为灰色粉质粘土，上部为灰色粉质土使用泥水平衡管道机械的顶管设备。2015年3月25日至29日上午27.5米，每个监测点变化少，最大累计沉降点NY04-7为6.5毫米，在控制范围内。29日下午，最高里程为30米，管线监控点RQ12、RQ13、RQ14、SS6、ss11、SS12、SS11、SSX12、SSX13、TX6、TX16、TX17-43.7毫米(NY04-5)，最大累计值：-47.2毫米(NY04-6)。地面沉降趋势有所减缓，但土地沉

16、降继续进行，N08井边界外的人行道部分缩小，对管线没有太大影响。第二，费翔对策(N08NY04地表沉陷事故)，崩塌事故后，建设单位现场第一时间通知各建设单位，各相关管道单位，道路管理部门。施工单位立即停止施工，立即封闭崩塌区，收集有关现场崩塌的资料，判断崩塌范围管线分布及破坏情况。与顶管相关数据相结合；分析后确定并实施现场维修方案。1、关闭缩小的区域时，相关管线完全暴露，检查管线是否损坏，修复管线(在相应管线单位的指导下实施)。根恢复完成后，将在缩小的区域执行回填恢复。与公路管理局咨询后，加强人行道修理2，顶管轴范围内的外围设备，防止倒塌情况。3、减缓最高进入率，防止土地沉降的影响范围进一步扩大；通过减少土方量，在头部前重新建立泥水平衡状态，提高顶管自身承载力，保持顶管顶土承载力的同时灌浆方式。3.事故原因(N08NY04指标沉降事故)，该事故与收集的相关资料、分析、各参与方进行数次讨论后，1、总包、分包商现场运营人没有尽到管理义务，分包商现场运营人没有按照规定程序运营。2、顶管加固后，顶管系统参数调整不当，浆体杨怡不足，形成损失率超出控制范围，可能引起地面沉降。3、从地质报告来看，顶管通过土壤，有一层含灰淤泥质粘土的流动塑料形状，压缩性高，灵敏度高，分布更稳定，厚度约0 . 77 . 8米，局部夹粉(砂)土较多。第四，教训(N08NY04地表沉陷事故