顶进涵管施工技术方案

一、        调查准备工作：

1、施工地点的工程地址及水文地质情况，土壤种类及物理力学性质，地下水位的高低和流量的大小。

2、被顶进路线的地下障碍物情况调查：了解其用途、规格、位置、基础及使用情况，并与有关单位联系，决定相应措施。

3、被顶进路线一段的交通运输调查：了解交通运输情况，并征得有关单位的同意，以便决定加固措施。

4、施工地点周围环境的调查：堆土堆料地点、地面排水、水源、电源、道路等情况。

5、施工组织设计所需资料调查：除上面有关资料外，尚需机具设备、劳力情况、材料供应情况、施工期限等资料。

二、涵管的预制要求：

1、两管节间的接榫以采用企口形式，接榫的平整是保证顶入顺直的必要条件，使用前必须检查修理。

2、管节每节3米，管节上下口必须平行并与侧面垂直，以防连接后成折线，促成管壁承受不均匀压力，而引起管口破裂。

 3、每节间榫口垫料可采用四层沥青麻布，厚约9毫米（顶压后约为5毫米）。

三、路基加固

管顶距路面有4米的覆土厚度，顶管时为了控制路基的不均匀沉降，

增加路基的整体刚度，满足路基承载的需要，顶管前首先对管顶中线两侧各2.4米范围内注浆，对路基进行固化处理。

            路基注浆孔布置图

根据图示位置，首先在距注浆孔处4m的位置埋设枕木后背，在路肩处埋下地锚，将后背拉住，然后用枕木垫平放置顶镐的位置。

将Φ79mm厚壁钢管切割成3米一节，用200T千斤顶顶入路基，电焊连接，顶到路基中部，再用倒链将铁管拉出，这时就可以注浆了。

成孔、注浆顺序为先做顶管工作坑一侧，然后再做另一侧。

注浆材料为用P52.5的高标号水泥做的水泥浆，每孔注入量根据地层孔隙率、浆液渗入距离、灌段长度及结合实际施工经验来确定。

四、公路防护

101国道是北京通往东北的一条重要干道，车流密度大，一昼夜通车一万次以上，因此，确保公路畅通、确保交通安全是本工程管理的关键点。

在施工中、不仅在技术上确保公路路基的稳定，还要在管理上确保行车安全。

1、警示牌：在施工地点两端各1000米处设置施工告示牌，告知车辆前方1000米处有施工点，提醒注意行车安全。

2、限速牌：在施工地点两端各800米处设置限速告示牌，通知车

辆减速行驶，限速60km/h通过施工地点。

3、施工地点标示牌：在施工地点两端各20米处设置作业地点标牌。

五、工作坑：

1、工作坑设置要求：

（1）、位置：应根据公路平面、堆放材料的场地、公路两侧的地面高程、土质情况和地形、地物等情况全面考虑。将工作坑放在靠近公路正线一侧。

（2）、坑深及边坡：工作坑的挖深，视公路路基与地面的高差而定，边坡为1：1.2。

（3）、工作坑尺寸大小详见平面布置图。 

2、开挖工作坑的测量和放线：

（1）、测设中心线：工作坑中心线与顶进管涵中心线一致，是顶进施工全过程的标准线，也叫基线。设置方法是：在工作坑两侧钉基桩，桩距槽边应不小于1.5米，以防止塌土丢桩。

桩基一定要保护好，竣工前不能移动或丢失。

（2）、设置水准点：工作坑附近应设临时水准点，坑内设备安装完毕后，在坑内两端也要设1~2个临时水准点。水准点应妥加保护，竣工前切勿移动。

3、工作坑与后背：

工作坑的开挖需与后背的修筑一并考虑。本工程拟采用圬工后背，开挖时将圬工后背位置挖出，不可扰动后背的原土层，保证后背土壤的密实性。

4、工作坑的形式：

工作坑设置马道，用来下涵管，其宽度管长+0.5米，坡度为1：1.5，设在侧面，如在侧面其位置需距顶进端最少40厘米，以防管下到底板后与后背顶进设备碰撞。

5、工作坑的排水：

为了保证顶进施工正常进行，顶进的工作面上不塌方、不涌泉，竣工后顶进线路内不渗入地下水，则需在施工的始末要保持地下水降至工作坑底以下最少30厘米，保证坑底不泡槽；在轻亚粘土和砂类土等恶劣条件下，沿线地下水位应降低至坑底不出现涌泉现象。

排水沟和集水井：

即将地下水经排水沟江集到集水井后，用水泵抽走。在挖工作坑的同时，要陆续挖排水沟和集水井，使坑内地下水即时排出，保持坑内土壤干燥，易于开挖。如遇流砂，造成排水沟或集水井壁坍塌，则可在沟壁及沟底用草席、草袋围铺并用小支撑撑住，集水井可用片石或砖干砌而成或用混凝土管下沉法设置。

在开挖工作坑时还应考虑暴雨淹没工作坑的雨季施工排水问题，要事先为雨水寻找出路，以防影响施工进展，并保证公路的安全。

6、顶管时导轨安装：

导轨是顶进中的导向设备、安装得好坏对顶进质量影响很大，故装导轨时要反复校测，使中线、高程、坡度务必符合设计要求，常用导轨有钢、木两种材料，本工程采用钢导轨。

导轨选用P38钢轨每组两根，每根长4米。安装时用道钉固定于枕

木上，钉距85厘米，管节按内径1200mm、外径1376mm

查表两轨轨顶净距为802mm，两轨中心距为862mm。

导轨安装要求：

（1）、钢导轨用道钉稳定于枕木上。

（2）、导轨前端30厘米以内不钉道钉，以便于拆除。

（3）、下管后管节与轨面之接触应成直线 ，管外皮与基础面距离为

1厘米。

（4）、高程、坡度、方向线一定要符合设计要求，安装后要在轨前

轨中轨尾左右检查6~8点，允许误差高小于等于3毫米，低于或等于2毫米，稳定第一管节后应测量加载后之变化，并加以校正。

7、后背的基本要求：

（1）、要具有一定刚度，压缩变形尽量小。

（2）、具有足够强度和稳定性，不致因顶力大而坍塌。

（3）、后背土壤应一致，压缩均匀，以免顶力大时后背倾斜。

（4）、后背土壁面要求平整，垂直于中轴线，以便安装。

（5）、顶管后背面积为8平方米，高2~2.5米。

8、千斤顶配置

按照铁四院肆桥8030—Ⅱ顶进长度配置千斤顶，采用3台200t千斤顶。

管涵顶进：

顶进工艺过程包括：下管、测量、挖土、出土、顶进、控测、二次

注浆、下管、接口、顶进等项。

1、下管：将工作坑上面的管节吊装于工作坑内的导轨上。 

2、稳管及接口：

稳管是每下一节管子，要检查一下和管节高程和方向。看其是否符

合设计要求。检查管节是否完全贴卧于导轨上。接口时用涨圈和木楔将下入管节与前节管联接一起，成为刚性联接以保证高程、方向正确。

涨圈是用厚5毫米，宽20~30厘米的钢板卷成的圆环，其外径小于

管节内径30~40毫米。接口时将涨圈放在两管中间，并打入木楔以固定之。木楔由小方木砍成，固定时先用一组小方木插入管顶上将涨圈固定，然后以木楔两个一组方向相反交错打入缝内以紧固之。

平口管接口处理：平口管在两管接口间留缝，用￠35毫米的麻绳放

于管口间的管口外侧作隔缝，以便竣工后在管口内侧填石棉水泥，绳子除做为隔缝外能垫平管口，使顶进中均匀受压。

3、          挖土：

顶管挖土一般用人工挖土，并需特别注意掌握管节的走向，走向发

生偏差时要用不同的挖法加以校正、挖土使用短把小平镐，短把铁锹。挖土要求如下：

（1）、土质好能形成土拱，允许在管前方挖入10~30厘米长后，再

顶管前进。

（2）、土质差易坍方，不能形成土拱时，管前方挖土不宜多，要随

挖随顶。

（3）、管节下部135°范围内不应超挖，土弧要与管外壁吻合，保持

原状土地基。

（4）、管顶超挖厚度最大允许量为1.5厘米。

（5）、上部土壤不允许下沉，四周一律不准超挖。

4、出土：

管内出土水平运输采用双筒卷扬机往复牵引平车运土。

土运到管外后，再用卷扬机将土车吊到工作坑上面，运到弃土场，

车容积为0.17立方米。

5、顶进：

顶进管节要坚持“先挖后顶”，“随挖随顶”的原则。事先应检查

顶铁安装是否平直，以防顶进时产生偏心荷载，顶铁崩出伤人。

顶铁安装高度要考虑顶进时的着力点。着力点位置在管子全高的

1/4至1/5间，靠管子下方。着力点过高易导致管节低头。

采用双管千斤顶顶进时应保持两者的行程一致，以免发生水平倾

斜，千斤顶中心应分别对着两排纵向顶铁。

顶进程序如下：

安装顶铁、开油泵（千斤顶开始伸出活塞）、千斤顶不断伸活塞管

节前进、关油泵（千斤顶伸出活塞全长）、开截门回油（千斤顶退活塞）、加顶铁、拧紧截门、开油泵前进。

顶进过程中注意事项：

（1）、及时注意油泵上的压力表的变化，发现压力骤然增大时，应

立刻停泵检查原因。

（2）、千斤顶活塞伸出长度，应在规定的冲程范围内，不要超出，

以防损坏设备。

（3）、连续顶进，不能长期停顿。顶进间隔时间过长时，地下水渗

出，土拱坍塌，会使顶力实增。

（4）、千斤顶排列要与管中线对称。以便着力均匀。

（5）、测量与校正：

测量的目的是：检查首节顶管的高程、中线和车身坡度；计算管端

高程；测量管端方向与设计比较所得之偏差值，是否在规定的范围内，以了解顶管的质量。决定校正方法。一般是每顶进一米测量一次，首节管起导向作用，要求质量高，因此在开始顶时时要随时检查，一般30~50厘米就测量一次。

当发现误差超过规定要求时，也要边校正边测量。

高程测量：使用水平仪测量，工作坑内要引下两个临时水准点，观

测尺用略短于管径的短尺，以便管内外均能使用。

观测点设于第一节管的首尾，管顶或管底称为第一点，第二点通过

二点的观测，可测得首节管的实际高程，与管节之坡度和走向，与设计高程比较即可得到偏差值。管子高程指流水面，即管内最低点的绝对高度。

中线测量：主要是测量管子方向与设计中心线比较的偏差值，采用

“三点移线法”观测。

先将工作坑上中心线引至工作坑内，钉桩挂线。在坑内中心线上挂

两个垂球，垂球间距尽可能远，首节管测点处放中线尺，将尺子平放于测点上，管内外拉线。操作时：先令小线对准后垂球，并固定之，再观测前垂球是否对准小线，如有距离时，由管外观测者不断令管内拉线人缓缓移线，直至线对正前垂球为止，这时令管内拉线人观测小线位置是否与中线尺的中心吻合，如吻合即方向正确，无偏差，不吻合时，则线与尺上中心的距离即为偏差值，方向与尺上指示方向相反。

操作要求：中线尺放平，小线拉紧，垂球距离尽量远，线一定要对

准垂球尖，否则易发生误差。

测量应做记录，并填于值班记录表内。

中线校正：为了避免管子偏差大了难于校正，则需在顶进中及时掌

握管子的走向，随时校正，其方法有二：

第一种：挖土校正法：当管头发生偏差时，一侧超挖，一侧不超挖，

或留5~10毫米土坎在顶进中使管中心徐徐复位，土坎不应过厚以防矫枉过正。

第二种：横木支顶法：用挖土法效果不明显时，可同时加横木采用

支顶法来校正。如管端同时有高程误差时，可将木柱斜支以使中线高程同时校正。

高程校正；有以下四种校正方法：

第一种：挖土校正法：根据不同情况又分三种方法：

a、    逐步超挖法：管前下部90°范围内不超挖，90°~180°范围内

逐步超挖至10毫米。顶进时利用下部原土承托使管子有上升趋势，随顶随测直至管体复位，高程合乎要求后再按正常挖土顶进。

b、          留土坎法：管前下部90°范围内留5~10毫米土坎不挖，土

坎不能留得太大，自90°~180°范围内逐渐超挖到10毫米，顶进中利用土坎使管受托而上升，随顶随测直至接近设计高程为止，保留土坎，照常挖土顶进。

c、留缝法：管前下部180°范围内超挖1~5毫米缝隙，利用管身自重使管头缓缓下降至复位止，挖时要从略有缝隙逐步到5毫米，180°两侧应保持与下部同样空隙以防止管为土包着不动。

第二种：木柱支顶法：用于使管子抬头。

在管前端设短木柱斜支于管内顶上，上下垫木托，随顶进随将管子

顶起，顶进中不应使木柱吃力过大使管端徐徐上升，当管端接近设计高程时，再拆除木柱。

第三种：千斤顶支顶法：当木柱支顶无效时，可采取5~15吨小千斤

顶加木柱支顶，即以小千斤顶代替木柱支顶，长度不够时再加短木柱。

第四种：杠杆支托法：在流砂地段顶进时，无论误差多少，必须立

即快速校正，采用前两种办法无效时，就用杠杆支托法。

校正时根据不同条件，不同因素采用不同方法。

拔管校正法：顶进过程中，由于未及时测量或校正方法无效使高程

或中心偏差远远超过规定标准时，采用拔管法校正，即将已超过误差的管节拉开，用挖土法如是第三节管超过误差标准，即将第一、二、三节管缝拉开，加上顶铁在管缝间挖土校正，向前顶进时，使前四节管端全按首节管的控制方向前进，待完全复位后，再取出管缝间的顶铁，然后逐节密合，继续顶进。

A、拆除一、二节管之间的内涨圈。

B、拔开第一节管：方法是以小千斤顶起管端，使一、二节底缝张开，

填以木楔，急退千斤顶，使管端突然下落，则上缝张开，在上端再填上木楔，如此反复操作，直至把管缝拉开30厘米以上，在两管间放上小千斤顶，将第一节管顶出。￠1000以下小口径管，用短撬棍插入管缝内就能拔开。

C、同上法拔出二、三节管，节间管缝放入30厘米顶铁，位于90°

以下两侧各一块。

D、管节拔开后，用正常顶进法施工，这时在四个管端同时挖土同时

校正。

E、顶进2米后，当第四节到达未拔管前第三管头的位置时，就可全

部消除误差，使管身复位。

F、复位后取出管缝间顶铁，逐个对口，安装内涨圈，继续照常顶进。

拔管校正法操作麻烦，费时间，不得已时不采用。最好勤测量勤检查，使偏听偏差经常保持在规定范围内。

6、          顶进中顶力变化原因：

实际顶进中，顶力变化甚大，除土质管径、管长等因素外，尚有以

下原因：

（1）、地下水位变化：排水发生故障地下水位上升顶力增加。

（2）、顶进工作中断：顶进中断，遇有顶过之土拱坍塌或水位再变化更增加管与土壁间之阻力。致顶力增加。

（3）、附近有振动，如上面行车或沿壁施工、打桩等振动土拱造成坍塌，也可增加顶力。

（4）、纠偏校正：顶进质量差，经常校正纠偏，管子前进不是直线，造成顶力增加。

上述情况中，以经常校正致管线走向不直影响最大，故操作时一定要保证质量，否则顶力增大引起后背超过原设计能力造成崩坍。

7、二次注浆：

在顶管时每顶进一节，对顶管周围土体进行注浆固化。

顶管顶进前，用Φ50mm水钻在顶管上侧距中心线20cm处，各钻一个Φ50mm预留孔，待顶进后用于注浆。

每顶进一节，在预留孔处先用铁丝钩掏出土窝，使注浆管伸入土层，然后注浆。预留孔待顶进完毕封堵。

详见下图

五、收尾工作：

顶进完成后即进行收尾工作，其内容包括：

（1）、拆除全部铁涨圈并运至工作坑上，整理放齐。

（2）、清扫管内杂土。

（3）、逐节测量高程，中线，并作好竣工记录。

（4）、填石棉水泥接口以防渗漏。材料配比是：水：石棉：水泥=1：3：7，操作是先将石棉水泥混合均匀后，用喷壶向上喷水，边喷水边用手搓匀，拌好后的材料是湿润状态但不成团。将拌好的材料填入预留管缝内，用铁钎子打入，直至表面呈现黑色光泽为止，拌好之材料要用湿布盖上，使用时不超过60分钟，要根据需要随拌随用。

六、顶进时的劳动组织

顶进作业开始，就要三班轮换工作，日夜不停地连续顶进，每班工作7人，具体分工如下：

工作坑内5人，其中管内挖土运土2人，安装顶铁、挂车钩2人，操作油泵、千斤顶1人。

工作坑上2人：负责弃土及向下运送工具，下管时用人较多，由坑下人员支援。

七、顶进完成时的允许偏差

顶进涵管就位后容许偏差如下（mm）：

1、          高程 +10  -20

2、          中线  30

3、          管涵错口   10

4、          对顶接头的管涵错口  30

八、顶进施工的事故预防及处理

顶进施工中的重型机械安装、垂直运输、高压油泵等如不注意，很

易发生事故。主要发生部位、原因、预防及处理办法有：

  （一）、顶铁外崩   

1、产生偏心荷载的原因有：

   ⑴顶铁安装不直；

⑵管壁强度不匀，一边被顶破裂（如发现表面灰皮脱落，即是破裂之象征）；

   ⑶后背土质不均，受压不匀，发生倾斜。

上述三项在顶进期间要加强检查，在高压顶进时若发现压力表指针突然上升，即可能有崩铁征兆，立即停止顶进，退回千斤顶，检查原因，针对不同情况采取措施处理后，再继续顶进。

2、预防处理措施

⑴高压顶进涵管时，管口一定要加上整体边圈，或弧形顶铁，使顶力分布均匀，减少应力集中，避免管壁破裂。

⑵安装后背时，仔细检查后背土质是否一致，如不一致，对易压缩部分土壤应采取加密措施。

⑶高压顶进时，顶铁两侧绝对不准站人，操作人员应在工作坑两头，以利安全。

（二）后背破坏

顶进中如发现管节不前进，而后背压缩，或纵向顶向上隆起，或向下啃垫木，这都是后背破坏的征兆，应立即停止顶进，回油松顶检查原因。

1、          破坏原因

⑴后背土壤受剪力而破坏，不能再承受顶进之反作用力；

⑵后背土壤局部压缩不匀，使顶力不垂直产生偏心荷载；

⑶后壁制作时土壤壁不垂直，或安装传力工具时不与中轴线垂直。

2、          预防及处理措施

⑴在后背安装时严格按照要求，对于不均匀土壤应挖除另填砂砾或

垫木板；

⑵如已破坏就拆除重新整理。挖除被破坏之土壤，垫土填实，局部

破坏局部垫土，切勿继续顶进，造成崩铁或后背全部破坏，损失更大。

（三）管节破裂

1、破裂原因

⑴由于顶力过大；

⑵管材砼标号低于规定标号；

⑶应力集中：管端不平，有突出之硬石子或是接触面小即可产生应力集中，管节破裂；

⑷管壁薄，接触面小，在顶力突然增加情况下也易破裂。

管节破裂之象征是：着力点处，管壁外灰皮脱落。有如此象征应即停止顶进，退回千斤顶。

2、          防止办法

首先是下管时应检查管端面是否平直；壁薄的要使用边圈或弧形铁

以加大承压面积；壁与顶铁间加垫层。

（四）高压千斤顶或油路漏油

千斤顶安表处漏油或油路系统漏油时，千万不能带压力修理，必须降压关闭动力后，才能修理。

（五）垂直运输事故

顶进施工垂直运输重物多。为保证安全，下落涵管时，坑内不得有人，起重时必须有专人指挥，专人操作，运输前对钢丝绳、钢丝套、挂钩滑车等应仔细检查，严禁超载运输，高压顶进时应停止垂直运输。

（六）顶进中的障碍物处理

顶进中可能遇到的障碍物及处理办法如下：

1、木桩   齐管外皮锯断；

2、树根   齐管外皮锯断或砍掉；

3、块石   挖出运走，如管外有空隙应以编织袋包土填实；

4、条石   斩断阻管前进部分运出管外；

5、灰土   按管外壁錾成弧形壁；

6、墓穴   管下有空隙应填实土，上有空隙应灌浆；

7、管线   与有关单位联系采用改线措施。