顶管施工控制要点及注意事项

一、关键技术及控制要点

1、进洞控制要点：

①在顶管进洞前复核位置及姿态，以使顶管在进洞施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，准确就位在顶管接收位置上。数据确定无误后，按测量数据及时调整顶管的姿态，向预定位置推进。

②待顶管机靠近进洞口时，用风镐凿除砖砌体临时封堵墙体。根据顶管姿态，在接收井内放置接收架并固定。接收架标高比顶管机标高略低，并适当设置纵向坡度。

③基座位置和标高应与顶管机靠近洞口时的资态相吻合，以防机头磕头。

2、出洞时顶管控制要点：

①坑导轨的安装精度要高，轴线与设计值一致。

②要保持开挖面的土体稳定，只有稳定的开挖面才能使得机的导向正确。

③应注意到出洞的顶管姿态控制主要是通过调整主顶油缸的编组实现的。

④出洞过程中应尽可能做到连续慢速顶进。

3、顶管的纠偏

当发现前端管节顶进的方向或高程偏离原设计轴线时，要及时的采用种种方法调整管节姿态，使其回到原设计的位置上，之后再继续顶进。这种通过强制手段迫使管节返回原设计位置的全部操作过程，称为纠偏。及时测量、及时发现误差，及时作出正确的判断，并采用必要的纠偏方法是保证管节按设计方向顶进的手段。尽管造成偏差的原因很复杂，纠偏过程中的编号因素很又很多，纠偏操作还是有规律可循的。

（1）纠偏应遵循如下原则：

①纠偏要及时

a、顶进中不断监测机头的位置和前进趋向，发现偏差应立即纠正

b、在偏差小一点的时候纠，则轴线控制的精度高，但也不能太小

c、偏差达到多大才纠要根据具体工程情况而定。

②机头的纠偏角要小

a、纠偏操作是通过机头前进方向的改变，使机头朝纠偏方向旋转一个纠偏角来实现的；

b、纠偏角小，可以使纠偏曲线相对顺直、平缓地回到设计线路上；反之，纠偏角过大，则往往会造成纠偏曲线过陡，管路前进方向发生急剧的转折，容易出现“大起大落”的“超频”现象，严重的还可能导致管节发生损坏。因此，在纠偏操作时要尽量采用较小的纠偏角。

 ③及时回零

a、纠偏过程中，当偏差减小到某个合适值时，就应该使纠偏千斤顶回零，这个合适的值，通常称为“纠偏停止值”；

b、在纠偏千斤顶回零以后，由于“惯性”，机头会沿原坡度（千斤顶回零时的坡度）继续前进。如果回零时机头还未达到设计路线，就会继续向设计路线靠拢；如果机头已经回到设计路线方开始回零，将会发生“超频”现象。回零过迟和机头纠偏角度过大一样，都可能造成相反方向偏差的形成，给工程带来不必要的麻烦

  ④先大后小

    a、当顶进路线上同时有高程偏差和中心偏差时，一般不要同时纠正，而应先纠正偏差较大的一面；

b、当正在纠正高程（或中心）偏差时，如果中心（或高程）偏差超出了“偏差控制范围”，则应立即将前者停止，先将后者纠正。

（2）顶管纠偏方法

误差是作用在顶管开挖面与顶管机周围和沿管线上的力系不平衡而产生偏心力矩作用结果，应及时消除和校正。纠偏方法包括普通校正法和顶管机校正法，如下图所示：

图 -1 顶管纠偏方法图

①普通校正法

管道顶进过程中首节管起导向作用，普通校正法就是采用各种方法制造校正力矩，从而改变首节管前进的方向。普通校正法又分为挖土法和强制校正法。

a、挖土法

原理：在开挖面的不同部位增减挖土量，改变顶管机正面的土体压力，使顶进管向土压小的地方行进。

特点：效果比较缓慢，适用于土质较好且误差小于10mm的情况。

挖土法如下图所示：

图 -2 挖土法示意图

b、强制校正法

原理：强制校正法的原理是采用强制措施造成局部阻力，迫使管节向校正方向转移。

b-1、主顶油缸校正法

特点：当顶距在15m范围内，可以利用主顶油缸的不同编组进行纠偏，如顶进底部的一组油缸，可以使得顶管机向上纠偏，又如顶进右侧的油缸，能使顶管机向左纠偏。

主顶油缸校正法如下图所示：

图 -3 主顶油缸校正法示意图

b-2、衬垫法

特点：在顶管机的外侧局部位置加垫钢板等，造成局部阻力，强制顶管机转向。

衬垫法如下图所示：

图 -4 衬垫法示意图

b-3、支顶法

特点：根据管节偏差方向采用千斤顶在管前设支撑，并在千斤顶下设垫木托板的纠偏方法，这种方法见效快，但应注意尽可能缓慢转向，以防止局部压力增长过快而导致管体破坏。

支顶法如下图所示：

图 -4 衬垫法示意图

b-4、支托法

特点：在易发生流砂、管涌现象的危险地段顶进时，发现误差应立即校正，当采用支托法以增加支撑能力。但一般不宜采用。

支托法如下图所示：

图 -5 支托法示意图

②顶管机校正法

利用顶管机的纠偏油缸进行纠偏操作是顶管常规的纠偏方法。对于二段一铰的顶管机，一般纠偏油缸分成四组，成井字形布置。纠偏液压系统能够满足任意二组纠偏油缸共同伸缩，起到纠偏的目的。对三段二铰顶管机，可以将高程和水平纠偏区分开来，每个铰仅作用一个方向的纠偏。但也可以设计成二铰都能够进行全断面的纠偏操作。

a、二段一铰校正法

原理：该形式的纠偏顶管机将调整上下左右各方向的纠偏油缸统一布置在一个断面上，校正时控制各组纠偏油缸的伸缩，就能调整顶管机的走向。

部件组成：顶管机前管、后管、纠偏油缸等。

二段一铰校正法如下图所示：

图-6 二段一铰校正法示意图

b、三段二铰校正法

原因：将校正顶管机的纠偏装置分别设置在两个断面上，分别承担上下和左右两个方向的校正，或者都能够承担全断面的纠偏。

部件组成：顶管机前管、后管、纠偏油缸、铰点等。

三段二铰校正法如下图所示：

图 -7 三段二铰校正法示意图

二、施工注意事项及要求

1)顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原则。连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进的困难。如不得已需停止顶进时，管道需进行封堵，防止坍塌、泥沙进入管道及工作井。

2)开始顶进的5～10m范围顶进的方向和高程，关系到整段顶进质量，应勤测量，勤检查及时校正偏差。

3)安装顶铁应要平顺无歪斜扭曲现象，每次收回活塞加放顶铁时，换用可能安放的最长顶铁，使连续的顶铁数目为最少。

4)顶进过程中，发现管前土方坍塌，后背倾斜，偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况，应停止顶进，查明原因，排除故障后，再继续顶进。

5)注意设备的保养与检查、维修，避免影响连续顶进作业。

6）施工中必须加强通风、及对有毒有害气体的检测，保证工作面有足够的氧气含量。

7）加强施工用电的管理，防止触电事故的发生。

8）加强起重机的使用和管理，不得带病作业和超限作业。

9）顶管埋深较浅，且在道路下方，受车辆通行振动影响，应严控掌子面每次开挖进尺。拱顶坍塌、超挖部位要做好记录，顶管施工完成后立即进行管顶压浆，确保管顶以上部分土层稳定。