顶管施工常见的几种土质及顶管工程施工方案.docx

顶管施工常见的几种土质1、淤泥质黏土：此种软土的形成是在较弱的海浪岸流及潮汐的水动力作用下逐渐形成 的土的颜色多呈灰色或黑灰色，光润油滑且有腐烂植物的气味，多呈软塑或半流塑状态 其天然含水量很大，一般都大于30%，饱和度一般大于90%，液限一般在35-60%之间，软 土的天然重度较小，约在15-19KN/m立方米之间孔隙比都大于1,因其天然含水量高、 孔隙比大，就带来了软土地基变形大，强度低的特点2、 砂性土：由于曾受到海水的冲击，部分地区沉积层含有海水所搬运的大量沉积 物，其中主要为细砂及粉砂由于含黏土的成分较少，我们可称之为砂性土砂性土的土颗 粒较一般的黏土大，一般在20卩以上，土颗粒之间的凝聚力较小，呈单粒结构孔隙比较大， 很容易在水动力的作用下产生流沙现象3、 黄土：凡以风力搬运沉积又没有经过次生扰动的、无层理的黄色粉质、含碳酸 盐类并具有肉眼可见的、大孔的土状沉积物成为黄土（也称原生黄土），其它成因的、黄色 的、又常具有层理和夹有砂、砾石层的土状沉积物称之为黄土状土（也称次生黄土）4、 强风化岩：强风化岩是指风化很强的岩石，此种土质的组织结构已大部分破坏， 矿物成分已显著变化，含有大量黏土质黏土矿物。

风化裂隙很发育，岩体被切割成碎块，干 时可用手折断或捏碎，浸水或干湿交替时可较迅速地软化或崩解用镐或锹可挖掘，干钻可 钻进5、 微风化及中风化岩：微风化岩是指岩质新鲜，表面稍有风化迹象的岩石，强 度大于50Mpa,硬度很高的岩石在此地层中顶进较困难，而且一般顶进距离超过100米时 需要更换刀头中风化岩较软，其组织结构部分破坏矿物成分发生变化，用镐难挖掘以上介绍了常见的几种土质，从N值为3-40的土质都有这就需要针对不同的土 质情况选用不同类型的顶管掘进机对于淤泥质黏土，由于其土质较软，切削容易，因此我们可以选用以下所介绍的 各种掘进机，对此我们先介绍多刀盘土压平衡式顶管机多刀盘土压平衡顶管掘进机把通常 的全断面切削刀盘改成四个独立的切削搅拌刀盘，所以它尤其适用于软粘土层的顶管如果 在泥土仓中注入些粘土，它也能用于砂层的顶管另外，由于此机采用了先进的土压平衡原 理，因此，采用此机进行顶管施工后，对地面及地下的建筑物、构造物、埋设物的影响较小 用它可以安全地穿越公路、铁路、河川、房屋以及各种地下公用管线其最小复土深度可以 相当于一倍管外径左右从无数的施工实例证明，用此机进行顶管施工作业，不仅安全、可 靠，而且施工进度快、效率高。

与单刀盘土压平衡掘进机相比，此机具有价格低廉、结构紧 凑、操作容易、维修方便和质量轻等特点另外，它排出的土可以是含水量很少的干土或含 水量较多的泥浆它与泥水式顶管施工相比，最大的特点是排出的土或泥浆一般都不需要再 进行泥水分离等二次处理施工占地小，对周围环境污染也很少它与手掘式及其他形式的 顶管施工相比较，又具有适应土质范围广和不需要采用任何其他辅助施工手段的优点如采 用输土泵的方式出土，顶进效率也很高，平均24小时可顶进15-20米但是它的缺点也很 明显，由于不是全断面切削，切削不到的部分只能通过挤压进入机头，因此迎面顶力较大， 只适合于软土地质情况下施工，如需穿越建筑物、构造物、埋设物等对地面沉降要求很小的 情况可采用刀盘可伸缩式泥水平衡掘进机，此种机头的刀盘是一个直径比掘进机前壳体略小 的具有一定刚度的圆盘圆盘中还嵌有切削刀和刀架刀盘和切削刀架之间可以同步伸缩， 也可以单独伸缩而且，不论刀盘停在哪一个位置上，切削刀架都可以把刀盘的进泥口关闭 刀盘加压装置是安装在主轴中的油缸，刀架伸缩油缸则安装在刀盘加压装置的上方刀盘可 伸缩式掘进机的工作原理如下：刀盘前土压力过小时，它就往前伸；刀盘前土压力过大时， 它就往后退。

刀盘前伸时，应减小进泥口开度并加快推进速度；刀盘后退时，应加大进泥口 开度并降低顶速这样，就可使刀盘前的土压力控制在设定的范围内使用此种掘进机地面 隆沉极小，优秀的操作人员可使地面隆沉控制在10mm以内由于采用了泥水作为运输介质， 在顶进的过程中无需停顿出泥，因此它的顶速也很快，24小时可顶进20-30米缺点也很明 显：由于进泥口开度限制，在含有直径大于6cm砾石的土层中无法施工对于易产生流沙现象的砂性土可根据其含水量及其标准贯入度选用不同类型的掘 进机，当标准贯入度较小时可选用多刀盘土压平衡式掘进机，当标准贯入度较大时，除多刀 盘土压平衡式掘进机以外的以上各种掘进机都适应此种土质对于地质为黄土的情况下我们可采用单刀盘土压平衡式掘进机和偏心破碎泥水式 掘进机单刀盘土压平衡顶管掘进机有以下优点: 1.适用的土质范围非常广2.施工后地面 沉降小3.弃土的处理比较简单4.可在复土层仅为管外径0.8倍的浅土层中施工5.有完善 的土体改良系统和具有良好的土体改良功能6•开口率达100%，土压力更切合实际对于地质为强风化岩的情况下我们可采用偏心破碎泥水式掘进机此机种与普通 泥水掘进机的最大不同点是其头部。

壳体内的泥土仓是一个前面大、后面小的喇叭口，喇叭 口的内壁是用耐磨焊条堆焊的一圈环形焊缝安装在壳体泥土仓内的是一个前面小、后面大 的锥体，锥上也堆有一环环形焊缝切削刀呈辐条形焊接在该锥体上，且略微向前倾斜刀 盘的正面焊有坚固而且耐磨的切削刀头，所有这些构成一个刀盘这样，在掘进机工作时， 刀盘一边旋转切削土砂的同时还一边作偏心运动把石块轧碎被轧碎的石块只有比泥土仓与 泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓，然后从排泥管中被排出另外，由于刀盘运 动过程中，泥水仓和泥土仓中的间隙也不断的由最小变到最大这样循环变化着，因此，它除 了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中，从而 保证了掘进机不仅在砂土中，即使在黏土中也能正常工作一般情况下，刀盘每分钟能旋转 4 5转，每当刀盘旋转一圈时，偏心的轧碎动作达20-23次由于此机型有以上这些特殊的构造，因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘进机中最大的，破碎的最大粒径可达掘 进机直径的40%——45%之间，破碎的卵石强度可达200Mpa.此机型的第一个特点就是它几 乎是全土质的掘进机它可以在N值从0 15的黏土，N值1 50的砂土以及N值10 ——50的砾石层等所有土质中使用，而且推进速度不会有太大的变化。

它的第二个特点是 破碎粒径大，可达掘进机直径的40%——45%之间它的第三个特点是施工精度高，施工后 的偏差极小它的第四个特点是由于有偏心运动，进土的间隙又比较小，即使用清水作为进 水，也能保持挖掘面的稳定它的第五个特点是可以进行长距离顶进，也可用于曲率半径比较小的曲线顶进它的第六个特点是施工速度快，每分钟可进尺100mm 180mm之间它的第七个特点是结构紧凑、维修保养简单、操作方便无论在工作坑中安装还是在接收井 中拆除都很方便如顶进管道轴线附近可能存在大的石块，桩基础等不明障碍物我们采用排障方 便、成本低廉的敞开式掘进机地下水位较高的话可采取井点降水等辅助施工方法另外， 对于含水量较少并且N值大于18的黄土和强风化岩，也可采用敞开式掘进机顶进敞开式 掘进机在类似于农田对地面沉降要求不严格的情况下也可采用此种机型的缺点是顶速慢、 遇到流沙土层难以控制出土量，因此沉降也是大于以上几种顶管掘机的网格水冲式掘进机具有土压式以及泥水式顶管机的优点，这种掘进机头在遇到障 碍物时工人可进入泥水仓排除障碍物，而且由于采用水力出泥，顶进速度也不受出泥速度的 影响，因此当土质条件较好时是一种经济实用的掘进机。

但这种掘进机也有它的局限性，首 先要求土质比较软，土体的孔隙比要小，而且要求有足够的清水作为水源，泥浆处理以及用 电量都很大，使用成本较高当遇到沙土层时，由于沙土的透水系数很大，用于平衡正面土 压力的气压很容易从沙土的间隙泄露，因此也就很难做到平衡，因此在沙土中顶进沉降很难 控制中风化岩以及弱风化岩条件下如果地下水含量较高就只能采用岩盘顶管机了该 机型的刀头类似于牙轮钻，可以在岩石中顶进，也是一种全土质的机型，但该机种的造价很 高，而且目前在国内是一项空白天津市南水北调中线滨海新区供水一期工程输水线路工程（第 9 标段）顶管工程施工方案编制：审核：审批：北京 XX 水务建设有限公司20 年 4 月 26 日目录1. 概述 1 错误!未定义书签2. 直顶管技术要求 13. 顶管施工 2一、概述本标段顶管工程包括直顶钢管 5 条，分别为迎水道-地铁三号线穿越/红旗南 路延长线穿越、津港运河-津淄公路穿越、友谊南路穿越采用直接顶入输水钢 管的顶管形式穿越二、直顶钢管技术要求主坑内焊接的每道环缝均应拍 X 光片检验，待接头处内外防腐固结后方可 施顶；各环、纵缝皆为一类焊缝，X光评片I级焊缝率不得低于80%，其它不得 低于 II 级焊缝标准。

三、顶管施工1.现场勘察 顶管施工前，对现场调查研究，探明有关水文、地质、有关构筑物、地下管 线及障碍物情况，必要时进行坑探2.做好外联 顶管施工前，与相关管理单位联系，取得施工许可证明资料 严格按照设计及现行《给排水管道工程施工及验收规范》进行施工3. 机头选型 根据地质报告，并结合本公司的施工经验，顶管机头决定采用气压平衡网格 （水冲）式机头进行施工该机头在顶进过程中，通过气压平衡正面土压稳定机头， 减少外部土体对周围地面的影响4.顶进设备及顶进工艺4.4.1 主顶采用 4 台 200 吨／台千斤顶作为主顶千斤顶动力由油泵提供千斤顶后端 用道木和分压环将反力均匀作用于工作井，前端顶进分压环，顶铁将顶力传至管 节分压环制作具有足够的刚性，与管端面接触相对平整，无变形4.4.2 接口管节接口主要由外套环（钢套环）橡胶止水带和软土衬垫组成钢套环在加工处 至现场运输吊装过程中不能变形，接口不损坏，以确保管节在对接过程中，橡胶 带不移位、不翻转，确保管节的密封性同时，钢环套在进场前还必须做好防腐 处理橡胶止水带应保持清洁、无油污，并存放在阴暗处，防止老化施工中，将 橡胶止水带用强力胶水粘贴于混凝土管口凹槽处，并粘贴牢固，在管节对接前涂 无腐蚀性润滑油以减少摩阻，防止止水带翻转、移位和断裂。

软木衬垫采用多层胶合板（厚度 1cm 左右），将其夹于前后管节钢套环间，以 均匀管节间的相互作用力，减少接口损坏管道顶通后，管道须作内接口处理， 将管节间的胶合板凿至同样深度（深度2〜3cm即可），并用沥青弹性嵌缝膏或水 泥砂浆抹平4.4.3 顶管施工测量及测量纠偏方法4.4.3.1 测量仪器轴线测量采用2"激光经纬仪、高程测量采用DS3"水准仪4.4.3.2 顶管施工测量（1） 顶管轴线的布设根据招标文件上提供的城市坐标点连接出洞井和进洞井之间的进、出洞门的 两点坐标及高程，以坐标值的计算建立相应坐标系，为顶进轴线高程之差决定顶 管顶进坡度2） 建立施工顶进轴线的观测台 按独立坐标系放样后靠观测台（后台），使它精确地移动至顶管轴线上，用它正确指挥顶管的正确施工以后按施工的情况，决定定期复测后台的平面和高程位置(3) 按三等水准连测两井之间的进出洞的情况，计算顶进设计坡度4) 顶进施工测量在后台架设 J2 型经伟仪一台，后视出洞口红三角(即顶进轴线)测顶管机的前 标及后标的水平角和竖直角测一全测回，计算顶管的头(切口)尾的平面和高程偏 差离值，来正确指挥顶管的施工5)注意问题顶管施工初次放样及顶进极为重要。

另外由于顶管后靠顶进中要造成变化， 后台的布置应保持始终不动，来。