頂管電纜隧道工程施工監(jiān)理(初稿)

1、頂管電纜隧道工程施工監(jiān)理1頂管工程監(jiān)理特點電纜線路工程具有維護簡單、運行安全可靠等特點，在城市建設中廣泛應用，但通道建設已感到越來越困難。頂管是地下通道非開挖施工的一種，它的特點是將通道敷設改明挖為暗挖。減少了對交通、市民正?；顒拥母蓴_，減少了不必要的拆遷，減少了對市容和環(huán)境衛(wèi)生的影響。頂管已成為城市地下通道建設中最佳選擇之一。頂管電纜隧道建設監(jiān)理工作有如下幾個特點：1、頂管施工是一門涉及知識面廣、施工管理要求嚴、施工作業(yè)要求嚴的綜合性施工。現(xiàn)場監(jiān)理人員相應的知識面應廣泛：2、頂管施工有一個最突出的特點就是適應性問題。針對不同的土質、不同的施工條件和不同的要求，須選用與之適應的頂管施工方式，這

2、樣才能達到事半功倍的效果?，F(xiàn)場監(jiān)理人員的宜具備巖土專業(yè)的知識：3、過去頂管只能頂直線，現(xiàn)在已發(fā)展頂曲線，而且曲率半徑越來越小?，F(xiàn)場監(jiān)理人員的宜具備較強的測量專業(yè)的知識：2監(jiān)理依據(jù)2.1本章所引用的相關規(guī)程、規(guī)范名稱及編號見表（1-1）序號規(guī)范名稱編號建設工程監(jiān)理規(guī)范GB/T50319-2013電力建設工程監(jiān)理規(guī)范DL/T 5434-2009地下工程防水技術規(guī)范GB50108-2001給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范GB50268-2008給水排水工程頂管技術規(guī)程CECS_246：2008頂進施工法用鋼筋混凝土排水管JC/T 640-2010國家電網(wǎng)公司輸變電工程施工安全風險識別、評估及預控措施管

3、理辦法國網(wǎng)（基建/3）176-20152.2頂管隧道施工強制性條文規(guī)定給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范（GB50268-2008）1、1.0.3 給排水管道工程所用的原材料、半成品、成品等產(chǎn)品的品種、規(guī)格、性能必須符合國家有關標準的規(guī)定和設計要求；接觸飲用水的產(chǎn)品必須符合有關衛(wèi)生要求。嚴禁使用國家明令淘汰、禁用的產(chǎn)品。2、3.1.9 工程所用的管材、管道附件、構(配)件和主要原材料等產(chǎn)品進入施工現(xiàn)場時必須進行進場驗收并妥善保管。進場驗收時應檢查每批產(chǎn)品的訂購合同、質量合格證書、性能檢驗報告、使用說明書、進口產(chǎn)品的商檢報告及證件等，并按國家有關標準規(guī)定進行復驗，驗收合格后方可使用。3、3.1.15

4、 給排水管道工程施工質量控制應符合下列規(guī)定： 1 各分項工程應按照施工技術標準進行質量控制，每分項工程完成后，必須進行檢驗； 2 相關各分項工程之間，必須進行交接檢驗，所有隱蔽分項工程必須進行隱蔽驗收，未經(jīng)檢驗或驗收不合格不得進行下道分項工程。4、3.2.8 通過返修或加固處理仍不能滿足結構安全或使用功能要求的分部(子分部)工程、單位(子單位)工程，嚴禁驗收。2.3頂管隧道施工安全管理規(guī)定1、隧道施工應設雙回路電源，并有可靠切斷裝置。照明線路電壓在施工區(qū)域不得大于36V，成洞和施工區(qū)以外地段可用220V。2、隧道施工范圍內必須有足夠照明。交通要道、工作面和設備集中處并應設置安全照明。3、動力照

5、明的配電箱應封閉嚴密，不得亂接電源，應設專人管理并經(jīng)常檢查、維修和養(yǎng)護。4、隧道施工應采用機械通風。當主風機滿足不了需要時，應設置局部通風系統(tǒng)。5、隧道內通風應滿足各施工作業(yè)面需要的最大風量，風量應按每人每分鐘供應新鮮空氣3m3計算，風速為0.120.25m/s。6、頂管機頭重如大于300kN，吊裝方案須經(jīng)專項論證(建設部87文)7、頂管工程施工方案須經(jīng)專項論證(建設部87文）3頂管法隧道施工監(jiān)理工作流程流程 監(jiān)理控制要點施工準備1查閱地勘報告 2參加設計、圖紙會檢3參加論證會 4測量控制網(wǎng)及高程點復核5施工方案審查6測量專項方案審查7頂管供應商資質審查及管節(jié)性能檢測8進場材料檢查9測量器具及

6、壓力表檢查1工作井驗收 2檢查軌道安裝 3后座安裝檢查 4后座千斤頂安裝檢查 5洞口止水裝置安裝檢查 頂進設備安裝 頂管機井內就位1見證頂管機安裝及調試1出洞加固區(qū)域實施效果檢查2頂管機姿態(tài)控制 3防頂管機磕頭及后退措施檢查 頂管機出洞 管節(jié)頂進1頂力及控制壓力設定 2管節(jié)測量 3中繼間設置 4減阻技術控制 5地面沉降控制 6曲線頂管方向控制1管節(jié)及橡膠止水帶進場驗收2橡膠止水帶安裝后檢查 3接口檢查 管節(jié)拼裝1進洞加固區(qū)域實施效果檢查2頂管機姿態(tài)檢查3接收基座檢查 3防頂管機磕頭措施檢查 頂管機進洞1砂漿配合比檢查2置換量檢查泥漿置換外觀檢查 管縫處理4頂管法隧道施工監(jiān)理準備（勘察設計階段、

7、方案審查、頂管機選型）4.1一般規(guī)定1、熟悉工程路徑穿越河流、周邊建（構）筑物狀況、地下管線情況、道路交通狀況等，對重點部位（地下燃氣管道等）加強監(jiān)控。2、熟悉頂管隧道施工圖設計文件，學習相關規(guī)程、規(guī)范，工程監(jiān)理規(guī)定。3、審查頂管工程施工技術方案、質量安全措施并監(jiān)督技術交底工作。4、審查電工、測工、機械操作工等特殊工種上崗證件有效性。5、檢查施工機械、工器具配備是否符合施工技術方案要求，機具維護保養(yǎng)工作狀態(tài)是否正常，安全系數(shù)應符合規(guī)定。6、審查管節(jié)供貨的生產(chǎn)廠家資質，審查質量證明文件、數(shù)量清單、自檢結果、復試報告等質量證明文件。7、審查測量儀器精度和計量認證合格文件。8、檢查進場管節(jié)、橡膠止水

8、帶的出廠合格證、進場試驗報告應符合規(guī)定。9、檢查施工現(xiàn)場布置應合理，水、電、路三通是否到位、機械到位、材料堆放、安全設施應規(guī)范齊全、布置有序。10、詳細了解施工段的工程地質和水文地質情況，必要時應進行補充地質勘察。11、對工程影響范圍內的道路、交通流量、地面建（構）筑物及文物等進行現(xiàn)場踏勘和調查，對需要加固或基礎托換的建（構）筑物應作詳細的調查；必要時應作鑒定，并提前做好施工方案。12、審查施工組織設計及施工方案，特殊地段的施工必須編制專項方案，如穿越江河、穿越文物等。4.2頂管機的種類與選型4.2.1頂管機的種類頂管施工中最為流行的有三種平衡理論：氣壓平衡、泥水平衡、土壓平衡理論目前常用的頂

9、管為土壓平衡頂管和泥水平衡頂管。A、泥水平衡頂管，就是以含有一定量粘土的且具有一定相對密度的泥漿水充滿掘進機的泥水倉，并對它施加一定的壓力，以平衡地下水壓力和土壓力的一種頂管施工理論。泥漿水在挖掘面上能形成泥膜，以防止地下水的滲透，然后再加上一定的壓力就可平衡地下水壓力，同時也可以平衡土壓力。泥水平衡頂管施工對泥水管理這一環(huán)節(jié)要求比較高，進水必須是比重在1.031.3之間的泥水而不允許用清水。 優(yōu)點： （1）適用的土質比較廣，最適用的土質是滲透系數(shù)小于10-3cm/s的砂性土。 （2）地面沉降較小，挖掘面穩(wěn)定，土層損失小。 （3）施工速度較快，棄土采用管道運輸，可以連續(xù)出土。 缺點： （1）棄

10、土的運輸和存放都比較困難。 （2）大直徑泥水平衡式頂管，因泥水量大，作業(yè)場地大，不宜在人口密集、道路狹小的市區(qū)采用。 （3）大部分滲透系數(shù)大的土質要加黏土、膨潤土和CMC等穩(wěn)定劑，稍有不慎，容易塌方。 （4）黏粒太多的土質，泥水分離困難，成本高。 （5）不適用于有較大石塊或障礙物的土層。B土壓平衡頂管，就是以掘進機艙內泥土的壓力來平衡掘進機所處土層的土壓力和地下水壓力的頂管理論。 優(yōu)點： （1）適用的土質范圍廣，最適用土質為軟黏土、粉質黏土以及部分粉質黏土。增加添加劑后，可適用于砂性土、小粒徑的礫石層。但施工成本高。 （2）能保持挖掘面的穩(wěn)定，地層損失小，從而減小了地面沉降，可用于地面沉降較小

11、的場合。 （3）可以在較薄的覆蓋層下施工，最小覆蓋層為0.8倍的工具管外徑。 （4）棄土為干土，運輸、處理都比較方便。 缺點： （1）在黏粒含量較少的土層、砂礫層施工，則必須添加黏土或土體改良劑，這樣就提高了施工成本。而且礫石的粒徑必須小于螺旋輸送機內經(jīng)的1/3。 （2）開挖面遇到較大的障礙物則無法處理。 （3）在砂性土層施工，地下水位較高時，要防止螺旋輸送機出泥口噴涌。4.2.2頂管機的選型頂管施工能否順利進行最主要取決于四個基本要素：首先必須要有詳細的地質資料：其次必須要針對該地質資料選好適用的頂管機：第三必須選擇好對應的施工工藝：第四必須要有一批訓練有素且有高度責任心的施工人員。頂管機選

12、用的基本原則1、 適應性原則如果選用的頂管機不能與施工條件相適應，所導致的后果將是不堪設想：輕者將影響施工的進度，重者可能頂管施工失敗。（1） 與土質相適應：頂管機都是有一定范圍的，有的適用于軟土，有的適用于砂礫，沒有一種是萬能的。（2） 與設計條件相適應：這里是指設計圖紙中的要求和規(guī)定。（3） 與地面條件相適應：地面建筑物、公路、鐵路、大堤、駁岸等要求頂管機施工過后的地面沉降小。（4） 與地下條件相適應：是否有地下水、地下構筑物、各種公用管線、樁基和可能遇到的其他障礙物。2、可靠性原則（1）頂管機設計的可靠性：這是決定頂管機質量的關健，由于環(huán)境因素對人和頂管機產(chǎn)生的影響，發(fā)生錯誤的可能性必然

13、存在，所以選擇頂管機必須充分考慮易使用性和易操作性。(2)頂管機的耐用性：產(chǎn)品使用少故障、壽命長就是耐用性。 （3）設備的可維修性：當頂管機發(fā)生故障后，要求能夠很快地通過維護或維修排除故障。3、安全性原則由于頂管機是在地下作業(yè)的一種特殊機械，施工作業(yè)有一定的危險性。（1） 機械的安全性：一般來說，頂管機的操作越容易，發(fā)生人為失誤或其他問題造成的故障和安全問題的可能性就越小。（2） 應對外部條件的安全性：在穿越河流時選用不需要人在管道內作業(yè)的遙控頂管機，比較安全。4、經(jīng)濟性原則（1）頂管機的性價比高：（2）頂管機的適用范圍廣：（3）頂管機的施工速度快、施工質量高：（4）棄土處理容易且處理成本低。

14、 頂管機選型參考表 使用條件 頂管機類型機械式頂管機加泥土壓式普通泥水式直徑（mm）2000以上大直徑12001800中直徑1000以下小直徑×頂距（m）1000m超長距離3001000m長距離300m以下一般距離覆土深度（D）5.0以上深覆土2.05.0一般覆土1.252.0淺覆土黏性土有機土N值=0 土 質黏土N值0-10粉質黏土N值10-30砂性土粉砂N值10-15松軟砂土N值10-30固結砂土N值30砂礫土松軟砂礫N值10-40密實的砂礫N值40含卵石砂礫N值卵石層N值×巖土硬土N值50軟巖抗壓強度15MPa地下水無×滲透系數(shù)（m/s）1.0×1

15、0-3滲透系數(shù)（m/s）1.0×10-7地面沉降要求很高510mm較高1050mm一般50mm以上超過管外徑六分之一粒徑以上的障礙物××注：1、標有者，為首選適用：標有者，為次選適用：標有者，為有條件（即采取一定的輔助措施后）適用：標有×者，為不適用： 2、D-代表所頂管段的外徑（mm）。5. 施工階段及監(jiān)理控制要點5.1、工作井驗收5.1.1、工作井最小長度要求（1）當按頂管機長度確定時，工作井的最小內凈長度可按下列公式計算:Ll1+l3+k式中L工作井的最小內凈長度（m） l1頂管機下井時最小長度（m） l3千斤頂長度（m） k 后座和頂鐵的厚度及安

16、裝富余量（m）（2）當按下井管節(jié)長度確定時，工作井的內凈長度可按下列公式計算：Ll2+l3+l4+k式中 l2下井管節(jié)長度（m） l4留在井內的管道最小長度（m）（3）工作井的最小內凈長度應按上述兩種方法計算結果取大值。5.1.2、工作井最小寬度要求（1）淺工作井內凈寬度可按下列公式計算： B=D1+（2.02.4）式中 B工作井的內凈寬度（m） D1管道的外徑（m）（2）深工作井的內凈寬度可按下列公式計算：B=3D1+（2.02.4）5.1.3、工作井深度要求工作井底板面深度應按下列公式計算： H=Hs+D1+h式中 H工作井底板面最小深度（m）Hs管頂覆土層厚度（m）h管底操作空間（m）

17、鋼管可取0.70.8m；玻璃鋼夾砂管和鋼筋混凝土管等可取0.40.5m。5.2、導軌安裝控制要求（1）導軌是在基礎上安裝的軌道，一般采用裝配式。管節(jié)在頂進前先安放在導軌上。在頂進管道入土前，導軌承擔導向功能，以保證管節(jié)按設計高程和方向前進。導軌應選用鋼質材料制作，其安裝應符合下列規(guī)定：a.兩導軌應順直、平行、等高，其坡度應與管道設計坡度一致。b.導軌安裝的允許偏差應為：軸線位置：3mm；頂面高程：0+3mm；兩軌內距：±2mm；c.安裝后的導軌必須穩(wěn)固，在頂進中承受各種負載時不產(chǎn)生位移、不沉降、不變形。d.導軌安放前，應先復核管道中心的位置，并應在施工中經(jīng)常檢查校核。（2）導軌應選用

18、鋼質材料制作，導軌安裝完畢后需在預留洞口內安裝副導軌，副導軌的軸線以及高程均要與主導軌保持一致，此副導軌用于防止機頭進洞后低頭。（3）兩軌道之間的軌距B可以根據(jù)公式求得：式中：B基坑導軌兩軌之間的寬度，m；D0頂進管道外徑，m；D 頂進管道內徑，m。5.3后座墻控制要求(1) 后座墻是頂進管道時為千斤頂提供反作用力的一種結構，有時也稱為后座、后背或者后背墻等。在施工中，要求后座墻必須保持穩(wěn)定，一旦后座墻遭到破壞，頂管施工就要停頓。后座墻的設計要通過詳細計算。（2）后座墻的最低強度應保證在設計頂進力的作用下不被破壞，并留有較大的安全度。要求其本身的壓縮回彈量為最小，以利于充分發(fā)揮主頂工作站的頂進

19、效率。在設計和安裝后座墻時，應使其滿足如下要求： 要有充分的強度 ：在頂管施工中能承受主頂工作站千斤頂?shù)淖畲蠓醋饔昧Χ恢缕茐摹?要有足夠的剛度 ：當受到主頂工作站的反作用力時，后座墻材料受壓縮而產(chǎn)生變形，卸荷后要恢復原狀。 后座墻表面要平直： 后座墻表面應平直，并垂直于頂進管道的軸線，以免產(chǎn)生偏心受壓，使頂力損失和發(fā)生質量、安全事故。材質要均勻 后座墻材料的材質要均勻一致，以免承受較大的后坐力時造成后座墻材料壓縮不勻，出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。后座墻體壁面應平整，并與管道頂進方向垂直；垂直度不大于0.1%H，水平扭轉度不大于0.1%L。（“H”為后座墻高度，“L”為后座墻長度。）5.4、主頂油缸及油泵站

20、控制要求5.4.1千斤頂?shù)陌惭b應符合下列規(guī)定：（1）千斤頂宜固定在支架上，并與管道中心的垂線對稱，其合力的作用點應在管道中心的垂直線上；（2）當千斤頂多于一臺時，應取偶數(shù)，應規(guī)格相同，行程同步，每臺千斤頂?shù)氖褂脡毫Σ粦笥谄漕~定工作壓力，千斤頂伸出的最大行程應小于油缸行程10cm左右。當千斤頂規(guī)格不同時，其行程應同步，并應將同規(guī)格的千斤頂對稱布置；（3）千斤頂?shù)挠吐繁仨毑⒙?lián)，每臺千斤頂應有進油、退油的控制系統(tǒng)。5.4.2、油泵安裝和運轉應符合下列規(guī)定：（1）油泵宜設置在千斤頂附近，油管應順直、轉角少；（2）油泵應與千斤頂相匹配，并應有備用油泵；油泵安裝完畢，應進行試運轉；（3）頂進開始時，應緩

21、慢進行，待各接觸部位密合后，再按正常頂進速度頂進；（4）頂進中若發(fā)現(xiàn)油壓突然增高，應立即停止頂進，檢查原因并經(jīng)處理后方可繼續(xù)頂進；（5）千斤頂活塞退回時，油壓不得過大，速度不得過快。5.5、洞口止水裝置安裝控制頂管過程中，管節(jié)與洞口之間有一定的間隙。此間隙如果不封住，地下水和泥砂就會從該間隙中流到井中，輕者會影響工作井的作業(yè)，嚴重的會造成洞口上部地表塌陷，甚至會造成事故，殃及周圍的構筑物和地下管線的安全，頂管過程中洞口止水是一個不容忽視的環(huán)節(jié)。（P42）1-預埋鋼環(huán) 2-壓板 3-橡膠圈 4-安裝鋼環(huán) 5-混凝土管 6-井壁 主要由預埋鋼環(huán)、壓板、橡膠圈和安裝鋼環(huán)四大部分組成。具體做法是先找準

22、中心位置，安裝鋼環(huán)與預埋鋼環(huán)焊接。在安裝鋼環(huán)上焊有數(shù)根安裝橡膠圈和壓板用的螺栓。壓板上開有長槽，這樣壓板就可沿洞口直徑方向移動，從而可以調整由于頂管與洞口止水圈之間的不同心而造成的止水圈橡膠板的外翻，用復式橡膠止水，根據(jù)水頭壓力可以用一層三層來選擇，而且既能平面止水又能軸線止水。缺點是在施工中，會因磨損嚴重而失去止水效果，且不易更換。橡膠質量要求較高，具體要求是：拉伸量>300%，肖氏硬度50±5度范圍內，還要具有一定的耐磨性和較大的扯斷拉力。 5.6頂管機的安裝和調試控制（1）頂管機安裝前應作一次安裝調試，油管安裝前應清洗，防止灰塵等污物進入油管，電路系統(tǒng)應保持干燥，機頭運轉

23、調試各部分動作正常，液壓系統(tǒng)無泄漏。（2）頂管機的尺寸和結構應完全符合實際工程要求，在吊裝前應做詳細的檢查。(3)在吊裝頂管機時應平穩(wěn)、緩慢、避免任何沖擊和碰撞。(4) 頂管機安放在導軌上后，應測量前后端中心的方向偏差和相對高差，并作好記錄，頂管機的接觸面必須相互吻合。(5)將頂管機和電路、油路、水路、氣壓、泥漿管路和控制系統(tǒng)等進行逐一連接，要求個部件安裝正確、連接牢固、不得滲漏，要求安裝后對個分系統(tǒng)進行認真檢查和試運行，達到正常運轉。(6)頂管機下坑后，刀盤應離開封門1m左右，放置平穩(wěn)后重測導軌標高，高程誤差不應超過5mm，然后開始鑿除封門，封門應盡量鑿除干凈，不要遺留塊狀物，使掘進機刀盤貼

24、住前方土體。5.7 進出洞口土體加固控制為防止進、出洞口開啟時，工作井或接收井外壁土體及地下水大量涌入進內，洞門開啟前必須對工作井及接收井外側土體進行加固。常見加固的方法為，高壓旋噴樁、深層攪拌樁、壓密注漿、雙液注漿。無論采用哪種加固方法都必須保證洞口外側的地下水和泥土不涌入井內。頂管出洞加固強度不宜過高，一般無側限抗壓強度為0.8MPa就足夠了，但是加固的土體強度應該比較均勻，且具有良好的抗?jié)B性能。5.8出洞的頂管機姿態(tài)控制1、 基坑導軌精度高，軸線與設計值一致：2、要保持開挖面的土體穩(wěn)定，只有穩(wěn)定的開挖面才能使得的頂管機的導向正確：3、出洞頂管機姿態(tài)主要是通過調整主頂油缸的編組實現(xiàn)的：4、

25、出洞過程中應可能做到連續(xù)慢速頂進。 5.9防頂管機磕頭及后退措施控制 1、在洞內下部填上一些硬粘土或者采用低標號混凝土在洞內下部澆一塊托板，把頂管機托起：另一種做法是在洞內再預埋一副短的延伸導軌，它可把頂管機托起： 2、把頂管機與前幾節(jié)管節(jié)用拉桿連接起來： 3、調整后座主千斤頂?shù)暮狭χ行?，一定發(fā)現(xiàn)下磕趨勢立即用底部的千斤頂進行糾偏； 4、在洞口兩側各安裝上一只手拉葫蘆，當主頂油缸回縮前，設法用手拉葫蘆把最后一節(jié)頂管或頂管機拉住不讓它后退， 5.10頂進時頂力及控制壓力的設定 頂管施工時，施工單位采用多少頂力應受到設計允許頂力的制約，設計單位應根據(jù)計算，提供工作井的允許頂力和頂管管材的允許頂力，

26、供頂管單位選擇頂管的頂力設備參考。 頂力計算的理論公式 給排水工程頂管技術規(guī)程（CECS246：2008）和頂管工程施工規(guī)程（DG/TJ08-2049-2008）中采用的公式 P=D1Lfs+PF P計算的總頂力(kN) D1管道外徑（m） L管道的頂進長度（m） fs管道外壁與土的平均摩阻力（kN/m2）見附表二 PF頂管機的迎面阻力（kN）見附表一此公式目前比較通用，適用于使用減阻泥漿的頂管、補助將則不適用。 頂管機的迎面阻力公式 附表一頂管機端面常用機型迎面阻力公式式中符號刃口機械式人工挖掘式PF=（Dg-t）tRt 刃口厚度（m）喇叭口擠壓式PF=/4Dg2(1-e）Re 開口率網(wǎng)格擠

27、壓式PF=/4Dg2aRa 網(wǎng)格截面參數(shù)可取a=0.61.0網(wǎng)格加氣壓氣壓平衡式PF=/4Dg2(aR-Pn）Pn 氣壓（kN/m2）大刀盤切削土壓平衡式泥水平衡式PF=/4Dg2rsHSrs 土的重度（kN/m3）HS 覆土深度（m） 注：1、Dg 頂管機外徑（m） 2、R 擠壓阻力（kN/m2），可取R=300500kN/m2 3、當人工挖掘。機頂和機側可以超挖時，PF=0 觸變泥漿減阻管壁與土的平均摩阻力fs 附表二土的種類軟黏土粉性土粉細土中粗砂 觸變泥漿混凝土管2.05.05.08.08.011.011.016.0鋼管2.04.04.07.07.011.010.013.0注：1、玻璃

28、纖維增強塑料夾砂管可參照鋼管乘以0.8系數(shù)2、當觸變泥漿技術、管壁與土之間能形成穩(wěn)定連續(xù)泥漿套，不論土質均取fs=0.20.5：3、采用其他減阻泥漿的摩阻力應通過試驗確定：4、遇軟黏土時，可取軟粘土的下限。 曲線段頂力估算 曲線頂管與直線頂管相比有兩個不同：接頭有轉角、管節(jié)上的頂力與管節(jié)不平行。就是這一原因造成了曲線頂管的頂力有別于直線頂管。Pn=P0×1-(cosa - r.sina)n+fk.DL D管道外徑（m） P0起始段的頂力(kN) Pn第n段的頂力(kN) n管段數(shù)量r管壁與土的摩擦系數(shù)a頂力與管端的夾角 fk管壁與土的平均摩阻力（kN/m2） 5.10.1 圓形工作井

29、在頂力作用下，土體的允許頂力Ptk必須滿足下式要求 Ptk（0.8Epk-Eep.k） Epk=3/4rhffpk Eep.k=3/4rhffep.k hf 頂力距刃腳底的距離（m） Eep.k 沉井前方主動土壓力合力標準值（kN） r 沉井外壁半徑（m） Epk 沉井后方被動土壓力合力標準值（kN） fep.k 最大主動土壓力（kN/m2） Ptk 頂力標準值（kN） fpk 最大被動土壓力（kN/m2） 考慮合力作用點可能不一致的折減系數(shù) =（hf -hf -hp）hf 5.10.2 矩形工作井在頂力作用下，后背土體允許頂力必須滿足下式要求 Ptk（0.8Epk-Eep.k） Eep.k

30、沉井前壁板上主動土壓力合力標準值（kN） Epk 沉井后壁板上被動土壓力合力標準值（kN） 考慮合力作用點可能不一致的折減系數(shù) =（hf -hf -hp）hf 5.10.3 混凝土管頂管傳力面允許最大頂力Fdc=feAp×0.5123÷5rQd Fdc -混凝土管道允許頂力設計值（N）1 -混凝土材料受壓強度折減系數(shù)，可取0.902 -偏心受壓強度提高系數(shù)，可取1.053 -材料脆性系數(shù)，可取0.85fe -混凝土受壓強度設計值（N/mm2）Ap -管道的最小有效傳力面積（mm2）rQd -頂力分項系數(shù)，可取1.3傳力面是指管接頭之間相互接觸的最小接觸面積備注：頂進長度不超

31、過百米，公式中0.5系數(shù)可以調到0.8，允許頂力可提高60%.長距離頂管不能調高。5.10.4 鋼管頂管傳力面允許最大頂力Fds=fsAp×0.5134÷rQd Fds-鋼管管道允許頂力設計值（N）1 -鋼管受壓強度折減系數(shù)，可取1.003 -鋼材脆性系數(shù)，可取1.004 -鋼管頂管穩(wěn)定系數(shù)，可取0.36：當頂進長度<300m，穿越土層又均勻時， 可取0.45fs -鋼材受壓強度設計值（N/mm2）當總頂力超過工作井允許頂力管材允許頂力時，應設置中繼間。5.10.5 曲線頂管允許頂力接頭開口長度為Z的允許頂力為：P=n1(m1-m2)+n2(m3-m4) n1=2&#

32、215;ómax(R-Z)/2R-Z n2=2×ómax/2R-Z m1=1/2（R-Z）2RZ-Z2 sin-1(1-Z/R)+/2R2 m2=1/2（R-Z）(R-b)2 -(R-Z)2 +(R-b)2sin-1(R-Z/R-b)+/2 m3=(2RZ-Z2 )3/3m4=(R-b)2 -(R-Z)23 /3如果Z<b 則：m2=1/2(R-b)2，m4=0 如果Z>2R-b且Z2R，則：m2=0，m4=0如果Z=0，則P等于無間隙接頭“設計允許頂力”圖王代兵45.10.6 控制壓力的設定 PAPPP PA 主動土壓力（kPa） P 控制壓力（kP

33、a） PP 被動土壓力（kPa） 主動土壓力PA 為： PA=rh.tan2(450-/2)-2c.tan2(450-/2) PP=rh.tan2(450/2)-2c.tan2(450/2) r 土的重度（kN/m3） h 覆土深度（m） 土的內摩擦角（0） c 土的內聚力（kPa） 由于主動土壓力和被動土壓力之間的壓力值范圍較廣，同時又由于土壓力值的變化是一個非常復雜的過程，并且，在計算主動土壓力和被動土壓力時會因為選取的各種參數(shù)不準確就很容易造成誤差。常用的控制壓力取值方法是在頂管機所處土層的靜止土壓力的基礎上，規(guī)定一個上限和下限，具體計算公式為： P=K0 .P0 K0 靜止土壓系數(shù)（砂

34、性土取0.250.33，黏土取0.330.7） P0 垂直土壓力（kPa） P0= rh r 土的重度（kN/m3） h 覆土深度（m）備注：在實際施工過程中，每一頂?shù)目刂茐毫Τ擞嬎阃膺€需在頂進時實測，然后拿實測數(shù)據(jù)與計算的做比較，修正計算值。5.11頂管測量直線頂管A前期準備5.11.1 為保證測量精度建議施工單位在工作井周圍在布設兩個間距200m控制點：（此點宜到當?shù)販y繪部分購買）見圖一5.11.2 依據(jù)工作井周圍布置的兩個控制點將頂管軸線投放到工作井冠梁上：見圖二5.11.3 將全站儀架設在C點，將頂管軸線反向延伸線CD投放到井底及井壁上：見圖三5.11.4用鑒定后的鋼尺，掛重錘10K

35、G，用兩臺水準儀在井上井下同步觀測，將高程傳至工作井下固定點，最大高差誤差不大于1mm，整個管段施工過程中，高程傳遞至少進行三次：見圖四B主要測量方法 由于傳統(tǒng)的頂管測量方法激光經(jīng)緯儀的激光束發(fā)射距離只能達到約300m，300m以后激光束開始減弱，隨著頂進距離的變遠激光也隨之分散最后到完全沒有因此對進行長距離頂管的測量造成了不便，使用以往的傳統(tǒng)測量方法已不能滿足要求。對于此項問題宜制定了兩種測量方法 （一）管道前進300m時依然使用以往的傳統(tǒng)測量方法（激光導向法）見圖五 測量原理：（1）在工作井內管道頂進軸線方向上架設一臺激光經(jīng)緯儀，并要求底座平臺只能與工作井底板單獨連接，除此之外不能與其它任

36、何設備有接觸，以免其它設備的震動或移動導致底座平臺的震動這樣會間接導致激光經(jīng)緯儀的不穩(wěn)定從而導致測量數(shù)據(jù)的不準確。（2）激光經(jīng)緯儀經(jīng)過人工的測量和計算發(fā)出一束與管道設計軸線一致的激光直接打到機頭測量光靶上，由于機頭和管節(jié)在頂進時都在不斷的向前移動這束激光在機頭和管節(jié)移動的同時是穩(wěn)穩(wěn)的跟蹤測量光靶，這樣在頂進過程中可以在測量光靶上直觀的看出機頭的前進方向是否按照管道設計軸線頂進，若發(fā)現(xiàn)有偏差機頭操作人員可以及時依據(jù)測量光靶上的偏差數(shù)據(jù)來進行反向糾偏。（二）當頂進超過300m時應在管內設置測站用全站儀采用導線法測量，此方法測量時間在管節(jié)頂進停止后進行。測量原理：（1）在管道內架設全站儀，井內E點（

37、已知點）架設棱鏡，在須檢測的管節(jié)F點架設棱鏡，利用E點（已知點）坐標，通過全站儀測出管節(jié)F點實測坐標。（2）在管道內架設水準儀，井內E1點（已知點）為后視點，在須檢測的管節(jié)F點架設塔尺，利用E1點（已知點）高程，通過水準儀測出管節(jié)F點實測高程。將高程和軸線偏差值，分別告訴機頭操作人員在下次頂進時進行反方向糾偏操作：見圖六曲線頂管曲線頂管測量分簡單測量和復雜測量。所謂簡單測量是指全站儀設在工作井內就可以進行全程測量的狀態(tài)。所謂復雜測量就是全站儀在工作井內無法通視，須在管內設測的測量。簡單測量（附圖一）1、 全站儀安裝在工作井內的測量基準點A：2、距離L0為A到管內要測點Q之間距離：3、角a0為全

38、站儀從A點向管內Q點測得的與測量基準線IP1之間的夾角：4、直線Ld1為A到開始曲點BC1之間的距離：5、被測點Q的x坐標為：x=L0cosa0-Ld1:6、被測點Q的y坐標為：y=L0sina0:7、被測點Q與設計中心線的誤差d為：d=R1-x2+(R1-y)2：8、d為正值偏右、d為負值偏左。復雜測量（附圖二、三）管內設一個測站 1、全站儀安裝在工作井內的測量基準點A：2、距離L0為A到管內測站P1之間距離：3、角a0為全站儀從A點向管內測站點P1測得的與測量基準線IP1之間的夾角：4、距離L1為P1到所需測的Q點之間距離：5、角a1為全站儀從P1點向A對準后再轉到Q點測得的AP1延長線與

39、P1Q之間的夾角：6、被測點Q的x坐標為：x=L0cosa0-Ld1+L1cos（a0+a1）:7、被測點Q的y坐標為：y=L0sina0+L1sin（a0+a1）:8、被測點Q與設計中心線的誤差d為：d=R1-x2+(R1-y)2：9、d為正值偏右、d為負值偏左。管內設二個測站P1 P2為兩個測站，第一個測站前的測量與管內設一個測站時一樣。P2點為第二個測站。 1、全站儀安裝在工作井內的測量基準點A：2、距離L0為A到管內測站P1之間距離：3、角a0為全站儀從A點向管內測站點P1測得的與測量基準線IP1之間的夾角：1、距離L2為P2到所需測的Q點之間距離：5、角a2為全站儀從P2點向P1對準

40、后再轉到Q點測得的P1P2延長線與P2Q之間的夾角：6、被測點Q的x坐標為：x=L0cosa0-Ld1+L1cos（a0+a1）+L2cos（a0+a1+a2）:7、被測點Q的y坐標為：y=L0sina0+L1sin（a0+a1）+L2sin（a0+a1+a2）:8、被測點Q與設計中心線的誤差d為：d=R1-x2-(R1-y)2：9、d為正值偏右、d為負值偏左。測量相關規(guī)定：1、施工過程中應對管道水平軸線和高程、頂管機姿態(tài)等進行測量，并及時對測量控制基準點進行復核；發(fā)生偏差時應及時糾正：2、頂進施工測量前應對井內的測量控制基準點進行復核；發(fā)生工作井位移、沉降、變形時應及時對基準點進行復核：3、

41、管道水平軸線和高程測量應符合下列規(guī)定：1)出頂進工作井進入土層，每頂進300mm測量不應少于一次，正常頂進時，每頂進1000mm，測量不應少于一次： 2)進入接收工作井前30m應增加測量,每頂進300mm,測量不應少于一次: 3)全段頂完后,應在每個管節(jié)接口處測量其水平軸線和高程,有錯口時,應測出相對高差: 4)糾偏量較大、或頻繁糾偏時應增加測量次數(shù): 5)測量記錄應完整、清晰:4、距離較長的頂管，宜采用計算機輔助的導線法(自動測量導向系統(tǒng))進行測量：在管道內增設中間測站進行常規(guī)人工測量時，宜采用少設測站的長導線法，每次測量均應對中間測站進行復核：5、曲線頂進時頂管機位置及姿態(tài)測量海米不應少于

42、1次：6、曲線頂管每頂入一節(jié)管，其水平軸線及高程測量不應少于3次： 5.12中繼間設置的相關控制中繼間是長距離頂管中必不可少的設備，通過增加中繼間的方法，就可以把原來需要一次連續(xù)頂進幾百米或幾千米的長距離頂管，分成如干個短距離的小段來分別加以頂進。常用的中繼間為鋼管中繼間，常用的中繼間油缸為活塞式雙作用油缸。中繼間油缸行程基本上為300500mm之間。當主頂?shù)膶嶋H推力達到最大設計值得50%時，須安放第一個中繼間。當主頂?shù)膶嶋H推力達到最大設計值得60%時，必須啟用第一個中繼間。第二臺以后的中繼間安放的時間：每當主頂實際推力達到最大設計值得70%時，須安放一個中繼間。當主頂實際推力達到最大設計值的

43、80%時，須啟動該中繼間。中繼間的間距為：L=P-PF/fs D1 P計算的總頂力(kN) D1管道外徑（m） fs管道外壁與土的平均摩阻力PF頂管機的迎面阻力5.13減阻的控制 （1）長距離頂管施工中，降低頂進阻力最有效的方法是進行注漿。使管周外壁形成泥漿潤滑套，從而降低了頂進時的摩阻力。 （2）頂管觸變泥漿一般以膨潤土為主要材料，CMC（粉末化學漿糊）或其他高分子材料等為輔助材料的一種混合溶液。 觸變泥漿的性能要求 性能要 求膠體性能泥漿膠體率98%，成膠后不析水觸變性能高剪切低黏度，低剪切高黏度，剪切稀釋指數(shù)達6.0PH值PH值610范圍內均可發(fā)揮增稠作用分散性能在2800r/min轉速

44、下，攪拌10min,即成均勻的泥漿膠體，陳放過夜后，泥漿膠體充分膨脹，呈現(xiàn)較高的膠體黏度，具備良好的生物化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性 觸變泥漿的使用方法 項目方法選材選用品質好、蒙脫土含量較高的膨潤土，使用前應測定膠質價配合比按管道周圍土層的類別、膨潤土的性質以及觸變泥漿的技術指標施工時頂管采用觸變泥漿套法，一般在下管前，應預先在管壁上留出注漿孔、儲備足夠的泥漿。管前可加一超前環(huán)，以形成1020mm的超挖量為觸變泥漿層施工后根據(jù)需要將水泥砂漿或粉煤灰水泥砂漿壓入管外壁與土層之間，將觸變泥漿置換出來，以起到減少地面沉降的作用 （3）頂管施工中漿液的作用：減阻作用，將頂進管道與土體之間的干摩擦轉換為液體摩

45、擦、減少頂進的摩阻力填補作用，漿液填補施工時管道與土體之間產(chǎn)生的空隙支撐作用，在注漿壓力下，減少土體變形，使管洞3.1、漿液套的形成及減阻機理 注漿時，從注漿孔注入的泥漿首先填補管節(jié)與周圍土體之間的空隙，抑制地層損失的發(fā)展。泥漿與土體接觸后，在注漿壓力的作用下，注入的漿液向地層中滲透和擴散，先是水分向土體顆粒之間的孔隙滲透，然后是泥漿向土體顆粒之間的孔隙滲透：當泥漿達到可能的滲入深度之后靜止下來，短時間內泥漿會變成凝膠體，充滿土體的孔隙，形成泥漿與土壤的混合體：隨著漿液滲透越來越多，會在泥漿與混合體之間形成致密的滲透塊，隨著滲透塊的增多，在注漿壓力的擠壓作用下，許多的滲透塊相互粘結，形成一個相

46、對密實、不透水的套狀物，即泥漿套。泥漿套能夠阻止泥漿繼續(xù)滲入土層，留在管道與泥漿套的空隙之間，在自重作用下，泥漿先流到管道底部，隨后向上漲起。當管洞充滿泥漿時，頂管周圍被膨潤土懸浮液包圍，受到浮力作用，至少部分漂浮，有效重量減少，摩阻力減少。 3.2、漿液滲流距離 膨潤土泥漿滲入土層的孔隙內，充滿孔隙并繼續(xù)流動，其流速取決于孔隙的橫斷面與泥漿的流變特性。土體孔隙將對泥漿的流動產(chǎn)生阻力，在克服流動阻力的過程中，泥漿壓力與地下水壓力之差即壓漿壓力將隨著滲入的增加而成比例地衰減。每一種壓漿壓力都有一個完全確定的滲入深度，即滲流距離。漿液滲流距離相當于泥漿套厚度。 泥漿在土體中滲流距離計算公式公式特點

47、S=d10p/3.5s考慮粒徑及壓力S=d10p/s×n/1-n×f考慮孔隙率nS=d10p/2s 引用德國標準DLN-4126(1986年) S-滲流距離 d10-有效粒徑，即小于該粒徑的土顆粒質量占總質量的10%f-考慮土體中滲流路徑的尺寸和彎曲程度的因素，一般為0.3s泥漿的流動阻力3.3、填補及支撐機理由于管徑差以及糾偏操作會使管道與土體之間產(chǎn)生空隙，周圍土體要填補這些空隙，進而產(chǎn)生地面沉降。當后續(xù)管節(jié)隨頂管機一起向前頂進時，會對周圍土體產(chǎn)生剪切摩擦力，產(chǎn)生拖帶效應，使得土體產(chǎn)生沿管道頂進方向的移動：當更換管節(jié)停止頂進時，土體會產(chǎn)生部分彈性回縮，向頂進的反方向移動。

48、合理的注漿可以減小這些土層運動。從注漿孔注入的泥漿會填補管節(jié)與周圍土體之間的空隙，進而形成泥漿套。由于頂管機的開挖會對管道周圍土體產(chǎn)生擾動，使部分土體結構遭到破壞而變成松散土體。在注漿壓力作用下，泥漿套能夠把超過地下水位、壓力的液體壓力傳遞到土體顆粒之間，成為有效應力壓實土體。同時，泥漿的液壓能夠起到支撐管洞的作用，使其穩(wěn)定，不讓土體坍塌到管道上，從而減少地面沉降。（4） 注漿工藝及管理 注漿應該分為三條線，主要目的是在管外壁形成完整的觸變泥漿套。4.1、機尾同步壓漿同步壓漿的目的是為了及時填充機頭與管節(jié)之間的空隙及糾偏產(chǎn)生的空隙，在泥土接觸管節(jié)前先一步填滿空隙，建立泥漿套，軟性土或糾偏動作小

49、時少些：砂性土或糾偏動作大時就多些。同步注漿，首先要裝壓力表，控制好注漿壓力。在每節(jié)管子開頂時打開機尾球閥之前先確定機尾的泥漿壓力表是否已建立起壓力，以確保將夜通達。只有當沿線所有管節(jié)上的補漿球閥全部關閉，而機尾的同步壓出球閥開啟時，才能保證機尾處定點定量地同步壓漿。4.2、沿線補漿沿線補漿的目的是對管外壁滲透到土層中造成的泥漿套缺損進行修補。需逐一開啟、逐一關閉，切忌漿液單側、大量分布。沿線補漿一般23節(jié)管節(jié)設置一個斷面，與同步注漿應分開。4.3、洞口注漿管節(jié)進入洞口時應立即注漿，否則土體會坍塌而裹住管節(jié)。4.4、注漿質量的控制為使注漿產(chǎn)生良好效果，保證注漿質量，對注漿每一個環(huán)節(jié)都需嚴格控制

50、。 注漿質量控制項目控制要點漿液質量控制1、 膨潤土應取樣測試。主要指標為造漿率、失水量和動塑比：2、 對膨潤土進行過篩處理，清除其中的砂子、水泥、石塊等雜物，保證注漿順利，減少注漿泵堵塞磨損：3、 一般情況下，現(xiàn)場按重量進行泥漿配制，所有的主要材料包括：膨潤土、水、Na2CO3和CMC，有時也可以加入其它摻合劑，如廢機油、粉煤灰和其它高分子化合物等。材料的配比通常為：水：土=（45）：1 土：摻合劑=（2030）：14、 泥漿6個指標性能：a.比重：用于頂管施工的泥漿比重通常為1.1-1.16g/cm3。b.靜切力：測定靜切力一般用1min和10min兩個標準的終切力，一般很小，約100Pa

51、左右，在實際頂管施工中可以不予考慮。c.粘度：現(xiàn)場施工一般采用漏斗粘度，用漏斗粘度計進行測量，單位是秒（s）。頂管施工采用的觸變泥漿粘度較大，一般大于30s。d.失水量：頂管泥漿失水量要求較小，大于25cm3/30min，不宜用于頂管施工。e.穩(wěn)定性：指泥漿性能保持不變的持久性，以24小時后從泥漿中離析出來的水分與原體積的比作為穩(wěn)定指標。用于頂管的泥漿要求無離析水。h.PH值：在鋼管頂進中，PH值<10，以防對鋼管腐蝕：5、 漿液要充分攪拌，讓其充分進行水化反應：6、 貯漿池上設置防雨裝置，防止雨水對漿液黏度的影響：7、 在注漿過程中，應盡可能使?jié){液均勻地分布于管道的外表面，對于注漿壓力、漿液的粘度和用量要經(jīng)常進行檢查：8、 對于漿液難以到達區(qū)域，可在切削刀盤位置或頂管機的尾部