顶管施工规范.doc

1　一般规定
1.1　顶管的施工设计应包括以下主要内容：
　1.1.1　施工现场平面布置图；
1.1.2　顶进方法的选用和顶管段单元长度的确定；
　1.1.3　工作坑位置的选择及其结构类型的设计；
1.1.4　顶管机头选型及各类设备的规格、型号及数量；
　1.1.5　顶力计算和后背设计；
　1.1.6　洞口的封门设计；
　1.1.7　测量、纠偏的方法；
　1.1.8　垂直运输和水平运输布置；下管、挖土、运土或泥水排除的方法；　
　1.1.9　减阻措施；
　1.1.10　控制地面隆起、沉降的措施；
　1.1.11　地下水排除方法；
　1.1.12　注浆加固措施；
　1.1.13　安全技术措施。
1.2　管道顶进方法的选择，应根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素，经技术经济比较后确定，并应符合下列规定：
1.2.1　在粘性土或砂性土层，且无地下水影响时，宜采用手掘式或机械挖掘式顶管法；当土质为砂砾土时，可采用具有支撑的工具管或注浆加固土层的措施；
　 1.2.2　在软土层且无障碍物的条件下，管顶以上土层较厚时，宜采用挤压式或网格式顶管法；
　 1.2.3　在粘性土层中必须控制地面隆陷时，宜采用土压平衡顶管法；
　 1.2.4　在粉砂土层中且需要控制地面隆陷时，宜采用加泥式土压平衡或泥水平衡顶管法；
　 1.2.5　在顶进长度较短、管径小的金属管时，宜采用一次顶进的挤密土层顶管法。
1.3　采用手掘式顶管时，应将地下水位降至管底以下不小于0.5mm处，并应采取措施，防止其他水源进入顶管管道。
1.4　顶管施工中的测量，应建立地面与地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。
2　工作坑
2.1　顶管工作坑的位置应按下列条件选择：
　2.1.1　管道井室的位置；
　2.1.2　可利用坑壁土体作后背；
　2.1.3　便于排水、出土和运输；
　2.1.4　对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全施工的措施；
　2.1.5　距电源和水源较近，交通方便；
　2.1.6　单向顶进时宜设在下游一侧。
2.2　采用装配式后背墙时应符合下列规定；
　2.2.1　装配式后背墙宜采用方木、型钢或钢板等组装，组装后的后背墙应有足够的强度和刚度；
　2.2.2　后背土体壁面应平整，并与管道顶进方向垂直；
　2.2.3　装配式后背墙的底端宜在工作坑底以下，不宜小于50cm；
　2.2.4　后背土体壁面应与后背墙贴紧，有孔隙时应采用砂石料填塞密实；
　2.2.5　组装后背墙的构件在同层内的规格应一致，各层之间的接触应紧贴，并层层固定。
2.3　工作坑的支撑宜形成封闭式框架，矩形工作坑的四角应加斜撑。
2.4　顶管工作坑及装配式后背墙的墙面应与管道轴线垂直，其施工允许偏差应符合表6.2.4的规定。
　　　工作坑及装配式后背墙的施工允许偏差(mm)　　　　　　　表2.4
项目
允许偏差
工作坑每侧
宽度
不小于施工设计规定
长度
装配式后背墙
垂直度
0.1%H
水平扭转度
0.1%L
　　注：1.H为装配式后背墙的高度(mm)；
　　　　2.L为装配式后背墙的长度(mm)。
2.5　当无原土作后背墙时，应设计结构简单、稳定可靠、就地取材、拆除方便的人工后背墙。
2.6　利用已顶进完毕的管道作后背时，应符合下列规定：
　2.6.1　待顶管道的顶力应小于已顶管道的顶力；
　2.6.2　后背钢板与管口之间应衬垫缓冲材料；
　2.6.3　采取措施保护已顶入管道的接口不受损伤。
2.7　当顶管工作坑采用地下连续墙时，应符合现行国家标准《地基与基础工程施工及验收规范》的规定，并应编制施工设计。施工设计应包括以下主要内容；
　2.7.1　工作坑施工平面布置及竖向布置；
　2.7.2　槽段开挖土方及泥浆处理；
　2.7.3　墙体混凝土的连接形式及防渗措施；
　2.7.4　预留顶管洞口设计；
　2.7.5　预留管、件及其与内部结构连接的措施；
　2.7.6　开挖工作坑支护及封底措施；
　2.7.7　墙体内面的修整、护衬及顶管后背的设计；
　2.7.8　必要的试验研究内容。
2.8　地下连续墙墙段间宜采用接头箱法连接，且其接缝位置应与井室内部结构相接处错开。
2.9　槽段开挖成形允许偏差应符合表6.2.9的规定。
　　　　　　　槽段开挖成形允许偏差(mm)　　　　　　　　　　　表2.9　
项目
允许偏差
轴线位置
30
成槽垂直度
度的轻质胶凝材料封堵；钢筋骨架与井室结构或顶管后背的连接筋、螺栓、连接挡板锚筋，应位置准确，联接牢固。
2.11　槽段混凝土浇筑的技术要求应符合表6.2.11的规定。
　　　　　　　　槽段混凝土浇筑的技术要求　　　　　　　　　表6.2.11
项目
技术要求指标
混凝土配合比
水灰比
≤0.80
灰砂比
1:2～1:2.5
水泥用量
≥370kg/m3
坍落度
20±2cm
混凝土浇筑
拼接导管检漏压力
>0.3MPa
钢筋骨架就位后到浇筑开始
<4h
导管间距
≤3m
导管距槽端距离
≤1.50m
导管埋置深度
>1.00m，<6.00m
混凝土面上升速度
>4.00m/h
导管间混凝土面高差
<0.50m
　　注：1.工作坑兼做管道构筑物时，其混凝土施工尚应满足结构要求；
　　　　2.导管埋置深度系指开浇后下沉浇筑时，混凝土面距导管底口的距离；
　　　　3.导管间距系指当导管管径为200～300mm时，导管中心至中心的距离。
2.12　地下连续墙的顶管后背部位，应按施工设计采取加固措施。
2.13　开挖工作坑，应按施工设计规定及时支护，可采用与墙体连接的钢筋混凝土圈梁和支撑梁的方法支护，也可采用钢管支撑法支护。支撑应满足便于运土、提吊管件及机具设备等的要求。
214　地下连续墙施工允许偏差应符合表6.2.14的规定。
　　　　　　地下连续墙施工允许偏差　　　　　　　　　表2.14
项目
允许偏差
轴线位置
100mm
墙面平整度
粘土层
100mm
砂土层
200mm
预埋管
中心位置
100mm
混凝土抗渗、抗冻及弹性模量
符合设计要求
　　注：墙面平整度允许偏差值系指允许凸出设计墙面的数值。
2.15　矩形工作坑的底部宜符合下列公式要求：
　　　　　B = D1 + S 　　　 (2.15-1)
　　　　　L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5　(2.15-2)

式中　B——矩形工作坑的底部宽度(m)；
　　 D1——管道外径(m)；
　　　S——操作宽度(mm)，可取2.4～3.2m；
　　　L——矩形工作坑的底部长度(m)；
　　 L1——工具管长度(m)。当采用管道第一节管作为工具管时，钢筋混凝土管不宜小于0.3m；钢管不宜小于0.6m；
　　 L2——管节长度(m)；
　　 L3——运土工作间长度(m)；
　　 L4——千斤顶长度(m)；
　　 L5——后背墙的厚度(m)。
2.16　工作坑深度应符合下列公式要求：
　　　　　　H1 = h1 + h2 + h3　　　　　　(2.16-1)
　　　　　　H2 = h1 + h3　　　　　　 (2.16-2)
式中　H1——顶进坑地面至坑底的深度(m)；
　　　H2——接受坑地面至坑底的深度(m)；
　　　 h1——地面至管道底部外缘的深度(m)；
　　　 h2——管道外缘底部至导轨底面的高度(m)；
　　　 h3——基础及其垫层的厚底。但不应小于该处井室的基础及垫层厚度(m)。
2.17　顶管完成后的工作坑应及时进行下步工序，经检验后及时回填。
3　设备安装
3.1　导轨应选用钢质材料制作，其安装应符合下列规定：
　3.1.1　两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致；
　3.1.2　导轨安装的允许偏差应为：
　　轴线位置：3mm
　　顶面高程：0～+3mm
　　两轨内距：±2mm
　3.1.3　安装后的导轨应牢固，不得在使用中产生位移，并应经常检查校核。
3.2　千斤顶的安装应符合下列规定：
　3.2.1　千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上；
　3.2.2　当千斤顶多于一台时，宜取偶数，且其规格宜相同；当规格不同时，其行程应同步，并应将同规格的千斤顶对称布置；
　3.2.3　千斤顶的油路应并联，每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。
3.3　油泵安装和运转应符合下列规定：
　3.3.1　油泵宜设置在千斤顶附近，油管应顺直、转角少；
　3.3.2　油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕，应进行试运转；
　3.3.3　顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；
　3.3.4　顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进；
　3.3.5　千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。
3.4　分块拼装式顶铁的质量应符合下列规定：
　3.4.1　顶铁应有足够的刚度；
　3.4.2　顶铁宜采用铸钢整体浇铸或采用型钢焊接成型；当采用焊接成型时，焊缝不得高出表面，且不得脱焊；
　3.4.3　顶铁的相邻面应互相垂直；
　3.4.4　同种规格的顶铁尺寸应相同；
　3.4.5　顶铁上应有锁定装置；
　3.4.6　顶铁单块放置时应能保持稳定。
3.5　顶铁的安装和使用应符合下列规定：
　3.5.1　安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污；
　3.5.2　更换顶铁时，应先使用长度大的顶铁；顶铁拼装后应锁定；
　3.5.3　顶铁的允许联接长度，应根据顶铁的截面尺寸确定。当采用截面为20cm×30cm顶铁时，单行顺向使用的长度不得大于1.5m；双行使用的长度不得大于2.5m，且应在中间加横向顶铁相联；
　3.5.4　顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫，当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管端应增加U形或环形顶铁；
　3.5.5　顶进时，工作人员不得在顶铁上方及侧面停留，并应随时观察顶铁有无异常迹象。
3.6　采用起重设备下管时应符合下列规定：
　3.6.1　正式作业前应试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物捆扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊；
　3.6.2　下管时工作坑内严禁站人，当管节距导轨小于50cm时，操作人员方可近前工作；
　3.6.3　严禁超负荷吊装。
4　顶进
4.1　开始顶进前应检查下列内容，确认条件具备时方可开始顶进。
　4.1.1　全部设备经过检查并经过试运转；
　4.1.2　工具管在导轨上的中心线、坡度和高程应符合第6.3.1条的规定；
　4.1.3　防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施；
　4.1.4　开启封门的措施。
4.2　拆除封门时应符合下列规定：
　4.2.1　采用钢板桩支撑时，可拔起或切割钢板桩露出洞口，并采取措施防止洞口上方的钢板桩下落；
　4.2.2　采用沉井时，应先拆除内侧的临时封门，再拆除井壁外侧的封板或其他封填措施；
　4.2.3　在不稳定土层中顶管时，封门拆除后应将工具管立即顶入土层。
4.3　工具管开始顶进5～10m的范围内，允许偏差应为：轴线位置3mm，高程0～+3mm。当超过允许偏差时，应采取措施纠正。
　　在软土层中顶进混凝土管时，为防止管节飘移，可将前3～5节管与工具管联成一体。
4.4　采用手工掘进顶管法时，应符合下列规定。　　　　　
4.4.1　工具管接触或切入土层后，应自上而下分层开挖；工具管迎面的超挖量应根据土质条件确定；
　4.4.2　在允许超挖的稳定土层中正常顶进时，管下部135o范围内不得超挖；管顶以上超挖量不得大于1.5cm；管前超挖应根据具体情况确定，并制定安全保护措施；
　4.4.3　在对顶施工中，当两管端接近时，可在两端中心先掏小洞通视调整偏差量。
4.5　采用网格式水冲法顶管时，应符合下列规定：
　4.5.1　网格应全部切入土层后方可冲碎土块；
　4.5.2　进水应采用清水；
　4.5.3　在地下水位以下的粉砂层中的进水压力宜为0.4～0.6MPa；在粘性土层中，进压力宜为0.7～0.9MPa；
　4.5.4　工具管内的泥浆应通过筛网排出管外。
4.6　采用挤压式顶管时，应符合下列规定：
　4.6.1　喇叭口的开关及其收缩量应根据土层情况确定，且应与其形心的垂线左右对称；
　4.6.2　每次顶进的长度，应根据车斗的容积、起吊能力和地面运输条件综合确定；
　4.6.3　工具管开始顶进和接近顶完时，应采用手工挖土缓慢顶进；
　4.6.4　顶进时，应防止工具管转动；
　4.6.5　临时停止顶进时，应将喇叭口全部切入土层。
4.7　采用挤密土层法顶管时，应符合下列规定：
　4.7.1　管前应安装管尖或管帽。当采用管尖时，其中心角宜为：砂性土层，不宜大于60o；粉质粘土，不宜大于50o；粘土，不宜大于40o；
　4.7.2　为防止相邻管道损坏及地面隆起，应根据施工设计控制与相邻管道间的净距及距地面的深度。
4.8　顶管的顶力可按下式计算，亦可采用当地的经验公式确定：
　P=fγD1[2h+(2h+ D1)tg2(45°-ф/2)+ω/γD1]L+PF　　　　　　(4.8)
式中　P——计算的总顶力(kN)；
　　　γ——管道所处土层的重力密度(kN/m3)；
　　　D1——管道的外径(mm)；
　　　H——管道顶部以上覆盖土层的厚度(m)；
　　　ф——管道所处土层的内摩擦角(o)；
　　　ω——管道单位长度的自重(kH/m)；
　　　L——管道的计算顶进长度(m)；
　　　f——顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数，其取值可按表4.8-1所列数据选用；
　　PF ——顶进时，工具管的迎面阻力(kN)，其取值，宜按不同顶进方法由表4.8-2所列公式计算。
　　　　　　　顶进管道与其周围土层的摩擦系数　　　　　　表4.8-1
土类
湿
干
粘土、亚粘土
0.2～0.3
0.4～0.5
砂土、亚砂土
0.3～0.4
0.5～0.6
4.9　顶进钢管采用钢丝网水泥砂浆和肋板保护层时，焊接后应补做焊口处的外防腐层。
4.10　采用钢筋混凝土管时，其接口处理应符合下列规定：
　4.10.1　管节未进入土层前，接口外侧应垫麻丝、油毡或木垫板，管口内侧应留有10～20mm的空隙；顶紧后两管间的孔隙宜为10 ～15mm；
　　　　　　　顶进工具管迎面阻力(PF)的计算公式　　　　　表4.8-2
顶进方法
顶进时，工具管迎面阻力(PF)的计算公式(kN)
手工掘进
工具管顶部及两侧允许超挖
0
工具管顶部及两侧不允许超挖
л · Dav · t · R
挤压法

л · Dav · t · R
网格挤压法

a · л/4 · D· R
　　注：Dav——工具管刃脚或挤压喇叭口的平均直径(m)；
　　　　　t——工具管刃脚厚度或挤压喇叭口的平均宽度(m)；
　　　　　R——手工掘进顶管法的工具管迎面阻力，或挤压、网格挤压顶管法的挤压阻力。前者可采用500kN/m2，后者可按工具管前端中心处的被动土压力计算(kN/m2)；
　　　　　a——网格截面参数，可取0.6～1.0。
　4.10.2　管节入土后，管节相邻接口处安装内胀圈时，应使管节接口位于内胀圈的中部，并将内胀圈与管道之间的缝隙用木楔塞紧。
4.11　采用T形钢套环橡胶圈防水接口时，应符合下列规定：
　4.11.1　混凝土管节表面应光洁、平整，无砂眼、气泡；接口尺寸符合规定；
　4.11.2　橡胶圈的外观和断面组织应致密、均匀，无裂缝、孔隙或凹痕等缺陷；安装前应保持清洁，无油污，且不得在阳光下直晒；
　4.11.3　钢套环接口无疵点，焊接接缝平整，肋部与钢板平面垂直，且应按设计规定进行防腐处理；
　4.11.4　木衬垫的厚度应与设计顶力相适应。
4.12　采用橡胶圈密封的企口或防水接口时，应符合下列规定：
　4.12.1　粘结木衬垫时凹凸口应对中，环向间隙应均匀；
　4.12.2　插入前，滑动面可涂润滑剂；插入时，外力应均匀；
　4.12.3　安装后，发现橡胶圈出现位移、扭转或露出管外，应拔出重插。
4.13　顶管结束后，管节接口的内侧间隙应按设计规定处理；设计无规定时，可采用石棉水泥、弹性密封膏或水泥砂浆密封。填塞物应抹平，不得凸入管内。
4.14　工具管进入土层后的管端处理应符合下列规定：
　4.14.1　进入接收坑的工具管和管端下部应设枕垫；
　4.14.2　管道两端露在工作坑中的长度不得小于0.5m，且不得有接口；
　4.14.3　钢筋混凝土管道端部应及时浇筑混凝土基础。
4.15　在管道顶进的全部过程中，应控制工具管前进的方向，并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势，确定纠偏的措施。
4.16　管道顶进过程中，工具管的中心和高程测量应符合下列规定：
　4.16.1　采用手工掘进时，工具管进入土层过程中，每顶进30cm，测量不应少于一次；管道进入土层后正常顶进时，每顶进100cm，测量不应少于一次，纠偏时应增加测量次数；
　4.16.2　全段顶完后，应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程；有错口时，应测出相对高差；
　4.16.3　测量记录应完整、清晰。
4.17　纠偏时应符合下列规定：
　4.17.1　应在顶进中纠偏；
　4.17.2　应采用小角度逐渐纠偏；
　4.17.3　纠正工具管旋转时，宜采用挖土方法进行调整或采用改变切削刀盘的转动方向，或在管内相对于机头旋转的反向增加配重。
4.18　顶管穿越铁路或公路时，除应遵守本规范外，并应符合铁路或公路有关技术安全规定。
4.19　管道顶进应连续作业。管道顶进过程中，遇下列情况时，应暂停顶进，并应及时处理；
　4.19.1　工具管前方遇到障碍；
　4.19.2　后背墙变形严重；
　4.19.3　顶铁发生扭曲现象；
　4.19.4　管位偏差过大且校正无效；
　4.19.5　顶力超过管端的允许顶力；
　4.19.6　油泵、油路发生异常现象；
　4.19.7　接缝中漏泥浆。
4.20　当管道停止顶进时，应采取防止管前塌方的措施。
4.21　顶进管道的施工质量应符合下列规定：
　4.21.1　管内清洁，管节无破损；
　4.21.2　允许偏差应符合表6.4.21的规定；
　　　　　　顶进管道允许偏差(mm)　　　　　　　　　　　表4.21
项目

允许偏差
轴线位置

50
管道内底高程
D<1500
+30 -40

D≤1500
+40 -50
相邻管间错口
钢管道
≤2

钢筋混凝土管道
15%壁厚且不大于20
对顶时两端错口

50
　　注：D为管道内径(mm)。
　4.21.3　为严密性要求的管道应按本规范第10章的有关规定进行检验；
　4.21.4　钢筋混凝土管道的接口应填料饱满、密实，且与管节接口内侧表面齐平，接口套环对正管缝、贴紧，不脱落；
　4.21.5　顶管时地面沉降或隆起的允许量应符合施工设计的规定。
422　采用中继间时应符合下列规定：
　4.22.1　中继间千斤顶的数量应根据该段单元长度的计算顶力确定，并应有安全贮备；
　4.22.2　中继间的外壳在伸缩时，滑动部分应具有止水性能；
　4.22.3　中继间安装前应检查各部件，确认正常后方可安装；安装完毕应通过试运转检验后方可使用；
　4.22.4　中继间的启动和拆除应由前向后依次进行；
　4.22.5　拆除中继间时，应具有对接接头的措施；中继间外壳若不拆除时，应在安装前进行防腐处理。
5　触变泥浆及注浆
5.1　采用触变泥浆减阻措施时，应编制施工设计，并应包括以下主要内容：
　5.1.1　泥浆配合比压浆数量及压力的确定；

　5.1.2　制备和输送泥浆的设备及其安装规定；
　5.1.3　注浆工艺、注浆系统及注浆孔的布置；
　5.1.4　顶进洞口封闭泥浆的措施；
　5.1.5　泥浆的置换。
5.2　触变泥浆的压浆泵，宜采用活塞泵或螺杆泵。管路接头宜选用拆卸方便、密封可靠的活接头。
5.3　注浆孔的布置宜符合下列规定：
　5.3.1　注浆孔的布置宜按管道直径的大小确定，每个断面可设置3～5个，并具备排气功能；
　5.3.2　相邻断面上注浆孔可平行布置或交错布置。
5.4　触变泥浆的配合比，应按管道周围土层的类别、膨润土的性质以及触变泥浆的技术指标确定。
5.5　触变泥浆的注浆量，宜按管道与其周围土层之间环形间隙的1～2倍估算。
5.6　触变泥浆的灌注应符合下列规定：
　5.6.1　搅拌均匀的泥浆应静置一定时间后方可灌注；
　5.6.2　注浆前，应通过注水检查注浆设备，确定设备正常后方可灌注；
　5.6.3　注浆压力可按不大于0.1MPa开始加压，在注浆过程中的注浆流量、压力等施工参数，应按减阻及控制地面变形的量测资料调整。
　5.6.4　每个注浆孔宜安装阀门，注浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后可继续顶进。
5.7　触变泥浆的置换应符合下列规定：
　5.7.1　可采用水泥砂浆或粉煤灰水泥砂浆置换触变泥浆；
　5.7.2　拆除注浆管路后，应将管道上的注浆孔封闭严密；
　5.7.3　注浆及置换触变泥浆后，应将全部注浆设备清洗干净；
5.8　在不稳定土层中顶管采用注浆加固法时，应通过技术经济比较确定加固方案