6.3 顶管

6.3.1 顶管施工应根据工程具体情况采用下列技术措施：
    1 一次顶进距离大于100m时，应采用中继间技术；
    2 在沙砾层或卵石层顶管时，应采取管节外表面熔蜡措施、触变泥浆技术等减少顶进阻力和稳定周围土体；
    3 长距离顶管应采用激光定向等测量控制技术。
6.3.2 计算施工最大顶力时，应综合考虑管节材质、顶进工作井后背墙结构的允许最大荷载、顶进设备能力、施工技术措施等因素。施工最大顶力应大于顶进阻力，但不得超过管材或工作井后背墙的允许顶力。
6.3.3 施工最大顶力有可能超过允许顶力时，应采取减少顶进阻力、增设中继间等施工技术措施。
6.3.4 顶进阻力计算应按当地的经验公式，或按公式6.3.4计算： 式中：Fp——顶进阻力（kN）；
          D_o——管道的外径（m）；
          L ——管道设计顶进长度（m）；
          F ——管道外壁与土的单位面积平均摩阻力（kN/㎡ ），通过试验确定；对于采用触变泥浆减阻技术的宜按表6.3.4-2选用；
      N_F——顶管机的迎面阻力（kN）；不同类型顶管机的迎面阻力宜按表6.3.4-1选择计算式。    注：1 D_g —顶管机外径（mm）；
          2 R­­—挤压阻力（kN/㎡），取R＝300～500kN/㎡     注：当触变泥浆技术成熟可靠、管外壁能形成和保持稳定、连续的泥浆套时，f值可直接取3.0～5.0kN/㎡。
6.3.5 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。
    1 全部设备经过检查、试运转；
    2 顶管机在导轨上的中心线、坡度和高程应符合要求；
    3 防止流动性土或地下水由洞口进入工作井的技术措施；
    4 拆除洞口封门的准备措施。
6.3.6 顶管进、出工作井时应根据工程地质和水文地质条件、埋设深度、周围环境和顶进方法，选择技术经济合理的技术措施，并应符合下列规定：
    1 应保证顶管进、出工作井和顶进过程中洞圈周围的土体稳定；
    2 应考虑顶管机的切削能力；
    3 洞口周围含地下水时，若条件允许可采取降水措施，或采取注浆等措施加固主体以封堵地下水；在拆除封门时，顶管机外壁与工作井洞圈之间应设置洞口止水装置，防止顶进施工时泥水渗入工作井；
    4 工作井洞口封门拆除应符合下列规定：
      1）钢板桩工作井，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；
      2）工作井的围护结构为沉井工作井时，应先拆除洞圈内侧的临时封门，再拆除井壁外侧的封板或其他封填物；
      3）在不稳定土层中顶管时，封门拆除后应将顶管机立即顶入土层；
    5 拆除封门后，顶管机应连续顶进，直至洞口及止水装置发挥作用为止；
    6 在工作井洞口范围可预埋注浆管，管道进入土体之前可预先注浆。
6.3.7  顶进作业应符合下列规定：
    1 应根据土质条件、周围环境控制要求、顶进方法、各项顶进参数和监控数据、顶管机工作性能等，确定顶进、开挖、出土作业顺序和调整顶进参数；
    2 掘进过程中应严格量测监控，实施信息化施工，确保开挖掘进工作面的土体稳定和土（泥水）压力平衡；并控制顶进速度、挖土和出土量，减少土体扰动和地层变形；
    3 采用敞开式（手工掘进）顶管机，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15mm（见图6.3.7）；     4 管道顶进过程中，应遵循“勤测量、勤纠偏、微纠偏”的原则，控制顶管机前进方向和姿态，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；
    5 开始顶进阶段，应严格控制顶进的速度和方向；
    6 进入接收工作井前应提前进行顶管机位置和姿态测量，并根据进口位置提前进行调整；
    7 在软土层中顶进混凝土管时，为防止管节飘移，宜将前3～5节管体与顶管机联成一体；
    8 钢筋混凝土管接口应保证橡胶圈正确就位；钢管接口焊接完成后，应进行防腐层补口施工，焊接及防腐层检验合格后方可顶进；
    9 应严格控制管道线形，对于柔性接口管道，其相邻管间转角不得大于该管材的允许转角。
6.3.8 施工的测量与纠偏应符合下列规定：
    1 施工过程中应对管道水平轴线和高程、顶管机姿态等进行测量，并及时对测量控制基准点进行复核；发生偏差时应及时纠正；
    2 顶进施工测量前应对井内的测量控制基准点进行复核；当发生工作井位移、沉降、变形时应及时对基准点进行复核；
    3 管道水平轴线和高程测量应符合下列规定：
      1）出顶进工作井进入土层，每顶进300mm，测量不应少于一次；正常顶进时，每顶进1000mm，测量不应少于一次；
      2）进入接收工作井前30m应增加测量，每顶进300mm，测量不应少于一次；
      3）全段顶完后，应在每个管节接口处测量其水平轴线和高程；有错口时，应测出相对高差；
      4）纠偏量较大、或频繁纠偏时应增加测量次数；
      5）测量记录应完整、清晰；
    4 距离较长的顶管，宜采用计算机辅助的导线法（自动测量导向系统）进行测量；在管道内增设中间测站进行常规人工测量时，宜采用少设测站的长导线法，每次测量均应对中间测站进行复核；
    5 纠偏应符合下列规定：
      1）顶管过程中应绘制顶管机水平与高程轨迹图、顶力变化曲线图、管节编号图，随时掌握顶进方向和趋势；
      2）在顶进中及时纠偏；
      3）采用小角度纠偏方式；
      4）纠偏时开挖面土体应保持稳定；采用挖土纠偏方式，超挖量应符合地层变形控制和施工
设计要求；
      5）刀盘式顶管机应有纠正顶管机旋转措施。
6.3.9 采用中继间顶进时，其设计顶力、设置数量和位置应符合施工方案，并应符合下列规定：
    1 设计顶力严禁超过管材允许顶力；
    2 第一个中继间的设计顶力，应保证其允许最大顶力能克服前方管道的外壁摩擦阻力及顶管机的迎面阻力之和；而后续中继间设计顶力应克服两个中继间之间的管道外壁摩擦阻力；
    3 确定中继间位置时，应留有足够的顶力安全系数，第一个中继间位置应根据经验确定并提前安装，同时考虑正面阻力反弹，防止地面沉降；
    4 中继间密封装置宜采用径向可调形式，密封配合面的加工精度和密封材料的质量应满足要求；
    5 超深、超长距离顶管工程，中继间应具有可更换密封止水圈的功能。
6.3.10  中继间的安装、运行、拆除应符合下列规定：
    1 中继间的壳体应有足够的刚度；其千斤顶的数量应根据该段施工长度的顶力计算确定，并沿周长均匀分布安装；其伸缩行程应满座施工和中继间结构受力的要求；
    2 中继间外壳在伸缩时，滑动部分应具有止水性能和耐磨性，且滑动时无阻滞；
    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 中继间的启动和拆除应由前向后依次进行；
    5 拆除中继间时，应具有对接接头的措施；中继间的外壳若不拆除，应在安装前进行防腐处理。
6.3.11 触变泥浆注浆工艺应符合下列规定：
    1 注浆工艺方案应包括下列内容：
      1）泥浆配比、注浆量及压力的确定；
      2）制备和输送泥浆的设备及其安装；
      3）注浆工艺、注浆系统及注浆孔的布置；
    2 确保顶进时管外壁和土体之间的间隙能形成稳定、连续的泥浆套；
    3 泥浆材料的选择、组成和技术指标要求，应经现场试验确定；顶管机尾部同步注浆选择黏度较高、失水量小、稳定性好的材料；补浆的材料宜黏滞小、流动性好；
    4 触变泥浆应搅拌均匀，并具有下列性能：
      1）在输送和注浆过程中应呈胶状液体，具有相应的流动性；
      2）注浆后经一定的静置时间应呈胶凝状，具有一定的固结强度；
      3）管道顶进时，触变泥浆被扰动后胶凝结构破坏，但应呈胶状液体；
      4）触变泥浆材料对环境无危害；
    5 顶管机尾部的后续几节管节应连续设置注浆孔；
    6 应遵循“同步注浆与补浆相结合”和“先注后顶、随顶随注、及时补浆”的原则，制定合理的注浆工艺；
    7 施工中应对触变泥浆的粘度、重度、PH值，注浆压力，注浆量进行检测。
6.3.12 触变泥浆注浆系统应符合下列规定：
    1 制浆装置容积应满足形成泥浆套的需要；
    2 注浆泵宜选用液压泵、活塞泵或螺杆泵；
    3 注浆管应根据顶管长度和注浆孔位置设置，管接头拆卸方便、密封可靠；
    4 注浆孔的布置按管道直径大小确定，每个断面可设置3～5个；相邻断面上的注浆孔可平行布置或交错布置；每个注浆孔宜安装球阀，在顶管机尾部和其他适当位置的注浆孔管道上应设置压力表；
    5 注浆前，应检查注浆装置水密性；注浆时压力应逐步升至控制压力；注浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。
6.3.13 根据工程实际情况正确选择顶管机，顶进中对地层变形的控制应符合下列要求：
    1 通过信息化施工，优化顶进的控制参数，使地层变形最小；
    2 采用同步注浆和补浆，及时填充管外壁与土体之间的施工间隙，避免管道外壁土体扰动；
    3 发生偏差应及时纠偏；
    4 避免管节接口、中继间、工作井洞口及顶管机尾部等部位的水土流失和泥浆渗漏，并确保管节接口端面完好；
    5 保持开挖量与出土量的平衡。
6.3.14 顶进应连续作业，顶进过程中遇下列情况之一时，应暂停顶进，及时处理，并应采取防止顶管机前方塌方的措施。
    1 顶管机前方遇到障碍；
    2 后背墙变形严重；
    3 顶铁发生扭曲现象；
    4 管位偏差过大且纠偏无效；
    5 顶力超过管材的允许顶力；
    6 油泵、油路发生异常现象；
    7 管节接缝、中继间渗漏泥水、泥浆；
    8 地层、临近建（构）筑物、管线等周围环境的变形量超出控制允许值。
6.3.15 顶管穿越铁路、公路或其他设施时，除符合本规范的有关规定外，尚应遵守铁路、公路或其他设施的有关技术安全的规定。
6.3.16 顶管管道贯通后应做好下列工作：
    1 工作井中的管端应按下列规定处理：
      1）进入接收工作井的顶管机的管端下部应设枕垫；
      2）管道两端露在工作井中的长度不小于0.5m，且不得有接口；
      3）工作井中露出的混凝土管道端部应及时浇筑混凝土基础；
    2 顶管结束后进行触变泥浆置换时，应采取下列措施：
      1）采用水泥砂浆、粉煤灰水泥砂浆等易于固结或稳定性较好的浆液置换泥浆填充管外侧超挖、塌落等原因造成的空隙；
      2）拆除注浆管路后，将管道上的注浆孔封闭严密；
      3）将全部注浆设备清洗干净；
    3 钢筋混凝土管顶进结束后，管道内的管节接口间隙应按设计要求处理；设计无要求时，可采用弹性密封膏密封，其表面应抹平、不得凸入管内。
6.3.17 钢筋混凝土管曲线顶管应符合下列规定：
    1 顶进阻力计算宜采用当地的经验公式确定；无经验公式时，可按相同条件下直线顶管的顶进阻力进行估算，并考虑曲线段管外壁增加的侧向摩阻力以及顶进作用力轴向传递中的损失影响。
    2 最小曲率半径计算应符合下列规定：
      1）应考虑管道周围土体承载力、施工顶力传递、管节接口形式、管径、管节长度、管口端面木衬垫厚度等因素；
      2）按式（6.3.17）计算；不能满足公式计算结果时，可采取减小预制管管节长度的方法使之满足： 式中：α——曲线顶管时，相邻管节之间接口的控制允许转角（°）一般取管节接口最大允许转角的1/2，F型钢承口的管节宜小于0.3°；
    R_min——最小曲率半径（m）；
         L——预制管管节长度（m）；
      D_o ——管外径（m）；
      ΔS——相邻管节之间接口允许的最大间隙与最小间隙之差（m）；其值与不同管节接口形式的控制允许转角和衬垫弹性模量有关。
    3 所用的管节接口在一定角变位时应保持良好的密封性能要求，对于F型钢承口可增加钢套环承插长度；衬垫可选用无硬节松木板，其厚度应保证管节接口端面受力均匀。
    4 曲线顶进应符合下列规定：
      1）采用触变泥浆技术措施，并检查验证泥浆套形成情况；
      2）根据顶进阻力计算中继间的数量和位置；并考虑轴向顶力、轴线调整的需要，缩短第一个中继间与顶管机以及后续中继间之间的间距；
      3）顶进初始时，应保持一定长度的直线段，然后逐渐过渡到曲线段；
      4）曲线段前几节管接口处可预埋钢板、预设拉杆，以备控制和保持接口张开量；对于软土层或曲率半径较小的顶管，可在顶管机后续管节的每个接口间隙位置，预设间隙调整器，形成整体弯曲弧度导向管段；
      5）采用敞口式（手掘进）顶管机时，在弯曲轴线内侧可进行超挖；超挖量的大小应考虑弯曲段的曲率半径、管径、管长度等因素，满足地层变形控制和设计要求，并应经现场试验确定；
    5 施工测量应符合本规范第6.3.8条的规定，并符合下列规定：
      1）宜采用计算机辅助的导线法（自动测量导向系统）进行跟踪、快速测量；
      2）顶进时，顶管机位置及姿态测量每米不应少于1次；
      3）每顶入一节管，其水平轴线及高程测量不应少于3次。
6.3.18 管道的垂直顶升施工应符合下列规定：
    1 垂直顶升范围内的特殊管段，其结构形式应符合设计要求，结构强度、刚度和管段变形情况应满足承载顶升反力的要求；特殊管段土基应进行强度、稳定性验算，并根据验算结果采取相应的土体加固措施；
    2 顶进的特殊管段位置应准确，开孔管节在水平顶进时应采取防旋转的措施，保证顶升口的垂直度、中心位置满足设计和垂直顶升要求；开孔管节与相邻管节应连结牢固；
    3 垂直顶升设备的安装应符合下列规定：
      1）顶升架应有足够的刚度、强度，其高度和平面尺寸应满足人员作业和垂直管节安装要求；并操作简便；
      2）传力底梁座安装时，应保证其底面与水平管道有足够的均匀接触面积，使顶升反力均匀传递到相邻的数节水平管节上；底梁座上的支架应对称布置；
      3）顶升架安装定位时，顶升架千斤顶合力中心与水平开孔管顶升口中心宜同轴心和垂直；顶升液压系统应进行安装调试；
    4 顶升前应检查下列施工事项，合格后方可顶升：
      1）垂直立管的管节制作完成后应进行试拼装，并对合格管节进行组对编号；
      2）垂直立管顶升前应进行防水、防腐蚀处理；
      3）水平开孔管节的顶升口设置止水框装置且安装位置准确，并与相邻管节连接成整体；止水框装置与立管之间应安装止水嵌条，止水嵌条压紧程度可采用设置螺栓及方钢调节；
      4）垂直立管的顶头管节应设置转换装置（转向法兰），确保顶头管节就位后顶升前，进行顶升口帽盖与水平管脱离并与顶头管相连的转换过程中不发生泥、水渗漏；
      5）垂直顶升设备安装经检查、调试合格；
    5 垂直顶升应符合下列规定：
      1）应按垂直立管的管节组对编号顺序依次进行；
      2）立管管节就位时应位置正确，并保证管节与止水框装置内圈的周围间隙均匀一致,止水嵌条止水可靠；
      3）立管管节应平稳、垂直向上顶升；顶升各千斤顶行程应同步、匀速，并避免顶块偏心受力；
      4）垂直立管的管节间接口连接正确、牢固，止水可靠；
      5）应有防止垂直立管后退和管节下滑的措施；
    6 垂直顶升完成后，应完成下列工作：
      1）做好与水平开口管节顶升口的接口处理，确保底座管节与水平管连接强度可靠；
      2）立管进行防腐和阴极保护施工；
      3）管道内应清洁干净，无杂物；
    7 垂直顶升管在水下揭去帽盖时，必须在水平管道内灌满水并按设计要求采取立管稳管保护及揭帽盖安全措施后进行；
    8 外露的钢制构件防腐应符合设计要求。