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1、顶管的抢修施工技术 一、管道顶进的导向、测量和纠偏为使顶进管道能按设计要求进行，在施工中导向成为关键问题。顶管距离愈长，口径越大，导向就越困难。1定向确定管道顶进方向是顶管施工的关键，非常重要。(1)顶管工作坑，特别是后靠墙平面位置，必须通过测量来确定。较短距离施工，可采用样线将始线和终线连接，定出顶进管道轴线，打桩定向。长距离施工可用经纬仪定出管道轴心线，并按照管轴心线，放出与互相垂直的后靠墙平面线，然后按照口径和顶进设备，开挖顶管工作坑和设置后靠墙。(2)敷设工作坑平面的导轨是顶进管道正确定向的基准。导轨的安装必须牢固、水平，导轨的中心线应与顶管的轴线相重合。(3)第一根顶进管道是正确定向
2、的起点。当第一根管子吊入导轨上，启动油泵顶进前，应测量其平面位置上管轴心线，应与顶进轴线重合，用水平尺校正水平方可开始顶进。2监测方法为使管道按定向位置顶进，每顶进一米长度应测量其位置，发现偏向，立即采取措施施。(1)垂直方向偏差的测定可采用水平尺(短距离)、水平仪(长距离)或采用水柱连通器测定。水柱连通器是利用在同一容器中液体压力平衡原理制成。它既简便又准确，并不受长度的限制。该方法是在顶进管道内壁确定一条与管轴线相平行的直线为基准线，将水柱连通器的液面线与该基准线的顶端和末端重合，如顶进管道发生垂直方向偏移，连通器两端玻璃管内的水平面，将会高出或低于基准线(见图2922)。图2922 水柱
3、连通器监视方法示意图(2)平面位置偏差的测定直接观察法一般应用于短距离顶管。先在顶管工作坑面上定出顶管轴线，过该轴线引二根铅垂线至工作坑底。同时在顶进管道的顶端装置一只小灯泡于管断面中点，监测者站在工作坑末端，用肉眼观察，二根铅垂线和小灯泡应三点成一线。如果发生位置偏移，观察视线中小灯泡将会发生位移。此方法虽然精度不高，但方法简便，在短距离顶管中常被采用(见图2923)。图2923 平面偏移监视示意图1监测视线；2中心光源；3顶进轴心样线投影；4铅垂线；5偏移角；6铅垂线；7光源中心定位架；8观察起点；9监测视线；10顶进轴心样线；11铅垂线；12水准0000经纬仪测量将经纬仪放置于工作坑中顶
4、进轴线的末端，在工作坑地面顶进定向轴线上树一标杆，在顶进管道前端断面装置一只小灯泡于中点。顶进时用经纬仪测量二点，如发生左右位置的偏移，将在经纬仪上反映出一定角度，根据角度即可计算出位移的实际距离。(3)纠偏方法人工法采用人工挖去顶管端面偏向一侧的土层，形成土壤对管端的阻力不均匀，而达到纠偏的目的(同时调整油缸顶点位置)。此方法仅适用于短距离顶管施工。机械法在工具管顶头和钢管之间的环圈断面上，均匀装置若干只油缸(单独液压系统)，使工具管成为活络顶头。如发生偏向，控制各油缸的油泵压力发生变化，压力表上便反映出读数差别，告诉监视人员：顶管已偏向。操作人员可根据压力数据确定顶管偏移的方向，启动和关闭
5、部分油缸，使工具管偏向，并使与工具管机械相连接的钢管弯曲变形，从而达到纠偏的目的。机械法纠偏必须具有以下二个条件，并作必要计算：工具管内设置的油缸必须有足够的顶力，形成较大的纠偏力。顶进管道必须具有柔性和足够强度。纠偏时由于工具管“借转”造成管道弯曲变形，此时再加顶力致使管道继续弯曲，最大力矩在顶进管道的中点。此时，为确保顶进管道不受损坏必须进行强度校核，根据最大弯矩计算出管道实际最大应力值，然后和钢管之许用应力值比较，以确定最大允许纠偏值。二、顶管工作坑设置顶管工作坑是顶管施工中的操作场地，必须确保安全稳固。工作坑尺寸由顶管口径和长度决定，需符合下列要求：1平面位置前后中心线应位于顶管轴线。
6、宽度B=D+2b+2C(米)式中D钢管外径(米)；b套管两侧操作宽度(米)，一般取15米；C工作坑两侧支撑板桩厚度(米)，一般取03米。长度L=l1+l2+l3+S1+S2+S3(米)l1每根钢管长度(米)；l2油缸长度(米)；l3后靠墙厚度(米)，一般可取05米；S1顶进钢管外留焊接长度，一般可取06米；S2引出土环长度(米)；S3特殊工具管(顶头)长度(米)，人工挖土不计。2断面位置断面位置必须垂直于水平面。开挖深度：H=h1+h2+h3+D(米)h1地坪至管顶深度(米)；h2平铺槽钢深度(米)，一般取020米；h3混凝土基础厚度(米)，一般取030米；D顶管直径(米)。3后靠墙适用于顶管
7、深度34米以内。因后靠墙要承受顶管操作时的最大反力，所以以坚固、垂直为标准。(1)选用2030号槽钢组成双层密板桩。槽钢应在沟槽尚未开挖前压(打)入土内，使之密集于一个平面并垂直于水平面。槽钢的入土深度为槽钢全长，使顶进受力点处于槽钢近中点处，而槽钢在受力时不至于倾斜。(2)槽钢外贴厚度为4060毫米钢板，其面积等于后靠墙面积，使油缸的反力扩大均布于槽钢板上。(3)如顶管深度超过5米以上，顶力较大，应采用沉井法建筑钢筋混凝土工作井(圆形)，后靠墙将增加枕木层和扩散段。(4)沟槽两边及顶面应采用20号槽钢密板桩上下二道支撑，入土深度大于05米，保证足够牢固性，四周应用焊接加固(成900)。4操作
8、面布置(1)工作坑的底层应先平整，浇200号混凝土30厘米厚。(2)加铺槽钢二层，校正水平面。(3)按照预定的顶进轴线设置导轨一组。C(轨距)=0607D(管径)导轨应预先焊接在底板上并用特制螺栓紧固，防止顶进时移动。(4)油缸应安装在升降调节架上，一般选用二只或四只对称设置，其中心距为30厘米。(5)顶坑前端应预留焊接工作坑深08米，并设置集水井。三、减少顶进摩阻力的方法顶管时土层与管外壁的摩擦阻力随着顶入长度的增加而增高，需要顶力也愈来愈大。为了避免因推力过大使钢管产生卷口或变形，必须设法减少土层对管壁的摩阻力。采用方法为：1加水润滑将水管接人工具管，接通水泵，经环周围喷水射至顶进的钢管外
9、壁，使之与土壤的接触面起到润滑作用。此方法适用于短距离顶管(参见内挤压顶头喷水装置)。2加触变泥浆在长距离顶管施工中，常从管外壁压入触变润滑剂。触变泥浆由下列材料按比例配制：膨润土：水：石碱=1820：8082：10(质量比)。压浆泵将触变泥浆通过管道输送到顶进管外壁，能较为明显地减少摩阻力。根据顶管工程实测，在粘土中顶管时摩阻力达到2030千牛米2，而采用触变泥浆后摩阻力下降到810千牛米2。3加装接力环在顶进管道中安装若干只接力环(串联)，使管道分成若干段接力环，周围均匀设置油缸，启动接力环油缸，后段管子即成为支座，而推动前一节管子顶进。然后再启动后一只接力环油缸，直至最后一节管子依靠主油
10、缸顶进(见图2924)。这种方法使管壁摩阻力“化整为零”，由各接力环油缸完成各自前一段管子的顶进，犹如蚯蚓蠕动前进。四、顶管施工主要操作顺序1顶管操作前应检查油泵、油缸等液压系统是否正常，供电系统、通风设备是否安全可靠。2下管或移顶铁时应渐渐送入导轨就位，严禁冲击导轨。3油泵中心线应与顶管轴线平行，顶力位置在钢管断面下方，一般取直径1325处。4初开油泵时应检查后靠墙的牢固性，与顶泵接触是否歪斜，发现问题及时纠正。5顶进过程中注意油缸活塞杆行程应在规定范围内(080110米)，油泵压力表上升应均匀渐增。若发现压力骤然增加或超负荷，应立即停止顶进，待查明原因再继续操作。6严格注意顶进方向，每顶进
11、一米应进行测量，发现问题及时纠正。7顶铁安装要平直，二组平行对称、稳固，顶进时中心线要保持和钢管、油缸在同一直线上。并注意顶铁是否在导轨上滑行，防止卡住导轨接头处。油泵启动时，一切操作人员不准站在顶铁两侧，以防发生崩铁伤人事故。8人工挖掘出土和顶进操作应交替，协调进行，不得闷顶(声300毫米以下口径例外)。应定时检查铁路轨道、建筑物是否拱起。9钢管在顶进过程中变形不能超过管径的3，若超过规定应及时会同有关方面研究解决。图2924 长距离顶管接力环安装示意图1集水坑：2工字钢导轨；3水平尺，面板：4基础槽钢：5顶部加强后座钢板；6液压油缸：7间隙调整顶块；8顶进钢管段；9活动套筒；10密排桩；1
12、1高压油管；12内顶油泵高压油管组；13工作坑；14入口阻土钢板：15河流；16接收工作坑：17预埋镶接管：18钢制弯板座板；19高压油管；20液压油缸：21橡胶圈；22法兰套筒：23套筒法兰圈：24顶头弯板座10顶管操作一般应连续进行，因隔天操作油泵启动阻力将增加50以上。11顶管操作完成后必须及时进行穿管(输气管)施工。穿入管道(钢管)应采用加强绝缘层，一般应采用4油3布。顶管穿越钢管的外壁结构见表294。为防止穿管时损坏绝缘层，应利用特制台车支承，油泵推进。台车抱箍间距的选择应以管道不产生明显挠度为原则。穿管完成后，套管两端用沥青封口，并安装检查管引至地坪。顶管、套管检查孔示意图见2925。图2925 顶管、套管检查孔示意图1燃气管；2滚轮托架；3套管；4导轨；5滚轮；6放散管；7铸铁盖表294顶管穿越钢管外壁绝缘层包扎结构表绝缘等级总厚度(毫米)绝缘结构绝缘层次12345678普通60.5三油二布底漆一层沥青2毫米玻璃布一层沥青2毫米玻璃布一层沥青2毫米加强80.5四油三布底漆一层沥青2毫米玻璃布一层沥青2毫米玻璃布一层沥青2毫米玻璃布一层沥青2毫米