新乡长距离半机械顶管
工法特点
2.1长距离半机械顶管施工与机械顶管相比，其显著特点如下:
设备相对简易，稳定性高,易于复杂环境与地质施工。
渣土运输方便，无需沉淀处理。
2.2与纯人工相比设备操控智能方便省力，适合长距离顶管。与纯机械相比，对周围环境影响小，可有效保护环境，不影响人们生活生产秩序.
适用范围
本施工工法适用于能自立的土中，如粘土、亚粘土、强风化岩层，在采取注浆或降水的辅助施工后，可适用于砂性土,砂砾土等.
工艺原理
长距离半机械顶管施工就是利用借助于主顶油缸、管道中继间等的推力及注浆减摩辅助措施,把工具管或掘进机挤压入岩土层中，由人工或者掘进机将压出的碎土装入料斗，进入下一循环。从工作坑内穿过土层一直推到接受坑内吊起；与此同时,也就把紧随工具管后的管道埋设在两坑之间。
施工准备
5.2.1顶管工程开工前，建设单位组织设计单位、施工单位、监理单位等相关方进行设计交底。当施工单位发现施工图有错误时，应及时向设计单位提出设计变更申请,变更申请应得到建设方和设计单位确认。
5.2.2顶管工程开工前，施工单位应根据施工范围进行现场调查，绘制现状调查平面图，并掌握现场以下资料:
1) 现场地形为梯形露天煤矿，无建筑物及各种地面地下管线和其他设施。
2) 施工地质为该煤层抗压及切割强度较低，其抗压强度0.15—2.59Mpa，平均1.07Mpa，切割压力（面切）0.018—0.54Mpa，平均0.22Mpa。顶部较软的泥岩具有可塑性。下部泥岩可塑性弱，天然容重1.79—2.58 g/cm3，平均2.02 g/cm3。单向自然状态下抗压强度0.17—1.99Mpa，平均0.54Mpa。
3) 施工地区天气寒冷，最冷可达-30度。
4) 施工水源丰富，无饮用水。施工用电功率足。
5) 工程材料运输距离远，工程机械受天气影响较大。
6) 工程地点可燃物多，道路为泥泞路坡度大，需二次转运。
7) 施工断面内含有瓦斯。
8) 施工耗材进购材料购买距离远，周期长。
9) 受天气影响大。
5.2.3顶管施工前应搭建10*20米施工保温房加装大功率取暖器，将室内温度控制在5度以上。多储备耗材，管材。常规送风系统不适用，加装新风系统。管材选用超混凝土凝固起一个月以上管材，以防材料含有水分易碎。
5.2.4顶管工程施工前，施工单位应接受建设单位组织的有关单位向施工单位进行的现场交桩,并办理交桩手续。
5.2.5临时水准点和管道轴线控制桩的设置应便于观测且必须牢固，采取保护措施并经常校核
5.2.6对已建管道、构筑物等与新建管道衔接的平面位置和高程，开工前应进行校对复核。
5.3 工作井及后靠背制作
根据现场情况，在矿坑底部开挖工作井，平面尺寸为7.5*7*2.5米m。
（1）因管径较小，入洞口埋深较浅，自材料重低，四周为泥岩层，可经受顶管后推力。采用大型钢板为后靠背尺寸为1.9*2.8*0.95M。将后背钢板平放于基坑后背处并挖深，直至油缸中心与后靠背中心持平，使其垂直于顶管中心线。后背贴与岩体中间缝隙采用C40混凝土加温凝固。基坑角落设置积水坑，以防基坑灌水。
5.4导轨及顶管设备安装
5.4.1 导轨安装
工作坑导轨选用采用重型钢轨，长度以管材长度1.5—2倍为宜;两导轨距离控制在管径的0.45-0。6倍之间,安装导轨时,应首先利用垂球和直尺确定导轨间距和平面位置,然后根据放样高程调整导轨高程，两导轨应顺直、平行、等高，，其纵坡与管道设计坡度相一致；安装后的导轨应当牢固，不得在使用中产生位移，并经常检查校核。
5.4.2主顶设备安装
顶管采用的主顶装置由主顶油缸、主顶油泵、操纵台及油管等四部分组成。主顶油缸是管子推进的动力，主顶油缸的压力油由主顶油泵通过高压油管供给，主顶油缸宜固定在支架上，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.
5.4.3 工作坑防护
工作坑由10*20保温房笼罩，保温房应牢固可靠，能够抗风雪冲击。同时不能遮挡中线线。
5.4.4 顶管工作坑验收标准
顶管工作坑允许偏差应符合下表的规定：
|
序号 |
项 目 |
允许偏差
(mm) |
检验频率 |
检验方法 |
|
范围 |
频率 |
|
1 |
混凝土抗压强度 |
符合设计要求 |
按坑检验 |
|
2 |
中线位移 |
15 |
每座 |
2 |
经纬仪检测或挂中心线钢尺检查 |
|
3 |
后背 |
垂直度 |
1%H |
1 |
垂线与钢尺检查 |
|
水平线 与中线偏差 |
1％L |
|
4 |
导轨 |
高程 |
+3，0 |
水准仪检测 |
|
中线偏位 |
3 |
经纬仪检测 |
注:表中H为后背的垂直高度，L为后背的水平长度.
5.5 新乡顶进施工
5.5.1套管顶进
（1)套管就位
下管前先对管子外观进行检查,主要检查管子是否有破损、纵向裂缝，管径符合规范要求,管口无破损，若修补合格处宜在正上方.检查合格的管子方可用起重设备吊至工作坑的导轨上就位。
下管时工作坑内严禁站人。当所下管子距导轨小于500mm时，操作人员方可进前工作。管子就位,第一节管子下到导轨上，测量管体中心及前后端的管底高程，确认高程合格后方可顶进。第一节管作为工具管,顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。
（2）顶进
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，每次顶进长度应控制在20CM以内，以每次顶进一个料斗的土方量为宜；顶进中若发现油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因并经过处理后方可继续顶进，回镐时，油路压力不得过大，速度不得过快；挖出的土方要及时外运，及时顶进，使顶力限制在较小的范围内。
(3）顶进测量
在顶第一节管（即机头管）时，以及在校正偏差过程中,测量间隔不应超过50cm,以保证管道入土的位置正确；管道进入土层后的正常顶进，测量间隔不宜超过100cm。
激光测量：用激光经纬仪安装在工作坑内,并按照管线设计的坡度和方向调整好,同时在管内装上标示牌，当顶进的管道与设计位置一致时，激光点即可射到标示牌中心，说明顶进质量无偏差，否则根据偏差量进行校正。
（4）校正纠偏
顶进纠偏操作要坚持“小纠”、“勤测”、“勤纠”的工艺原则.纠偏必须遵循两个原则，一是每次纠偏量不要过大,而且要注意发展趋势。二是有高低与左右均发生偏差时，先纠高低,后纠左右。
顶管机头中分别放置上下左右4台油缸，根据测量结果，调整油缸行程实现纠偏。
5.6长距离半机械顶管施工
5.6.1中继间使用
因穿越管段较长。为保证本次穿越施工的顺利进行,拟采取三道中继间措施.顶进一段70m后，并将中继间安装在36节水泥涵管的前端。 6个100t液压千斤顶均匀布置在千斤顶固定座上，预制中继间工具管安装即完成。在顶进160m，250m后采用同样的方式制作安装第二道、第三道中继间，根据现场油压调节中继间位置。
5.6.2注浆减摩
注浆减摩是长距离顶管施工中的一个重要环节,由于随着管子的不断推进，推力会随之增加，而降低顶进阻力最有效的方法是注入膨润土泥浆，使之在管外壁与土层之间形成一个完整的环状泥浆润滑套，变原来的干摩擦状态为液体摩擦状态，这样就可以大大地减少顶进阻力，减小地面沉降。
泥浆具体成分及配比如下表:
|
名称 |
膨润土 |
烧碱 |
水 |
|
质量（kg) |
100 |
3 |
524 |
考虑采用膨润土触变泥浆进行减摩,注浆浆液是在地面注浆系统配制后,经过充分搅拌发酵，再通过液压注浆泵进入输浆总管及管节上的环形分管，压入管节上的注浆孔形成管节外围泥浆套。 注浆压力控制在0.15mpa以内，达到压力后注浆孔封堵密封.顶进施工中,减阻泥浆的应用是减少顶进阻力的重要措施。顶进时，通过工具管及混凝土管节上预留的注浆孔，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套，减少管节外壁和土层间的摩阻力,从而减小顶进时的顶力。泥浆套的好坏，直接关系到减阻效果。为了保证压浆的效果，在水泥管尾部，每隔2节管环向均匀地布置了3只压浆孔,顶进时及时进行压浆.工具管后面的3节混凝土管节上都有压浆孔,以后每隔2节设置1节有压浆孔的管节.混凝土管节上的压浆孔有3只,呈120°环向交叉布置。压浆管用φ32mm液压管,除工具管及随后的3节混凝土管节外,压浆总管上每隔6m装1只三通，再用压浆软管接至压浆孔处。顶进时，工具管尾部的压浆要及时,确保形成完整、有效的泥浆套。混凝土管节上的压浆孔供补压浆用，补压浆的次数及压浆量需根据施工时的具体情况而确定。由于顶进距离长，一次压浆无法到位，需要接力输送，因此在管道内共设置5个压浆接力站，平均每隔60m左右设1站.压浆接力站的作用有两个，一是运输作用;二是承担至前面压浆接力站管道部分的补压浆。
施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有良好的流动性，又要有一定稠度，顶进过程时要不断地观测泥浆流量,使流量控制在需用量的1.2～1。5倍内，随时检查泥浆是否到位，是否渗漏，并及时处理。
5.7 竣工验收
目测直顺、无反坡、清洁、不积水、管节无裂缝；钢筋混凝土管道内接口填料饱满、密实,且与管节接口内侧表面齐平;内套环接口应对正管缝，填料密实、均匀，每侧凹进套环边缘1—2mm；顶管中如遇塌方或超挖空隙必须进行处理。
6新乡机具设备
本工法使用的主要机具设备见下表:
|
序号 |
设备名称 |
规格型号 |
单位 |
数量 |
备 注 |
|
1 |
油泵站 |
YBZ16-50 |
台 |
4 |
配主顶镐及中继间千斤顶 |
|
2 |
主顶镐 |
QYS320 |
台 |
2 |
|
|
3 |
卷扬机 |
5T |
台 |
1 |
出土 |
|
4 |
汽车吊 |
30T |
辆 |
1 |
卸管、下管 |
|
7 |
水准仪 |
S3 |
台 |
1 |
测量 |
|
7 |
经纬仪 |
|
台 |
1 |
测量 |
|
8 |
千斤顶 |
50T |
台 |
24 |
中继间 |
9
|
千斤顶 |
25T |
台 |
4 |
纠偏 |
|
10 |
电动出土小车 |
|
台 |
2 |
出土 |
|
11 |
空压机 |
W28 |
台 |
2 |
凿岩用 |
|
12 |
电镐 |
|
个 |
4 |
凿岩用 |
|
13 |
污水泵 |
3寸 |
个 |
2 |
排水 |
|
14 |
搅拌机 |
|
台 |
1 |
搅拌混凝土 |
|
15 |
振动棒 |
|
个 |
1 |
沉井制作 |
|
16 |
农用运输车 |
|
台 |
4 |
弃土外运 |
|
17 |
工程车 |
长城皮卡 |
台 |
1 |
值班 |
|
18 |
注浆泵 |
|
套 |
1 |
|
|
19 |
鼓风机 |
8kW HC601S |
台 |
2 |
管内通风 |
|
20 |
逃生梯 |
|
个 |
1 |
|
|
21 |
通风专用皮管 |
Φ100 |
m |
800 |
|
|
22 |
有毒气体检测仪 |
Exiad Ⅱ CT6 |
台 |
1 |
|
|
23 |
对讲机 |
|
台 |
4 |
|
7劳动组织
|
序号 |
工种（职务） |
数量 |
|
1 |
机组长 |
1人 |
|
2 |
顶管队长 |
2人 |
|
3 |
技术员 |
2人 |
|
4 |
质量员 |
2人 |
|
5 |
安全员 |
2人 |
|
6 |
测量工 |
2人 |
|
7 |
顶管技工 |
7 |
8质量要求
8.1本工法应执行的标准规范
8.1.1《工程测量规范》GB50026
8.1.2《油气长输管道工程施工及验收规范》GB 50369-2006
8.1.3《油气输送管道穿越工程施工规范》GB50424—2007
8.1.4《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》JC/T640—1996
8.2质量保证措施
8.2.1顶管施工前编制顶管组织设计，提交监理和业主审定才能进行施工.
8.2.2顶管前，项目部向作业班组进行详细的技术交底工作，每道工序开工和员工上岗前进行简短的质量要求和技术交底，由各专业工程人员负责实施，使每个员工上岗前做到人人心中有数,以确保工程质量。
8.2.3摸清施工沿线的地下管线的详细情况，并制定详细的技术措施。
8.2.4做好施工资料管理工作，及时填写原始记录和隐蔽工程记录（含照片），及时完成竣工资料.
8.2.5认真做好施工计划，保证施工作业连续均衡、紧凑，从而有效可靠地控制质量,保证工程质量。
8.2.6顶进过程中，应严格控制顶力在允许的范围内，并留有足够的安全系数。
8.2.7顶管控制在质量标准范围以内,如果在顶进过程中,发现方向失控，应该立即停止顶进，逐级上报，经研究同意后,方可以继续顶进。
8.2.8作好地质勘察及资料整理工作,认真编制好施工方案和通过不同土层的技术措施及纠偏措施，确保管道的顺利顶进。
8.2.9加强操作控制,使顶管均匀平稳，受力均匀，尽可能减少顶进过程中的倾斜、偏移、扭转，防止管壁出现裂缝、变形。
8.2.10混凝土管吊装、对接，就位时,应注意密封环，传力衬垫和管口的完好，防止发生人为的损坏,而影响管口的密封。
9 新乡顶管施工安全措施
9.1沿工作井四周设置1.2m高的固定护栏，护栏上挂安全网，工作井四周要挂相应的警示标语。
9.2挖土施工时工作井必须设置爬梯,供人员上下井用.使用的卷扬机等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置.
9.3挖出的土石方应及时运离工作井，不得堆放在工作井四周1m范围内。
9.4顶管作业人员必须佩戴安全帽。
9.5顶管施工区域沿线采用标准围蔽.
9.6严格遵循土方开挖程序,控制均匀挖土，防止发生偏位,严重倾斜或管涌等现象,做好作业前和施工中的通风换气工作，每次进入管道时，保证管内通风，以免导致人身事故。
9.7吊车、起重设备由专人操作和专人指挥，统一信号，预防发生碰撞.吊车靠近工作井边坡行驶时， 加强对地基稳定性检查， 防止发生倾翻事故。吊管下工作井时，注意安全。
9。8加强机械设备维护、检查、保养。机电设备由专人操作,认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作业。
9.9开挖前详细了解沿线管线资料，做好沿线管线保护措施。
9.10作业人员轮换制。每个作业人员在管内作业时间不得超过1h，避免劳动强度过大引起危险。
9.11顶进过程中,施工人员必须使用安全带，洞口必须有施工人员照应，洞内用不大于12 v照明灯照明,每班作业时必须有合格的电工当班。
9.12利用轴流式抽水泵在工作井设置的集水井内进行抽水，保持井内无积水，抽水时，施工作业人员不得站立在积水范围内。
9.13采用卷扬机垂直牵引出土时, 井下不能站人，工作井上平台的作业人员出土时必须使用安全带。
9.14自制木板小车，用于放置压缩空气呼吸器和运载进管人员,并在车尾部拴上绳子，在万一发生意外的情况下由管外监护人员迅速将管内人员拉出管外进行抢救。
9.15利用鼓风机并购买350米长的软管，用于输送空气进入管道，加强管内空气的流动和循环。工作挖掘面的工人要佩带含氧量探测仪，经常检查该处含氧量必须超过18% .
9.16管外配备专职监护人员，密切注意入管作业人员状态，每一分钟对管内人员进行呼喊,或用一条绳子每隔一定时间拉一下作业人员，在得不到安全的反馈情况下立刻采取相应应急措施。
9.17井上配备相应药品。作业前要对施工人员进行紧急救援的培训,使全体人员懂得使用呼吸器和含氧量探测仪，懂得救人步骤，并进行实地现场考核合格后才施工.
9.18在人员进管前要用含氧量探测仪进行管道内氧气浓度的探测，利用毒气探测仪进行管道有毒气体浓度的探测。
9.19电动卷扬机必须设置防冲顶装置.
9.20施工过程中使用的有关机械设备必须严格按照各机械的安全操作规程进行操作，全部用电设施必须符合《施工现场临时用电安全技术规范》。