1、DGTJ08-2049-2008頂管工程施工規程培訓工程管理部工程管理部 2014-03 第2頁頂管施工3D演示1.早期的頂管施工技術早期的頂管施工技術 根據中東地區出土的文物證實，古羅馬時代已開始根據中東地區出土的文物證實，古羅馬時代已開始了最早應用頂管施工技術的萌芽。當時的古羅馬利用杠桿了最早應用頂管施工技術的萌芽。當時的古羅馬利用杠桿原理，將一根木制管道從土層側面頂進從而開辟出一條供原理，將一根木制管道從土層側面頂進從而開辟出一條供水渠道，以汲取水資源，這就是在不開挖地面條件下進行水渠道，以汲取水資源，這就是在不開挖地面條件下進行的地下頂管施工雛形。的地下頂管施工雛形。頂管施工技術的發展

2、歷史頂管施工技術的發展歷史 據可查文字記錄，美國北太平洋鐵路公司在據可查文字記錄，美國北太平洋鐵路公司在18961900年間完成了早期的頂管施工作業。年間完成了早期的頂管施工作業。 早期為頂管技術的推廣應用作出杰出貢獻的是美國的早期為頂管技術的推廣應用作出杰出貢獻的是美國的Augustus Grinffin 工程師，他于工程師，他于19061918年期間在從事年期間在從事灌溉研究工作時，發明了在鐵路下面采用鑄鐵管的頂管施工灌溉研究工作時，發明了在鐵路下面采用鑄鐵管的頂管施工技術。隨后，許多鐵路公司都將這項技術確定為鐵路下頂進技術。隨后，許多鐵路公司都將這項技術確定為鐵路下頂進鑄鐵管道的標準方法

3、。鑄鐵管道的標準方法。 最早的頂管始于最早的頂管始于1953年的北京，當時在京包鐵路的路基下年的北京，當時在京包鐵路的路基下進行的鋼筋混凝土管道的頂管穿越私活工。進行的鋼筋混凝土管道的頂管穿越私活工。1956年，上海年，上海首次在黃浦江堤下進行鋼管頂管施工，也很成功。最初都是首次在黃浦江堤下進行鋼管頂管施工，也很成功。最初都是采用手掘式頂管。采用手掘式頂管。 1964年前后，在建設部和上海市的支持下，上海一些單位年前后，在建設部和上海市的支持下，上海一些單位開展了大口徑機械式頂管的各種試驗。開展了大口徑機械式頂管的各種試驗。 1967年前后，上海市政工程研究所和上海市政工程公司共年前后，上海市

4、政工程研究所和上海市政工程公司共同研制成功了小口徑遙控土壓式頂管掘進機。同研制成功了小口徑遙控土壓式頂管掘進機。頂管技術在中國的發展進程頂管技術在中國的發展進程 1978年，上海基礎工程公司開發研制了三段雙鉸型工年，上海基礎工程公司開發研制了三段雙鉸型工具管，即頂管機頭，解決了百米頂管施工技術難題。具管，即頂管機頭，解決了百米頂管施工技術難題。 1984年前后，北京、上海和南京等地先后引進了國外年前后，北京、上海和南京等地先后引進了國外的機械式頂管設備。同時也引進了一些頂管技術理論及施的機械式頂管設備。同時也引進了一些頂管技術理論及施工管理經驗，使我國的頂管技術開始躍上一個新臺階。諸工管理經驗

5、，使我國的頂管技術開始躍上一個新臺階。諸如土壓平衡理論、泥水平衡理論、頂管接口型式及制管新如土壓平衡理論、泥水平衡理論、頂管接口型式及制管新技術等資料的引入技術等資料的引入 近近20年來，我國的頂管技術水平有了長足的發展，年來，我國的頂管技術水平有了長足的發展，并在大直徑、長距離頂管技術方面處于領先地位。并在大直徑、長距離頂管技術方面處于領先地位。頂管施工工法工藝選擇及實施第8頁頂管施工頂管施工 根據施工方法的不同，頂管機可分為敞開式頂管掘進機和封閉式頂管掘進機兩大類。敞開式頂管掘進機有手掘式、擠壓式和網格式等；封閉式頂管掘進機有土壓平衡、泥水平衡、混合型等型式。第9頁2 術語 2.0.7 超

6、長距離頂管一次頂進長度大于 1000m 的頂管。2.0.8 導軌頂管工程初始導向和管段拼接用的軌道。 2.0.9穿墻孔 頂管機進出工作井(接收井)的洞門。 2.0.10出洞 頂管機由工作井進入土體向前頂進的過程。 2.0.11 進洞 頂管機向前頂進進入接收井的過程。第10頁2 術語2.0.1 頂管依靠千斤頂和反力墻，將管道在地下逐節頂進的施工工藝。2.0.2 頂管機安裝在管道前端用于掘進、出泥和導向的頂管機械。2.0.3 工作井頂管設備安裝及用于始發的地下作業空間。2.0.4 接收井接收頂管機的地下作業空間。2.0.5 小直徑頂管內徑 600mm1200mm 的頂管。2.0.6長距離頂管一次頂

7、進長度 500m 、-1000m 的頂管。第11頁2 術語 2.0.12反力墻 工作井內承受千斤頂頂力的墻體。 2.0.13 頂管后座 千斤頂與反力墻之間的傳力裝置。 2.0.14 中繼間 為增加頂力而設置在管道間的續頂裝置。 2.0.15 特殊管材 采用玻璃鋼夾砂管及預應力鋼筒混凝土結構形式的頂管 管材。 2.0.16 特種頂管 使用特殊管材或特殊的施工方法的頂管。第12頁2 術語2.0.18 觸變泥漿用于填充頂管和土體之間的空間并起到減阻作用的泥漿材料2.0.19 盤根止水采用柔軟的線狀物(如棉、麻、石棉、石墨等)紡織成條狀再浸 入復合樹脂(或油漫物)而制成的軟填料，用于填塞頂管機與井壁

8、的空隙，起到密封止水作用。 穿墻止水構造（如圖）穿墻止水構造（如圖）主要由擋環、盤根、軋蘭組成。主要由擋環、盤根、軋蘭組成。軋蘭將盤根壓緊后起止水擋土作用。為避免地下水和掘土軋蘭將盤根壓緊后起止水擋土作用。為避免地下水和掘土大量涌入工作井，應在穿墻管內事先填埋經夯實的黃粘土大量涌入工作井，應在穿墻管內事先填埋經夯實的黃粘土。擠壓切土法 泥水平衡工具管正面設刀盤，并在其后設密封艙，在泥水平衡工具管正面設刀盤，并在其后設密封艙，在密封艙內注入穩定正面土體的泥漿，刀盤切下的泥土密封艙內注入穩定正面土體的泥漿，刀盤切下的泥土，沉在密封艙下部的泥水中而被水力運輸管道運至地，沉在密封艙下部的泥水中而被水力

9、運輸管道運至地面泥水處理裝置。泥水平衡式工具管主要由大刀盤裝面泥水處理裝置。泥水平衡式工具管主要由大刀盤裝置、糾偏裝置、泥水裝置、進排泥裝置等組成。在前置、糾偏裝置、泥水裝置、進排泥裝置等組成。在前、后殼體之間有糾偏千斤頂，在掘進機上下部安裝進、后殼體之間有糾偏千斤頂，在掘進機上下部安裝進、排泥管。、排泥管。 泥水平衡式頂管機的結構形式有多種，如刀盤可伸縮泥水平衡式頂管機的結構形式有多種，如刀盤可伸縮的頂管機、具有破碎功能的頂管機、氣壓式頂管機等的頂管機、具有破碎功能的頂管機、氣壓式頂管機等。泥水平衡式頂管機結構及施工泥水平衡式頂管機結構及施工 泥水平衡頂管施工的完整系統由泥水平衡頂管施工的完

10、整系統由頂管機、進排泥系統、頂管機、進排泥系統、泥水處理系統、主頂系統、測量系統、起吊系統、供電系統泥水處理系統、主頂系統、測量系統、起吊系統、供電系統等組成。等組成。刀盤可伸縮式泥水平衡頂管機刀盤可伸縮式泥水平衡頂管機 為減少對交通的干擾和避免大開挖，大口徑圓形管節在埋深大于3m時，可采用頂管法埋設。一、機頭概念機頭也可以叫導頭或工作管，主要作用是挖掘管節前的土壤，頂管時把管節導入設計位置，起到定向糾偏和埋設管節的作用功能校正挖土方向，挖土，防止管節前土壤坍塌二、工作坑 工作坑平面呈矩形，一般沿管道方向較長，深度較深，坑壁支撐，一般采用鋼板樁；若竣工后坑位無需覆土，可采用鋼筋混凝土沉箱，箱壁

11、應預留位置正確、大小合適的管孔，竣工后沉井可改建成檢查井。 坑的前后壁在管道頂進時受力巨大，均應加固。工作坑構造和設施123456789圖圖7-11 頂進工作井內布置圖頂進工作井內布置圖1-管節；管節；2-洞口止水系統；洞口止水系統；3-環形頂鐵；環形頂鐵；4-弧形頂鐵；弧形頂鐵；5-頂進導軌；頂進導軌；6-主頂油缸；主頂油缸；7-主頂油缸架；主頂油缸架；8-測量系統；測量系統；9-后靠背；后靠背；10-后座墻；后座墻；11-井壁井壁（7）若主頂千斤頂的行程不能一次將管節頂到位時，必須若主頂千斤頂的行程不能一次將管節頂到位時，必須在千斤頂縮回后在中間加在千斤頂縮回后在中間加墊塊墊塊或幾塊或幾塊

12、頂鐵頂鐵。頂鐵有。頂鐵有環形環形頂頂鐵和鐵和弧形弧形或或馬蹄形馬蹄形頂鐵之分。頂鐵之分。環形頂鐵環形頂鐵的內外徑與混凝土的內外徑與混凝土管的內外徑相同，主要作用是管的內外徑相同，主要作用是傳力傳力；弧形和馬蹄形頂鐵的；弧形和馬蹄形頂鐵的作用有兩個，一是用于作用有兩個，一是用于調節調節油缸油缸行程行程與管節長度的不一致與管節長度的不一致，二是，二是傳力傳力。 （a）環形頂鐵）環形頂鐵 （b）U形頂鐵形頂鐵 （c）馬蹄形頂鐵）馬蹄形頂鐵頂鐵的斷面形狀頂鐵的斷面形狀頂管機操作臺頂管機操作臺后靠背、千斤頂支架、導軌后靠背、千斤頂支架、導軌千斤頂千斤頂螺旋出土機螺旋出土機頂管配套設備頂管配套設備頂管配套

13、設備送水、排泥泵送水、排泥泵泥漿沉淀池泥漿沉淀池機械切土法機械切土：機械切土：機頭設有刀盤而機頭設有刀盤而進行機械切土，進行機械切土，邊切土邊頂進，邊切土邊頂進，切削下來的土，切削下來的土，用輸送機運至用輸送機運至工作坑。工作坑。2、 管節頂進方向控制 在頂管過程中，必須經常觀測頂進的管節位置是否符合設計。 工作井（工作坑或基坑），按其作用分為工作井（工作坑或基坑），按其作用分為頂進井頂進井（始（始發井）和發井）和接收井接收井兩種。頂進井是安放所有頂進設備的兩種。頂進井是安放所有頂進設備的場所，也是頂管掘進機的始發場所，是承受主頂油缸場所，也是頂管掘進機的始發場所，是承受主頂油缸推力的反作用力

14、的構筑物，供工具管出洞、下管節、推力的反作用力的構筑物，供工具管出洞、下管節、挖掘土砂的運出、材料設備的吊裝、操縱人員的上下挖掘土砂的運出、材料設備的吊裝、操縱人員的上下等使用。在頂進井內，布置主頂千斤頂、頂鐵、基坑等使用。在頂進井內，布置主頂千斤頂、頂鐵、基坑導軌、洞口止水圈以及照明裝置和井內排水設備等。導軌、洞口止水圈以及照明裝置和井內排水設備等。在頂進井的地面上，布置行車或其他類型的起吊運輸在頂進井的地面上，布置行車或其他類型的起吊運輸設備。接收井是接收頂管機或工具管的場所，與工作設備。接收井是接收頂管機或工具管的場所，與工作井相比，接收井布置比較簡單。井相比，接收井布置比較簡單。 井內

15、布置內容主要包括井內布置內容主要包括前止水墻前止水墻、后座墻后座墻、基礎底、基礎底板及板及排水井排水井等。后座要有足夠的抗壓強度，能承受等。后座要有足夠的抗壓強度，能承受得了主頂千斤頂的最大頂力。前止水墻上安裝有洞得了主頂千斤頂的最大頂力。前止水墻上安裝有洞口止水圈，以防止地下水土及頂管用潤滑泥漿的流口止水圈，以防止地下水土及頂管用潤滑泥漿的流失。在頂管工作井內，還布置有工具管、環形頂鐵失。在頂管工作井內，還布置有工具管、環形頂鐵、弧形頂鐵、基坑導軌、主頂千斤頂及千斤頂架、弧形頂鐵、基坑導軌、主頂千斤頂及千斤頂架、后靠背。其中主頂千斤頂及千斤頂架的布置尤為重后靠背。其中主頂千斤頂及千斤頂架的布

16、置尤為重要，主頂千斤頂的合力的作用點對于初始頂進的影要，主頂千斤頂的合力的作用點對于初始頂進的影響比較大。響比較大。 頂進工作井的井內布置頂進工作井的井內布置 為了適應長距離頂進管道的需要，研制了中繼環（又為了適應長距離頂進管道的需要，研制了中繼環（又稱中繼間、中間站）。即在管道頂進的稱中繼間、中間站）。即在管道頂進的中途設置輔助中途設置輔助千斤頂千斤頂，靠輔助千斤頂提供的動力繼續頂進管段，延，靠輔助千斤頂提供的動力繼續頂進管段，延長頂管的頂進長度，滿足敷設長距離管道的需要。長頂管的頂進長度，滿足敷設長距離管道的需要。 采用中繼環時，管道沿全長分成若干段，在段與段之采用中繼環時，管道沿全長分成

17、若干段，在段與段之間設置中繼環。中繼環是一個由鋼材制成的圓環，內間設置中繼環。中繼環是一個由鋼材制成的圓環，內壁上設置有一定數量的短行程千斤頂，產生的推頂力壁上設置有一定數量的短行程千斤頂，產生的推頂力可用于推進中繼環前方的管道。可用于推進中繼環前方的管道。增設中繼環（間）增設中繼環（間）中繼環示意圖中繼環示意圖 管節頂進與接口管節頂進與接口 管節接口 在一節管子頂進以后，另一節管子下到工作坑里時，在兩節管子接口外側安裝外套環以加固。 流沙地區，除加放外套環加固外，還安放橡膠圈，增加防滲效果。 F型接口時，首先型接口時，首先將已頂管節的雄口上將已頂管節的雄口上套上涂抹硅油以利于套上涂抹硅油以利

18、于潤滑對接的潤滑對接的“o”型止水型止水橡膠圈，再在另一管橡膠圈，再在另一管節的雌口內安裝什木節的雌口內安裝什木接口襯墊。管節全部接口襯墊。管節全部頂進后，在管內用聚頂進后，在管內用聚硫密封膏嵌補什木襯硫密封膏嵌補什木襯墊接口處的空缺，并墊接口處的空缺，并管內抹平。管內抹平。 （1）中繼環推進過程）中繼環推進過程 被推進的只是該中繼環和前面一個中繼環之間的管段被推進的只是該中繼環和前面一個中繼環之間的管段。在頂進作業中，主千斤頂在每個循環中都最后推進。在頂進作業中，主千斤頂在每個循環中都最后推進。借助中繼環的逐級接力過程，可將頂管的頂推距離。借助中繼環的逐級接力過程，可將頂管的頂推距離延長，以

19、適應長距離頂管施工的需要。延長，以適應長距離頂管施工的需要。圖圖7-15 中繼環結構形式中繼環結構形式1-中繼管殼體；中繼管殼體；2-木墊環；木墊環；3-均壓均壓鋼環；鋼環；4-中繼環油缸；中繼環油缸；5-油缸固定裝置；油缸固定裝置；6-均壓鋼環；均壓鋼環；7-止水圈；止水圈；8-特殊管特殊管 （2）中繼環的結構形式）中繼環的結構形式 第37頁DG/TJ08 -2049 一2008 上海市工程建設規范 頂管工程施工規程 Specification for construction of pipe jacking DG/TJ08 -2049 一2008 主編單位 上海市建工(集團總公司 批準部門

20、 上海市城鄉建設和交通委員會 施行日期: 2009 年 2 月 1 日 第38頁3 基本規定 3.0.2 頂管施工前應編制專項施工組織設計。專項施工組織設 計應包括以下主要內容: 1 工程概況; 2 工程的地質、水文條件; 3 施工現場總平面布置圖; 4 頂管機的選型; 5 管節的連接與防水; 6 管節的內外防腐 7 中繼間的布置; 8 頂力估算及后座布置 9 測量、糾偏方法; 10 頂管施工參數的選定: 11 觸變泥漿的配制與管理;12 頂管的通風、供電措施 13 進出洞措施; 14 施工進度計劃、機械設備計劃及勞動力安排計劃; 15 安全、質量、環境保護措施; 16 應急預案。第39頁3

21、基本規定 3.0.3 頂管施工前應對施工沿線進行踏勘，了解建(構)筑物、地 下管線和地下障礙物的狀況。 3.0.4 頂管施工中應對鄰近建(構)筑物、地下管線進行監測，并 采取相應的技術措施。 3. 0.9 頂管施工應采用觸變泥漿減阻措施，并連續作業。第40頁 6 管材和管道接口6.2.1 鋼筋混凝土成品管制作質量應符合頂管施工法鋼筋混 凝土排水管)(JC/T640) 的規定。管節及接口的尺寸精度和抗滲 性能應符合設計要求。 6.2.3 鋼筋混凝土管應采用 F 型承插接口形式。6.2.4 頂進前應對成品鋼筋混凝土管、鋼套環、橡膠密封圈及襯 墊材料作檢測和驗收。6.2.5 鋼套環應按設計要求進行防

22、腐處理，刃口無疵點，焊接處 應平整。6.2.6 頂管施工完成后，應先將管接縫清洗、烘干，再采用彈性 密封填料對管接縫進行勾縫。6.2.7 管節承插前，應用粘結劑將橡膠圈正確固定在槽內，并涂 抹對橡膠無腐蝕作用的潤滑劑，承插時外力必須均勻，承插后橡 膠圈應不移位，不反轉。6.2.8 襯墊板粘貼時凹凸口對中，內外環向間隙應符合要求。第41頁7 頂管施工 7.2 頂管設備安裝 7.2.1 頂管后座安裝應符合下列要求: 頂管的后座可采用拼裝式后座和整體式后座; 頂管后座的反力墻應整平; 后座應滿足千斤頂最大頂力的要求 后座應與頂進軸線垂直，與反力墻之間宜設傳力裝置 7.2.2 導軌安裝應符合下列要求:

23、 導軌安裝前，應先復核管道中心位置，導軌的高度應與穿 墻管標高相對應 兩導軌安裝應順直、平行、等高，并固定牢靠;第42頁7.3 測量 7.3.1 地下頂管測量應包括地面控制點復測和地面控制網的布 設、聯系測量、地下平面和高程測量和貫通、竣工測量。首級控制 點的復測和地面控制網的測量主要技術要求應符合精密導線測 量的主要技術要求。 7.3.2 首級精密地面平面控制點不應少于 3 個，高程控制點不 應少于 2 個。地面平面控制網應附合在首級精密導線點上，通視 良好，并應使定向具有最有利的圖形。地面控制點的選點和測量 應符合精密導線和二等水準測量的相關要求。 7.3.3 聯系測量應包括地面導線測量、

24、地面水準測量、定向測量 和高程傳遞測量。第43頁7.3 測量 1 定向測量宜采用下列方法: 1)全站儀直接傳遞定向; 2)聯系三角形定向; 3)鉛垂儀投點定向。 2 高程傳遞宜采用下列方法: 1)水準測量，應達到四等水準測量的精度; 2)水準儀配合吊鋼尺，每次應獨立觀測三測回，每測回均 應變動儀器高度，三測回測得井上和井下水準點的高差 應小于 3mm; 3) 三角高程測量，應達到四等水準測量的精度。第44頁7.3 測量 7.3.4 定向測量的起始定向邊不應少于 2 條，地下高程的起始 點不應少于 2 個，并應隨頂管掘進不斷對定向邊和起始高程點進 行較核。 7.3.5 井上和井下定向的平面測量點

25、應采用固定觀測墩的 形式。 7.3.6 定向和導人高程測量應在頂管每掘進 100m 復核一次，在 距進洞前 50m 時應增加復核不少于 3 次。 7.3.7掘進的首級控制點和復測貫通面洞門的控制點應為相 同點。 7.3.8 管道貫通后應按設計要求進行竣工測量，并提交竣工測量成果表、竣工圖和竣工測量報告。第45頁7.5 中繼間 7.5.1 中繼間的設置應根據估算總頂力，管材允許頂力，工作井允許頂力和主頂千斤頂的頂力來確定。 7.5.2中繼間的構造應符合下列要求: 1 中繼間拆除后的結構強度不低于管道的結構強度 2中繼間的外徑應和管道外徑相同; 3 中繼間千斤頂應予以固定，防止旋轉。 4 中繼間的

26、止水橡膠圈應耐磨并能更換。 7.5.3中繼間宜采用組合式密封形式。 7.5.4 中繼間安裝完畢后應進行試頂。 7.5.5 第一道中繼間宜布置在頂管機后方 20 50m 的位置。第46頁 7.5 中繼間 7.5.7 頂進結束后應立即從頂管機向工作井方向逐環拆除，閉合中繼間應按設計要求進行處理。 7.5.8中繼間拆除后應還原成管道，還原后的管道強度和防腐 性能應符合管道設計要求。 7.5.9 鋼管中繼間拆除后，在薄弱斷面處宜加焊內環，兩端焊縫 應平滑。第47頁7.6 觸變泥漿 7.6.1 頂進距離為 500m 以內的，宜采用一根總管和一種漿液注漿。頂進距離大于 500m 的，宜采用二根總管和二種不

27、同配方的漿液。觸變泥漿的材料應選擇經銷化處理的膨潤土泥漿材料。 7.6.2 長距離頂管，應在總管沿線設置中間接力泵站。第48頁 7.7.2 管道頂進時應符合下列要求: 1 初始頂進速度宜控制在 10mm -20mm/min; 2 正常頂進時，頂進速度宜控制在 20mm-30mm/min，出 土量宜控制在理論出土量的 98%- 100%; 7.7.3 管道頂進中應采取以下防磕措施: 1 調整后座主推千斤頂合力中心，用后座千斤頂進行糾偏 2 宜將管道前 3-5 節用拉桿相聯; 3 出洞口士體應進行加固; 4 加強洞口密封可靠性，防止或及時封堵頂管出洞口的水 土流失。7.7 管道頂進和糾偏第49頁7

28、.7.4 管道頂進時應采取以下抗扭轉措施 1 頂管機宜設置限扭裝置;2 在頂管機及每個中繼間設管道扭轉指示針，管道扭轉時 宜采用單側壓重，或改變切削刀的轉動方向進行糾正。7.7.5 防止管道后退的措施拼裝管段時，主推千斤頂在縮回前應對已頂進的管段與井壁 進行臨時固定。7.7.6 頂管偏離軸線時，應按下述原則進行糾偏:1 每頂進一節距離(約 2m -3m) 測量一次頂管機的姿態偏 差，并及時進行糾偏;2 應超前預測糾偏效果及時調整糾偏角度。7.7.7 管道頂進時應根據地面監測數據及時調整頂進參數第50頁 7.7.8 控制和減少沉降的施工措施 1 嚴格控制頂管各項施工參數; 2 頂管機尾部的壓漿孔

29、應及時有效地進行跟蹤注漿，確保 能形成完整的泥漿環套，壓漿時應先壓后頂。管道內的壓漿孔應 及時進行補漿，嚴格控制注漿量及注漿壓力; 3 進行實時監測和信息化施工，監測數據應及時報告，根據 監測數據及時調整施工參數 4 嚴格控制管節滲漏，當出現嚴重滲漏時，應及時補漏; 5 頂管結束宜用水泥漿對泥漿套進行固化。第51頁 7.9.1 管道內應設置通風裝置及有毒有害氣體檢測報警裝置。 7.9.2 送風口宜設在距頂管機 12 -15m 處。 7.9.3 對管徑較小、頂進距離較長的管道，宜采用壓縮空氣送風。 7.9.4 供氣量不應小于每人 25- 30m3/h，出口空氣質量應符合 環保要求。7.9 通風第52頁7.10 供電 7.10.1 頂管施工用電輸出端宜分 3 路，分別供工作井井上供電 系統、井下頂管系統及井內主千斤頂用