人机对顶非开挖埋管施工工艺

1工法特点与适用范围

1.1工法特点

（1）该工法采用人工掘进顶管和机械掘进顶管对向同步进行非开挖埋管施工，施工作业面从一处增加至两处，能大幅提高施工效率。

（2）在两个作业面顶进相遇之后，采用机械设备继续进行顶进，而人工掘进的部分回退取出机械设备，能减小开挖面积，并减小对既有设施造成的破坏，满足绿色施工要求。

（3）采用液压设备与人工进行掘进，施工中不会产生太大的噪声，与环保要求相符合，能将施工对周边居民正常生活造成的影响降至最低。

1.2适用范围

该工法适用于黏土地层、风化岩石层以及在地下水位线以上的砂层、粉土层的内，管井大于DN1000的混凝土管道顶进施工；对顶进过程中机械刀头发生不可修复故障，无法继续切削土层施工时，也是非常有效的非开挖救援措施。

2施工工艺操作要点

2.1工作井施工

采用RTK测量系统准确放出两个工作井的具体位置，结合地质勘探报告标示的地质接头特点，顶管工作井以地质情况为依据，结合设计要求采用拉森钢板桩或钢筋混凝土形式，机械掘进工作井尺寸为11.5m×8.5m，而人工掘进工作井的尺寸为9.5m×7.5m，具体的工作井尺寸需要以设备、管道管径与作业空间为依据确定。

2.2顶进施工

（1）出洞

通过水位观测孔对洞口外端实际降水效果进行检查，确认能否达到相关要求；洞口止水圈和接头外壳之间的环形间隙应保持均匀和密封，没有泥浆渗流；经检查确认洞外地面没有明显的沉降现象后，即可将封门拆除。在出洞之前检查所有设备，确定其能否正常工作，同时还要做好联动调试，经调试确认无故障后，即可准备出洞。若发现问题，应立即调整、维修或进行更换。

（2）顶进

掘进系统正式起动后，应使液压泵组中液压油充足；液压油软管与泥浆管路中所有接头都应可靠，且接口对号；操纵台上每个控制开关都要处在空挡或者是停止的位置；每一条电缆与电气配线的连接都必须牢靠；供电电源要与规定值相符；电动机回转方向准确无误。

（3）过程测量与方向控制

出洞之后，每顶进完成30cm都要进行至少1次测量；在正常顶进过程中，每顶进完成0.5cm都要进行至少1次测量；在进入到接收工作井之前30cm应适当增加测量次数，每顶进完成30cm都要进行至少1次测量；每个顶程结束后必须全线复测其水平轴线和高程、绘制管道顶进轨迹图并由施工质监人员检查复核。

机头处安装了方向诱导装置，能使纠偏变得十分简便，现场操作人员仅需通过适当的纠偏使激光点始终处于光靶正中心便可。此外要制定严格的放样复查制度，同时做好相应的原始记录。

顶进纠偏可采取调整纠偏千斤顶的办法进行编组操作，若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩方法；反之亦然，如同时有高程和方向偏差，则先纠正偏差大的一面。发生较大偏差要分析发展趋势，采用分次逐步纠正，勤调微纠。

（4）回顶退管

机械与人工掘进作业面一同相向顶进，如果作业面之间的距离为管径的3~5倍，则人工掘进停止，但机械作业应继续进行；如果作业面之间的距离为管径的1~2倍，则机械作业停止，人工掘进应继续进行，直到贯通以后人工掘进作业停止，所有人员撤出，机械掘进设备没有施工动作，至继续进行顶进，直到人工掘进段管道和机械掘进机头部由人工掘进工作井退出，退出的管道转运至机械顶管作业工作井内，继续顶进，完成顶进工作。

2.3注浆加固

顶力控制关键在于尽可能减小顶进时的阻力，而要想减小顶进时的阻力，最常用也是最有效的办法就是注浆。注浆必须严格执行相关操作规程，安排专人负责操作，质量员应严把质量大关，切实保证注浆质量。

3质量控制

（1）顶管质量检查项目、方法和允许偏差如下表所示。

顶管质量检查项目、方法和允许偏差

 

（2）除设置一名专门的技术负责人外，每道工序都必须有专职人员，在工程施工开始前做好书面交底工作。

（3）对每道工序都应予以严格把关，在工作井施工完成后，检查槽道、千斤顶安装位置与千斤顶和后背墙实际垂直度，经检查确认合格后才能开始下一道工序的施工。

（4）为了对加固注浆时的注浆压力予以严格控制，需在注浆施工中借助专门的数控设备。

（5）对所有进场原材料予以严格把控，特别是顶管管材，如果质量不合格，一律予以退场。

4安全措施

（1）现场负责人为吊装现场清理出工作场地，清除或避开起重臂起落及回转半径内的障碍物。

（2）操作人员在作业前对工作现场环境、行驶道路、架空电线、地下管线及构筑物分布情况进行全面了解，确保无问题后再进行顶进作业施工。

（3）机械操作人员持证上岗，指挥人员与操作人员密切配合，执行规定的指挥信号。

（4）吊装机械作业时，起重臂和重物下方不得有人停留。顶进、注浆作业时，工作井及管道内严禁人员进入。

（5）重物起升要平稳，下降速度要均匀，不能突然制动。吊装物不长时间悬挂在空中，作业中遇突发故障，立即将重物降落至安全地方。

（6）起重机远离加空输电线路及高压线，机械的任何部位与架空电线路及高压线的安全距离符合以下规定：水平距离大于6m，垂直距离大于7m。

（7）吊装时设专人定点收听天气预报，当遇雷雨天气时，停止吊装作业，并做好雷雨天气前后的防范检查工作，雷雨过后作业前，先试吊钩，确认制动灵敏可靠后再进行作业。

（8）特种作业人员应当持证上岗。

5效益分析

（1）经济效益。相较于常规方法，能提高施工效率，缩短工期，减少成本。通过对柳青河第二污水处理厂配套管网天津路段顶管施工和国际生态城污水处理厂配套管网过临东线施工过程分析测算，人机对顶非开挖埋管施工工法比传统顶进方法每延米缩短顶进时间30%，工程成本降低12%。

（2）社会效益。能在缩短工期的同时减小既有设施拆除与开挖面积，减少对土地资源的占用，同时能有效保证顶进质量，加快效率，减少成本，还能为其他施工方法的革新提供成功经验。

（3）采用该工艺无须开挖对顶位置，对节约土地资源十分有利，还能为城市建设与既有设施保护提供良好条件。当应用在城区老旧给排水管道设施改造过程中，能减少拆迁和局部开挖，减少对既有设施的破坏。

 

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