机械顶管主顶系统装置

❶ 顶管法的施工设备

构成：顶进设备、掘进机（工具管）、中继环、工程管、排土设备等五部分组成。
1、顶进设备
主顶进系统——主油缸：2～8只，行程1～1.5m，顶力300～1000t/只；
单只千斤顶顶力不能过大：千斤顶、管段、后座材料。
主油泵：32-45-50MPa；操纵台、高压油管。
顶铁：弥补油缸行程不足，厚度﹤油缸行程
导轨：顶管导向
中继间——中继油缸、中继油泵或主油泵。
2、掘进机
按挖土方式和平衡土体方式不同分为：
手工挖土掘进机、挤压掘进机、气压平衡掘进机、泥水平衡掘进机、土压平衡掘进机。
工具管：无刀盘的泥水平衡顶管机又称为工具管，是顶管关键设备，安装在管道最前端，外形与管道相似，结构为为三段双铰管。
作用：破土、定向、纠偏、防止塌方、出泥等功能。
组成：冲泥仓（前）、操作室（中）、控制室（后）设水平铰链和上下纠偏油缸，调上下方向（即坡度）
设垂直铰链和水平纠偏油缸，调左右方向（水平曲线）、泥浆环、控制室、左右调节油缸、上下调节油缸、
操作室、吸泥管、冲泥仓、栅 格、工具管结构
3、中继环
顶管阻力
正面——不变
侧面摩擦力——随顶进距离增大显然，将长距离顶管分成若干段，在段与段之间设置中继环，接力顶进设备可使后续段只克服顶进管段侧面摩擦力即可。按自前至后顺序开动中继环油缸，顶进管道可实现长距离顶进。
中继环——在中继环成环形布置若干中继油缸，油缸行程200mm。
中继环油缸工作时，后面的管段成了后座，将前面相邻管段推向前方，分段克服侧面摩擦力。
4、工程管
管道主体一般为圆形，直径多为1.5～3m。长度2-4m。
中国管道材料类型
钢筋砼管：C50以上，应用最多，用于短距下水道中；
钢 管：列应用第二位，用于自来水、煤气、
天然气等长距离顶管；
钢管、钢筋砼复合管：外钢内砼，用于超长距顶进；
钢管、塑料复合管：外钢内塑，用于强酸性液体
及高纯水输送。
5、排土设备
人工出土——人工挖土时。
螺旋输送机——土压平衡顶管机。
吸泥排泥设备——泥水平衡、泥水加气平衡顶管机。

❷ 顶管施工技术方案

顶管施工技术方案

顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。下面我为大家分享顶管施工技术方案，欢迎大家阅读浏览。

一、顶管工作原理及工艺选择

顶管工作原理：顶管施工是以顶管工作井为起始点，在工作井内安装主顶千斤顶系统提供水平推力，先将安装在导轨上的顶管机头从前墙预留的出洞口破封门推入土中，由机头导向，然后将钢筋砼管跟随机头一节一节地推向前顶进。与此同时，机头挖掘的泥土被不断排出，经水平运输至工作井，再经垂直运输至地面外运弃土。采用24小时连续施工，直至机头进入接收井回收，完成该次顶管管道铺设。

顶管工艺选择：顶管有土压平衡法、泥水平衡法及气压平衡法等多种施工方法，是由顶管工具管(机头)的功能分类而定的。应根据机头穿越的土层性质和地下水情况等因素，选择合适的顶管机头。顶管机头安装在管道的前端，它具有控制顶管方向、挖掘和防止坍方等功能，其外形和尺寸与管节相近。本工程拟选择泥水平衡平衡机头。

二、设备配置和安装

(1)井内顶推设备

1、主顶千斤顶：每套顶进总站配置3台300t油压千斤顶，其中1台备用。

2、组合支架：主顶千斤顶固定在组合支架上，按管道截面左右对称布置。

3、油泵：为保证油压千斤顶行程同步，共同作用，采用1台电动高压油泵形成并联油路向千斤顶供油压。每个千斤顶均备有独立的控制阀。

4、后座承压壁：主顶油缸提供水平推力将管道在土层中向前推进，其反推力作用在后座钢构件上并传递扩散到工作井后壁上。后座结构采用50mm厚钢板(重约2t)，和厚50cm砼墙体组成。后座与工作井后壁之间垫一层5cm厚木板，这样即可将2台油缸的集中顶力传递扩散到工作井壁上。

5、顶铁和分压环：分压环外径、内径与钢筋砼管一致，其长度为50cm，二台主顶油缸的顶推力作用在分压环上，分压环再均匀扩散传递到砼管的后端面。环形顶铁的结构与分压环一样，它的作用是由于油缸的一次行程不足以将一节砼管推顶到位，需要将油缸收回后，在分压环与油缸之间加垫该顶铁结构，然后利用油缸的第二次行程再推，这样反复多次即可将一节大大超过油缸行程长度的砼管推顶到位。本工程1.0m长度的顶铁各两件，采用20cm厚钢板加工而成，重量约1t。

6、中继间的设置及位置

A、 Ø800中继站由10个30T的液压千斤顶组成，总顶力为300t，伸缩量均为30cm，中继间在管道上的分段安放位置，可通过顶进阻力计算确定。

B、 按常规，由于机头前方迎面阻力和管道外壁阻力等不确定因素太多，为留有较大的安全顶力储备，因此第一号中继间应尽量设置在距机头比较近的位置处，一般设置在距机头20m处附近(，后面的中继间再按一定长度布置。本工程每段顶管只需设置一座中继间，即1#中继站。

三、顶管工具管安装

顶管机头维修调试好，运到现场后，被吊放到工作井内导轨上。检查测定机头与轨道是否平衡、吻合，机头的前后端中心方向和相对高差小于2mm，然后对机头的油路、泥浆和操纵系统等设备进行逐一连接，各部件连接牢固，不得渗漏，安装正确，并对各系统进行认真检查和试运行。

四、工作井地面设施

1、膨润注浆系统：包括膨润土拌合池、压浆泵、管道等。对于长距离顶管，泥浆泵的泵压能力要求更高，压力不得低于3Mpa。

2、弃土泥浆池：采用泥水平衡，井上地面需设置弃土泥浆池。弃土泥浆经过泥浆泵送入泥浆车运到政府指定地点排放。沉淀池设置两个连在一起的循环过滤池。单个泥浆池内空尺寸为长10m，宽5m, 高度为2m,四周井壁采用750mm砖砌墙体，采用Mu100的砖，M10水泥砂浆砌筑，内外抹20mm厚的水泥砂浆;井底采用30cm厚的C15混凝土基础底板。

3、蓄水池：采用泥水平衡，机头前方需要大量水供高压水破土，需在地面上建造一蓄水池，蓄水池内空尺寸为长5m，宽5m, 高度为2m,四周井壁采用750mm砖砌墙体，采用Mu100的砖，M10水泥砂浆砌筑，内外抹20mm厚的水泥砂浆;井底采用20cm厚的C15混凝土基础底板。

4、高压油泵站：包括高压油泵、油管、油箱、限压阀、溢流阀和压力表等指示保护装置。选用1台50Mpa高压油泵，液压系统设备安装完毕后要进行试车，使用过程中定时检修维护，及时排除故障。

5、空压站：是向管道内及机头供气，以确保管道内工作人员的呼吸安全和气仓内带压条件。由空压机生产压缩空气，通过净化后输入管道内。采用1台3m3的空压机。

6、泥浆站：包括压浆泵、搅拌机、泥浆池、管道、压力表和阀门等，用以向管道内供应减阻泥浆。共配置1台压浆泵(0.8Mpa)。

7、起重设备：选用一台25吨汽车式起重机。

五、顶管出洞

当井内、井外的准备工作全部完成后，可将机头吊放到井内导轨上，调整好方向，开始顶管的出洞，工作井壁前墙有机头及管道出洞的预留洞口。由于地下水位比较丰富，为防止井外水土从预留洞口与机头外壁之间的缝隙流入工作井内，预留孔洞与管道间取消常规的密封装置而改用动密封装置。

1、洞口密封结构：出洞口密封结构的作用是阻止在顶管过程中泥水从管节与洞口间的间隙流入井内。由于地下水位较高，改一般性的密封结构

根据管道中心线与井壁预留孔的位置，制作一个双层钢结构的内套环，套环内圈设有多层橡胶止水带，止水带之间填充黄油，套环安装在预留孔与管节之间，外围焊接在孔的预埋钢板上，内圈橡胶紧贴管节。

2、破墙的出洞：当机头前端进入洞口密封圈后，即可破墙出洞。工作井预留洞口已用钢封门临时封堵，在顶前采用气割按水平方向一点点地将封门割除，然后将机头推进，切入土体中，随后即可进行正常顶管施工。为保证顶管机头出洞的万无一失，除采用大管径井点外，应事先对洞口周围一定范围内的土体进行双液注浆压密，更有效地防止外侧的水土进入工作井。双液注浆压密范围为：长2m×宽4m×深6m。

3、方向监测：顶管出洞方向控制得好，整条管道才有可能顶好，顶管出洞不好，整条管道都难于顶好，故必须严格控制顶管出洞精度，采用跟踪测量，随时调整机头出洞的方向及高程偏差。

六、顶进施工

A、当工具管顶入沉井前壁外的土体后，留其尾部约30cm长搁置在导轨上，收回千斤顶活塞杆，卸走顶铁，安装管节和分压环，开始进行管道的顶进施工。

B、为实现有一次能顶进80m的距离，本工程拟采用下述两项技术措施：第一、在管壁外压注触变泥浆，形成一定厚度的泥浆套，利用触变泥浆的润滑作用，以减少顶进阻力;第二、采用中继间接力顶进技术，实行分段逐次顶进。

C、注浆减阻：压注触变泥浆填充管道的外周空隙，是减小地层损失控制地面沉降，减小顶进阻力实现长距离顶管的重要措施。对顶管机头尾端的.压浆，要紧随管道顶进同步压浆。为使管道外周形成的泥浆始终起到支承地层和减阻作用，在后续管道的适当点位，还必须进行跟踪补浆，以补充在顶进中的泥浆损失量。压浆所用设备有：①注浆泵(螺杆泵，排量1000L/min，压力3Mpa);②搅拌器;③注浆管道(主管φ50mm钢管，支管φ25mm);④管道阀门和压力计。所用的触变泥浆是由膨润土、水和掺合剂按一定比例混合而成。施工现场按重量计的触变泥浆配合比为：水：膨润土=8:1，膨润土：CMC=30:1，本工程拟购置膨润土袋装复合材料，在现场施工加水拌和。压浆量为管道外围环形空隙的1.5倍，压注压力根据管顶水压力而定。

七、测量与纠偏

①顶管测量控制

测量控制网及井下测量平台的建立：开工前根据设计图纸和业主提供的测量控制点，在工作井周围布设一个高精度的测量控制网，设置临时水准点。按设计要求在地面定出管道中心线，并在工作井的两端放设中心线桩，并按照设定的管道中心线和工作井井位建立地面与地下测量控制系统。控制桩设在不易扰动，视线畅通便于校核的地方。

在顶进工作井内的顶管轴线上，靠近后靠背处，设置测量平台，其上设置由地面水准点引入的临时水准点，在交接班时进行仪器高程的校对与调整。顶进轴线由设计管道中心通过经纬仪或挂垂线的方法引入井内的，并在井内布设2—3个后视点，以便相互校核。设置的井下测量平台必须稳固，不与管道、设备、后靠背接触，不受顶管操作的影响。

②顶管轴线与标高测量

顶管方向和管轴线偏差采用激光经纬仪测定，以控制掘进机的定线准直。测量方法是将激光经纬仪设备在井下测量平台的起始点，对准设在管内测点的激光靶板，激光经纬仪发射的激光束偏离光靶中心的距离，即为顶管轴线的偏差值，但方向相反。顶管标高采用水准仪测定。

③顶管地面测量控制

顶管施工地面或多或少会产生沉降，关键是要随时进行沉降观测并采取有效的措施。一般是在顶管轴线上每间隔10米设置一组沉降观测点进行定点定时观测，发现有较大的沉降就应进行处理。处理方式是采取地面注浆的方式，处理面积按测量情况确定。

④顶管纠偏

管道是否沿设计管轴线顶进，是靠测量方法进行检查，管道轴线位置偏差采用经纬仪测量检查，管道内底高程采用水准测量。

管道在顶进过程中所发生的偏差，是通过操纵机头内的纠偏千斤顶组来调整机头方向完成偏差。

纠偏时应做到在顶进中纠偏，采用小角度分次逐步纠偏，做到勤测、勤纠。

⑤轴线和高程控制标准

执行有关规范的标准。

❸ 顶管施工时需要借助哪些工具

顶管施工时需要的主要设备有：顶管机、主顶系统、穿墙止水环、泥水系统、触变泥浆系统、测量系统、纠偏系统、中继间等。
1.顶管机
顶管机的功能：
① 切土搅拌均匀；
② 控制顶升方向。
2.主屋面系统
主顶升系统装置由后座垫铁、导轨、千斤顶和千斤顶支架以及后座泵站组成，用于完成管道的推进。
3.穿墙止水环
在工作井预留开口处设置穿墙止水环，防止地下水、泥浆、砂和触变性泥浆从管接头与止水环之间的缝隙流入工作井。当地下水丰富、压力较高或管道埋深较深时，可将压板加工成扭曲接头，以防止止水橡胶因地下水压力而翻出。
4.泥浆系统
①泥浆排水系统主要设备：包括进出口泥浆泵、泥浆管、泥浆水处理装置、泥浆水箱等。
②污泥排放系统有两个功能：排放土壤和平衡地下水。
5.触变泥浆体系
①主要设备：由拌浆、灌浆、管道等组成。
②功能：减少顶管过程中管接头与土壤之间的摩擦。
6.测量系统
①测量系统的主要设备：激光经纬仪、测量靶和监视器。
②测量系统功能：在顶管施工过程中，监测和显示顶管机的轴线偏差。
7.纠偏系统
①主要设备：由纠偏千斤顶、油泵站、位移传感器、测斜仪等组成。
②功能：顶管施工时控制顶管机前进方向。
8.中继室
①主要设备：由小型千斤顶、液压泵站和壳体组成。
②继电器室功能：将整个管路分段推进，以减小主推力。
拓展资料：人工顶管是一种非开挖施工方法，是一种无开挖或少开挖的铺管施工技术。顶管法是利用工作坑内顶管设备产生的顶管力，克服管道与周围土壤的摩擦，按设计坡度将管道推入土壤中，并运走土方。将一段管道顶入土层后，应继续顶入下两段管道。其原理是借助主顶轴油缸、管道室和继电器室的推力，将工具管或掘进机从工作坑穿过土层推至接收坑。管道沿着工具管或掘进机，埋在两个坑之间。