机械顶管主项系统装置

『壹』 什么是顶管施工

1、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。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。

一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。

2、盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌。

同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。

(1)机械顶管主项系统装置扩展阅读：

工作原理：

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。

顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。

『贰』 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。

『叁』 顶管机的工作原理十分的简单有哪些注意事项

注意事项

一、拆装

拆装顶管机的目的主要是为了停工后的转场、维修保养，并为新的施工任务做好准备。顶管机完成管道施工任务后，应把延伸轨道铺设好，用主项液压缸把旋转挖掘系统推出作业面到基坑处停放好。

拆卸前，一定要搭建工作平台和防护拦杆，钢壳两侧圆形坡上还需安装踏板，以防工作人员从上面滑下来。

拆卸时，首先要把测量仪器的接线和组装的零件拆下来，然后拆除旋转挖掘系统的总电缆和容易损坏的传感器（如报警和测量定位传感器等）。拆卸时一定要按电器拆装规范进行。在完，或上述拆卸工作后，应将旋转挖掘系统整体吊出基坑，拉运到检修地点。

顶管机其他工作系统的拆装，应当按照不同系统如：主顶系统、土输送系统、注浆系统、电气系统等的折装要求进行。

二、更换切削头

旋转挖掘系统在每次拆卸时；都要更换磨损严重超标的切削刀头，并根据将要施工地层的土质条件选择切削刀头的形状、材质，安排切削刀头的布置方式。切削刀头分为刀柄和刀尖2部分，刀柄的材质多为经过热处理的中碳钢，刀尖的材质多为硬质合金或工具钢。

在切削刀盘上除装设切削刀头外，还在超出切削刀盘直径的圆周方向设置了超挖刀、仿形刀等切削刀头。采用超挖刀的目的是减少旋转挖据系统外壳的磨损和提高操纵性，即减少顶管机的偏摆和推进阻力。缺点是增加了背衬水泥砂浆的灌注量。

三、切削刀盘的维护修养

每次拆、装旋转挖掘系统时，都要检查、保养、修理切肖刀盘的土砂密封件，并做好各部轴承的润滑工作。为了防止土砂、泥水等侵入切削刀盘的轴承，在切削刀盘旋转轴与座孔之间装有数道士砂密封件及轴承润滑装置。

土砂密封件的结构需要依据覆盖层深度、地下水压力、添加剂压力、工期长短、管道长度、密封件安装位置、密封层数及润滑方式等因素确定。

四、切削刀盘的扭矩检测

在对旋转挖掘系统完成大修或技术改造后，要对切削刀盘扭矩进行检测。切削刀盘的扭矩要根据地质条件以及旋转挖掘系统型式、构造和直径等因素确定。

一般需要考虑以下几种要素；切削土壤、砾石等的切削阻力矩；切削刀盘与土壤的摩擦阻力矩；土砂的搅拌、提升阻力矩；轴承摩擦阻力矩；密封摩擦阻力矩；减速机的机械摩擦、传动等阻力矩。

(3)机械顶管主项系统装置扩展阅读

工作原理

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。

顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。

施工工艺

1、机头选型：

根据地质报告，并结合的施工经验，顶管机头决定采用气压平衡网格（水冲）式机头进行施工。该机头在顶进过程中，通过气压平衡正面土压稳定机头，减少外部土体对周围地面的影响。

2、顶进设备及顶进工艺

（1）主顶：

采用4台200吨/台千斤顶作为主顶，千斤顶行程为1.4米。千斤顶动力由油泵提供。千斤顶后端用道木和分压环将反力均匀作用于工作井，前端顶进分压环，顶铁将顶力传至管节。分压环制作具有足够的刚性，与管端面接触相对平整，无变形。

（2）中继间：

在长距离顶进过程中，当顶进阻力超过容许总顶力时，无法一次达到顶进距离时，须设置中继间分段接力顶进。本顶管工程在顶进长度超过100米时，考虑在机头后设置一只中继间，并采用触变泥浆注浆工艺。

中继间由前壳体、千斤顶及后壳体组成。前壳体与前接管连接，后壳体与后接管连接，前后壳体间为承插式连接，两者间依靠橡胶止水带密封，防止管道外水土和浆液倒流入管道内。

每只中继间安装10个、每个顶力为30吨的千斤顶，千斤顶沿圆周均匀布置。千斤顶的行程为28厘米，用扁铁制成的紧固件将其固定在前壳体上。钢壳体结构进行精加工，保证其在使用过程中不发生变形。中继间壳体外径与管节外径相同，可减少土体扰动、地面沉降和顶进阻力。

当管道顶通以后，拆除千斤顶及各种辅件，外壳与管节内壁之间的间隙用细石混凝土填充。

（3）接口：

管节接口主要由外套环（钢套环）橡胶止水带和软土衬垫组成。钢套环在加工处至现场运输吊装过程中不能变形，接口不损坏，以确保管节在对接过程中，橡胶带不移位、不翻转，确保管节的密封性。同时，钢环套在进场前还必须做好防腐处理。

橡胶止水带应保持清洁、无油污，并存放在阴暗处，防止老化。施工中，将橡胶止水带用强力胶水粘贴于混凝土管口凹槽处，并粘贴牢固，在管节对接前涂无腐蚀性润滑油以减少摩阻，防止止水带翻转、移位和断裂。

软木衬垫采用多层胶合板（厚度1cm左右），将其夹于前后管节钢套环间，以均匀管节间的相互作用力，减少接口损坏。管道顶通后，管道须作内接口处理，将管节间的胶合板凿至同样深度（深度2～3cm即可），并用沥青弹性嵌缝膏或水泥砂浆抹平。

（4）注浆工艺：

在长距离（大于100米）管道顶进过程中，必须采用注浆工艺，利用触变泥浆套减少顶进过程中管壁与土体之间的磨擦力，并填充流失的土体，减少土体变形、沉降和隔水。

触变泥浆由膨润土和水搅拌而成，配合比为1：8。触变泥浆经搅拌后存入储浆箱，通过注浆机经管道输送至混凝土管注浆孔，注入土体形成泥浆套。

参考资料来源：网络-液压顶管机

参考资料来源：网络-顶管施工

『肆』 顶管施工注意事项顶管施工每米多少钱

顶管施工其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后,埋设在两坑之间。那么,顶管施工注意事项有哪些?顶管施工每米多少钱?我们一起来了解一下。
一、施工注意事项
①工作井作为顶管机的工作场地,须满足裂闷顶管过程中结构的稳定安全,且截面设计须满足顶管千斤顶、后背尺寸要求。在沉井施工过程中,重点监控沉井的终沉阶段,尤其是在地质条件不好的情况下。对施工过程中出现的问题,应及时进行分析和纠偏,保证沉井下沉和干封底的质量。
②在顶管施工前,要作好扎扎实实的技术交底和安全交底工作。让施工人员除了掌握顶管操作技能和注意事项外,还应掌握处置涌水、流砂等突发事件的方法。必须按照设定的管道线与顶管工作井、接收井建立地面与地下测量控制系统。当顶管顶进长度较长时,必须保证通风机械的正常运转,以确保管内通风良好,避免安全事故。接口顶合时,应保证平整对中顶入,橡胶止水圈应均匀挤压到位,接口钢套环或承插口管壁密贴,木垫板无松动脱落,接口间隙均匀一致。
③顶管出洞前,必须进行以下的控制,确保顶管顺利出洞。A对顶管整个系统的安装,单机调试进行全面检查,并进行设备联运调试。B检查洞口橡胶止水圈的安装是否牢固,尺寸是否准确,是否能完全封堵机头与洞口空隙。C检查洞口前方的土体是否正采取了加固措施,洞简告口前方是否建立了沉降监测。机头出洞时,顶进操作应谨慎平稳匀速推进,首节管出洞口后应立即开始均匀压注触变泥浆。在管节出洞10～20m范围内,检查并督促施工员将切土、出泥、顶速、土压、轴线、标高等施工参肆咐弯数逐渐调整至正常状态。
二、顶管施工每米多少钱
A:顶管施工的工同,地质不同,工程量不同,区域不同,价格也不同。通常情况下,投标是按你所在地的市政定额预算套,然后下浮20%基本上就是市场价了。如果是单指施工。区域差价,地质情况,施工工艺的不同。价格相差很大。
B:关于施工价格主要和工程量,地质情况有关。还有区域不同价格不同,以总量为100米来计算,施工价格(包工包机械)大概价格在2500元/米左右。
C:非开挖顶管工程要根据顶管直径和长度以及地质情况和周边环境确定,一般情况下每米(包括材料)6000元以上。
D:顶管的价格高低,主要是与所采用的工艺,地质情况,工程量的大小有关。施工价格应该在4000元/米以上。