顶管三点一线施工工法

摘要

本发明公开了顶管三点一线施工工法，包括：（1）施工准备及工具配置；（2）顶管井开挖和周边围蔽施工；（3）确定顶管井壁的两侧中心点并连线；（4）在连线上取三个点投影到顶管井内，并连接三点构成投影线；（5）用激光墨线仪将投影线引到顶管管道内；（6）进行顶管施工。本发明运用两个管井确定一条直线，取直线上三个点投影到顶管井内，投影的三点形成一条直线，运用激光墨线仪投影出十字线的纵向线与投影线相重合，横向线与顶管的左右象限点重合，十字线的中点与顶管管道的中点重合，确保顶管施工路径正确，防止顶管在进管时发生偏移，提高了顶管施工的精确度。

说明书

技术领域

本发明涉及顶管施工方法，具体为顶管三点一线施工工法。

背景技术

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。

在顶管施工中，地下暗挖施工和顶管过程不容易保证路径在一条直线上，如果路径弯曲，顶管在暗挖和进管时会发生偏移，降低了顶管施工的精确度，还会因顶管偏移而产生二次扰动而破坏了地下土地资源。

发明内容

本发明的目的是充分利用原有结构条件，运用两个管井确定一条直线，取直线上三个点投影到顶管井内，投影的三点形成一条直线，再运用激光墨线仪投影出十字线的纵向线与投影线相重合，横向线与顶管的左右象限点重合，十字线的中点与顶管管道的中点重合，确保顶管施工路径正确，防止顶管在进管时发生偏移，提高顶管施工的精确度。

本发明通过下述技术方案实现：顶管三点一线施工工法，运用两个管井确定一条直线，取直线上三个点投影到顶管井内，投影的三点形成一条直线，确保顶管施工路径正确，包括以下步骤：

(1)首先进行施工准备及工具配置，所述工具包括：用于在顶管井上确定投影点的全站仪；用于将投影线引到顶管管道内的激光墨线仪；用于确定顶管井中点的钢卷尺；用于在顶管井上做标记的墨斗；用于将连接线上选取的三个点投影到顶管井内的吊线锤；相当于连接线，用于连接顶管井壁两侧的两个投影点的白色透明塑料线；

(2)然后进行顶管井的开挖和周边围蔽施工；

(3)顶管井挖好后，在顶管井两个侧壁中心各确定一个用于确定顶管顶进方向的点，并用白色透明塑料线将两个点连成一条直线；

(4)在连接线上取三个点投影到顶管井内，将投影后的三个点连接形成投影线；

(5)在顶管井内架设激光墨线仪，将投影线引到顶管管道内；

(6)进行顶管管道的顶进施工作业。

首先进行施工准备及工具配置，其中施工准备包括：

a)编制说明及依据：相关法律、法规、规范性文件、标准、规范及图纸(国标图集)、施工组织设计等。

b)顶管三点一线施工特点、管井平面布置图及顶管路径位置图、施工要求和技术保证条件，具体明确顶管的尺寸和厚度，管道底部标高，千斤顶的型号，地勘报告等情况等。

c)施工计划：施工进度计划、材料与设备计划等。

d)施工工艺技术：顶管三点一线施工方法、工艺要求、材料的力学性能指标、构造设置以及检查、验收要求等。

e)施工安全保证措施：顶管三点一线施工管理人员组织机构、施工技术措施、施工应急救援预案。

f)劳动力计划：包括专职安全生产管理人员、特种作业人员的配置等。

其中，顶管施工方法的选定应根据施工沿线的地形、工程和水文地质、交通状况、地上建筑物、地下管线和有无地下障碍物等实际情况和对地表变形控制的要求综合考虑后作出选定，必须确保安全，保证质量，经济适用，节约用地。顶管的施工顺序应从整个排水系统考虑，一般宜从下游开始，在进行起始掘进段顶管时，应选择施工条件较好、技术风险较少，顶程较短的地段进行，同时作必要的现场技术数据的测试和分析工作，以便了解地下实际土质，适应施工环境，掌握顶管设备运转规律，合理组织操作人员，通过起始掘进段的顶进小结，进一步调整各项施工技术参数，优化下一步顶管施工工艺。所有顶管设备必须经过维修保养，经检验合格后方可运入施工现场。在进入工作坑安装时必须进行单机和整机联动调试，在顶进中必须贯彻例行保养制度。应按保证工程质量、安全、文明施工、保护地面建筑物与地下管线、维持道路交通等要求，根据不同工程地质、水文地质与施工环境和条件合理选择顶管机头。

值得注意的是，之所以选择三个点进行投影，众所周知，两点确定一条直线，投影到顶管井内的三个点可以确定三条直线，如果三条直线没有共线，则说明确定投影点的时候有误差，需要重新投影，所以可以避免投影时的误差，提高精准度，而且若选取三个以上的点进行投影，其原理和取三个点进行投影是一样的，因此本发明并不局限于选取三个点进行投影，选取三个以上的点同样在本发明保护范围内。

进一步地，所述步骤(2)中周边围蔽的施工包括：施工围蔽上设立施工警示牌和交通导向牌、在施工场地搭设隔音棚、施工现场实行硬地化。其中本工程施工管线两侧及工作井、检查井位置采用全围蔽施工，工地内设置的施工临时设施如现场办公室、生活、生产用临设等应张挂明显标志，保证明亮整洁，施工围蔽上设立施工警示牌和交通导向牌，夜间挂警示灯，并保证施工沿线在夜间有足够的照明设施；施工期间，根据监理工程师、业主或当地政府要求，在要求的时间和地点，提供和维持所有的照明灯光、护板、围蔽、栅栏、警示信号标志和值班人员，对工程进行保护和为公众提供安全和方便；施工期间采取有力措施保证沿线单位、居民的出入及道路的畅通进行原有路口范围的路面施工时，先设置临时便道，以确保出入口和道路的畅通和安全；加强施工路口的安全设施，配置醒目的道路安全警示标牌，确保道路施工安全。

对于噪音的控制：给备用发电机和锯木机搭设隔音棚，尽量降低发电机和锯木机在使用过程中所发生的噪音污染；夜间不进行施工作业，因工程技术、质量的需要，工作时间需延至夜间时，报建设行政主管部门及监理部门批准后才能延长作业时间；不在夜间使用噪音大的施工机械。

对于防止空气污染(防尘)的控制：合理安排施工作业面及布置临时设施。为将施工对周围环境的影响降至最低，石屑稳定层采用拌和站集中拌和，砼采用商品砼。运料车用帆布和盖套等物品遮盖，易于引起粉尘的细料堆，给予适当遮盖或洒水；施工现场实行硬地化，工地大门内外通道、临时设施室内地面、材料堆放场地、加工场等地面修15cm厚水泥稳定层，四周设置良好的排水渠道；所有施工机械做好检修工作，安排专人负责施工道路的洒水工作，保证场地湿润，降低粉尘污染；以上措施由项目经理负责贯砌落实，由单位稽查小组负责检查。

进一步地，所述步骤(3)中顶管井壁两侧中心点通过将全站仪架在一个顶管井的中点上，镜头照准另一个顶管井的中点来确定。使用全站仪确定顶管井壁中心点，相比于现有的人工标尺测量的优点是既可以精确地通过光线进行定位，误差相对要小得多，又方便测量，因为本身顶管井就属于挖掘出的深坑，使用标尺很难把握顶管井边缘的界限，在两个侧边都使用标尺进行测量的话，相当于两侧都会产生误差，使得误差进一步扩大，而全站仪采用光学定位，利用光线明显比人工标尺测量要精确的多，对于防止顶管在进管时发生偏移有很好的规避效果。

进一步地，所述步骤(4)中将连接线上所取的三个点投影到顶管井内的步骤包括：

(4.1)将吊线锤上的吊线一端固定在连接线所选取的点上，垂放吊线锤；

(4.2)待吊线锤稳定后，在顶管井内吊线锤锤头正对的位置上用墨斗进行标记。

进一步地，所述步骤(5)中激光墨线仪将投影线引到顶管管道内时，运用激光墨线仪投影出的十字线的纵向线与投影线相重合，横向线与顶管的左右象限点重合，十字线的中点与顶管管道的中点重合。激光墨线仪投影出的十字线，即为顶管进管时的中心点，十字线的纵向线和投影线重合，投影线为顶管进管时的前进方向，通过光学方式将欲进管的方向标注到顶管管道内，可以很好地确保管道在进管方向正确，大大提高了施工的精确度，避免二次返工。

进一步地，所述步骤(6)中顶管管道的顶进施工作业时需要监控的参数包括：顶管掘进机推出洞口0.8～1.0m的土层内的压力值、顶进过程的出土率、管道顶进过程中心轴线的偏移量、地面沉降值。

测定实际土层中的压力值：顶管掘进机徐徐推出洞口0.8～1.0m的土层后停止顶进，静等20h后，观察顶管掘进机土层压力表上的值，若此时值与计算值不符时，以实际测定值为准，对原来计算的推进压力控制值和总推力值进行相应的调整。

出洞时管道顶迸方向控制：机头后的两节混凝土管与掘进机头采用刚性连接以提高顶进时的直线度。

顶进控制参数：

①出土控制：顶进时出土率控制值95％～98％，根据实际情况及时调整，用顶进油缸的伸出长度来计量出土，即顶进油缸伸出75mm，出土约0.48m³。

②轴线控制：管道每顶进250～300mm时测一次中心轴线，若一发现偏移趋势就进行纠偏，当偏移量≥20mm时，立刻停止顶进，查明原因有措施保证后再顶进，确保顶管轴线的正确，勤测勤纠。

③土压力值控制：为实测土压力值的±20kPa。

④沉降控制：根据地面沉降监察反馈信息及时调整土压力控制值、出土量与顶迸速度，若发现沉降值超标，立即停止顶迸，查明原因，采取相应措施后才能重新顶进，确保地下管线与地面建筑物安然无悉。

本发明与现有技术相比，具有的优点及有益效果为：

(1)本发明运用两个管井确定一条直线，取直线上三个点投影到顶管井内，投影的三点形成一条直线，运用激光墨线仪投影出十字线的纵向线与投影线相重合，横向线与顶管的左右象限点重合，十字线的中点与顶管管道的中点重合，确保顶管施工路径正确，防止顶管在进管时发生偏移，提高了顶管施工的精确度；

(2)本发明的施工过程简单，不需要过多的劳动力，避免了地下土地资源因顶管偏移而产生二次扰动，对于环境的保护和成本的节约有很好的促进效果；

(3)本发明的工法在施工过程中对周围环境及居民的影响很小，避免了施工场地的脏乱现象，施工过程规范，并且施工监控过程严格，精确度高。

附图说明

图1为本发明的施工工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。

实施例：

本实施例关于顶管三点一线施工工法，运用两个管井确定一条直线，取直线上三个点投影到顶管井内，投影的三点形成一条直线，确保顶管施工路径正确，包括以下步骤：

(1)首先进行施工准备及工具配置，所述工具包括：用于在顶管井上确定投影点的全站仪；用于将投影线引到顶管管道内的激光墨线仪；用于确定顶管井中点的钢卷尺；用于在顶管井上做标记的墨斗；用于将连接线上选取的三个点投影到顶管井内的吊线锤；相当于连接线，用于连接顶管井壁两侧的两个投影点的白色透明塑料线；

(2)然后进行顶管井的开挖和周边围蔽施工；

(3)顶管井挖好后，在顶管井两个侧壁中心各确定一个用于确定顶管顶进方向的点，并用白色透明塑料线将两个点连成一条直线；

(4)在连接线上取三个点投影到顶管井内，将投影后的三个点连接形成投影线；

(5)在顶管井内架设激光墨线仪，将投影线引到顶管管道内；

(6)进行顶管管道的顶进施工作业。

首先进行施工准备及工具配置，其中施工准备包括：

a)编制说明及依据：相关法律、法规、规范性文件、标准、规范及图纸(国标图集)、施工组织设计等。

b)顶管三点一线施工特点、管井平面布置图及顶管路径位置图、施工要求和技术保证条件，具体明确顶管的尺寸和厚度，管道底部标高，千斤顶的型号，地勘报告等情况等。

c)施工计划：施工进度计划、材料与设备计划等。

d)施工工艺技术：顶管三点一线施工方法、工艺要求、材料的力学性能指标、构造设置以及检查、验收要求等。

e)施工安全保证措施：顶管三点一线施工管理人员组织机构、施工技术措施、施工应急救援预案。

f)劳动力计划：包括专职安全生产管理人员、特种作业人员的配置等。

其中，顶管施工方法的选定应根据施工沿线的地形、工程和水文地质、交通状况、地上建筑物、地下管线和有无地下障碍物等实际情况和对地表变形控制的要求综合考虑后作出选定，必须确保安全，保证质量，经济适用，节约用地。顶管的施工顺序应从整个排水系统考虑，一般宜从下游开始，在进行起始掘进段顶管时，应选择施工条件较好、技术风险较少，顶程较短的地段进行，同时作必要的现场技术数据的测试和分析工作，以便了解地下实际土质，适应施工环境，掌握顶管设备运转规律，合理组织操作人员，通过起始掘进段的顶进小结，进一步调整各项施工技术参数，优化下一步顶管施工工艺。所有顶管设备必须经过维修保养，经检验合格后方可运入施工现场。在进入工作坑安装时必须进行单机和整机联动调试，在顶进中必须贯彻例行保养制度。应按保证工程质量、安全、文明施工、保护地面建筑物与地下管线、维持道路交通等要求，根据不同工程地质、水文地质与施工环境和条件合理选择顶管机头。本实施例所需要的劳动力组织情况如表1所示，

表1劳动力组织情况表(单位：工日/100㎡)

序号工序名称技工人数普工人数1放线挖土2/2做工作井143顶管定位214顶管施工24

所选用的仪器的具体规格和主要技术指标如表2所示，

表2主要仪器用表

所述步骤(2)中周边围蔽的施工包括：施工围蔽上设立施工警示牌和交通导向牌、在施工场地搭设隔音棚、施工现场实行硬地化。其中本工程施工管线两侧及工作井、检查井位置采用全围蔽施工，工地内设置的施工临时设施如现场办公室、生活、生产用临设等应张挂明显标志，保证明亮整洁，施工围蔽上设立施工警示牌和交通导向牌，夜间挂警示灯，并保证施工沿线在夜间有足够的照明设施；施工期间，根据监理工程师、业主或当地政府要求，在要求的时间和地点，提供和维持所有的照明灯光、护板、围蔽、栅栏、警示信号标志和值班人员，对工程进行保护和为公众提供安全和方便；施工期间采取有力措施保证沿线单位、居民的出入及道路的畅通进行原有路口范围的路面施工时，先设置临时便道，以确保出入口和道路的畅通和安全；加强施工路口的安全设施，配置醒目的道路安全警示标牌，确保道路施工安全。

对于噪音的控制：给备用发电机和锯木机搭设隔音棚，尽量降低发电机和锯木机在使用过程中所发生的噪音污染；夜间不进行施工作业，因工程技术、质量的需要，工作时间需延至夜间时，报建设行政主管部门及监理部门批准后才能延长作业时间；不在夜间使用噪音大的施工机械。

对于防止空气污染(防尘)的控制：合理安排施工作业面及布置临时设施。为将施工对周围环境的影响降至最低，石屑稳定层采用拌和站集中拌和，砼采用商品砼。运料车用帆布和盖套等物品遮盖，易于引起粉尘的细料堆，给予适当遮盖或洒水；施工现场实行硬地化，工地大门内外通道、临时设施室内地面、材料堆放场地、加工场等地面修15cm厚水泥稳定层，四周设置良好的排水渠道；所有施工机械做好检修工作；安排专人负责施工道路的洒水工作，保证场地湿润，降低粉尘污染；以上措施由项目经理负责贯砌落实，由单位稽查小组负责检查。步骤(3)中顶管井壁两侧中心点通过将全站仪架在一个顶管井的中点上，镜头照准另一个顶管井的中点来确定。使用全站仪确定顶管井壁中心点，相比于现有的人工标尺测量的优点是既可以精确地通过光线进行定位，误差相对要小得多，又方便测量，因为本身顶管井就属于挖掘出的深坑，使用标尺很难把握顶管井边缘的界限，在两个侧边都使用标尺进行测量的话，相当于两侧都会产生误差，使得误差进一步扩大，而全站仪采用光学定位，利用光线明显比人工标尺测量要精确的多，对于防止顶管在进管时发生偏移有很好的规避效果；

步骤(4)中将连接线上所取的三个点投影到顶管井内的步骤包括：

(4.1)将吊线锤上的吊线一端固定在连接线所选取的点上，垂放吊线锤；

(4.2)待吊线锤稳定后，在顶管井内吊线锤锤头正对的位置上用墨斗进行标记。

步骤(5)中激光墨线仪将投影线引到顶管管道内时，运用激光墨线仪投影出的十字线的纵向线与投影线相重合，横向线与顶管的左右象限点重合，十字线的中点与顶管管道的中点重合。激光墨线仪投影出的十字线，即为顶管进管时的中心点，十字线的纵向线和投影线重合，投影线为顶管进管时的前进方向，通过光学方式将欲进管的方向标注到顶管管道内，可以很好地确保管道在进管方向正确，大大提高了施工的精确度，避免二次返工；步骤(6)中顶管管道的顶进施工作业时需要监控的参数包括：顶管掘进机推出洞口0.8～1.0m的土层内的压力值、顶进过程的出土率、管道顶进过程中心轴线的偏移量、地面沉降值。

测定实际土层中的压力值：顶管掘进机徐徐推出洞口0.8～1.0m的土层后停止顶进，静等20h后，观察顶管掘进机土层压力表上的值，若此时值与计算值不符时，以实际测定值为准，对原来计算的推进压力控制值和总推力值进行相应的调整。

出洞时管道顶迸方向控制：机头后的两节混凝土管与掘进机头采用刚性连接以提高顶进时的直线度。

顶进控制参数

①出土控制：顶进时出土率控制值95％～98％，根据实际情况及时调整，用顶进油缸的伸出长度来计量出土，即顶进油缸伸出75mm，出土约0.48m3。

②轴线控制：管道每顶进250～300mm时测一次中心轴线，若一发现偏移趋势就进行纠偏，当偏移量≥20mm时，立刻停止顶进，查明原因有措施保证后再顶进，确保顶管轴线的正确，勤测勤纠。

③土压力值控制：为实测土压力值的±20kPa。

④沉降控制：根据地面沉降监察反馈信息及时调整土压力控制值、出土量与顶迸速度，若发现沉降值超标，立即停止顶迸，查明原因，采取相应措施后才能重新顶进，确保地下管线与地面建筑物安然无悉

本发明充分利用原有结构条件，运用两个管井确定一条直线，取直线上三个点投影到顶管井内，投影的三点形成一条直线，运用激光墨线仪投影出十字线的纵向线与投影线相重合，横向线与顶管的左右象限点重合，十字线的中点与顶管管道的中点重合，确保顶管施工路径正确，防止顶管在进管时发生偏移，提高了顶管施工的精确度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。