一种顶管工程冒水施工方法与流程

1.本发明涉及顶管工程冒水施工技术领域，具体为一种顶管工程冒水施工方法。


背景技术：

2.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。
3.现有的顶管施工工程中，尤其是水库周边的顶管施工工程中，顶管顶进过程中管道下方容易出现渗漏水，若无法及时正确的进行补救处理，需要人员紧急撤离，此时容易导致顶管机进水、水泵等设备被淹，从而造成经济损失，故而需要一种顶管工程冒水施工方法。
4.于是，有鉴于此，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提出一种顶管工程冒水施工方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种顶管工程冒水施工方法，解决了上述背景技术中提出的问题。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种顶管工程冒水施工方法，所述顶管工程冒水施工方法包括下述操作步骤：
7.s1、地表注浆：
8.注浆流程：原材料检验进场堆放——布设注浆孔——钻孔——安设注浆管(准备注浆材料、测试注浆设备)——检查注浆管、注浆材料——注浆，确定钻孔位置时钻孔位置为顶进轴线及两侧各1.5m位置采用水平布置，纵向间隔为1m，开孔时做到轻加压，慢速度，使其孔位不偏离设计角度、方向，钻孔完毕后管壁与孔口处用麻丝填塞，注浆管安设完毕并检查无误后，再向孔内注浆固结，注浆管起着引导作用；
9.s2、抽水方法：
10.抽水的时间选择在磷酸水玻璃双液浆全部注浆完毕后6小时进行，为确保抽水的安全能够尽量保证抽水时候观察水位的变化情况，工作井半径8m，每下降1m则抽水200.96m3，选择35kw抽水机，每小时流量为160m3；
11.抽水的分三次进行，第一次抽水3m，连续观察1小时，每10分钟观察水位变化情况，观察6次并做好记录，第二次抽水3m，连续观察1小时，每10分钟观察水位变化情况，观察6次并做好记录，第三次抽水4m，连续观察2小时，每10分钟观察水位变化情况，观察6次并做好记录，同时安排专人观察“通道”水量情况；
12.若试抽水之后观测水位无上升，此时及时安排进行及时维修顶管机的工作；若在
进行试抽水之后观察水位有明显的上升应当进一步探测地下空洞，检测注浆效果，如有不密实的区域进行洞门加密注浆的方式，应该采取扩大注浆范围的方法进行再次注浆，注浆范围为沿中轴线向两侧延伸9m,每隔1.5m设置一个孔位，纵向间距按照1m设置，设置4-6排孔位，共计孔数为36-48个，注浆深度为管顶以上50cm至地表黏土层，采用水泥浆形成注浆帷幕，注浆工艺相关参数参考钻孔围护桩+高压旋喷桩方式进行；
13.s3、洞门止水加固：
14.注浆完成，无渗漏水情况下进行洞门加固作业，洞门加固前将管道进行切割，对帘布的密封情况进行检查，采取封堵双层帘布间隙的方法进行封堵，采用后装式双层止水帘布进行补强加固的施工工艺如下：
15.施工准备
→
测量定位
→
钢套筒拼装并固定
→
帘布安装及微调
→
帘布翻折
→
检查验收
→
混凝土浇筑；
16.施工准备：施工前需要在工厂内定制两个半圆合扣钢套环，钢套环的内径采用2580mm，帘布内径2000mm，外径2850mm，采用后装式双层止水帘布管道确保焊接质量，考虑到工作面宽度和帘布翻折橡胶在焊接过程中的保护长度，确定切割位置为原套管口预留10cm，两套管间隔60cm，切割的管道坡口形式打磨成v字形；
17.测量定位：根据原洞门中心位置定位钢套环安装位置，采用槽钢作为临时外托架稳固钢套筒，外托架槽钢与原周围混凝土加防护垫支撑锚固；
18.钢套筒拼装并固定：用25t汽车吊将钢套筒分两次吊装至测量定位安装位置，采用m24螺栓将两节钢套筒连接，并与外托架焊接牢固，组装误差控制在
±
5mm内，测量复核钢套筒标高，必要时用手拉葫芦进行位置微调，垂直度采用吊锤检测合格后，最终形成“辐射状”焊接固定架支撑；
19.帘布安装及微调：检查橡胶帘布的完整性，螺栓孔尺寸偏差符合安装要求，工程环形板上的φ24螺栓孔为通孔环向均匀9度分布，两个环形板的螺栓孔位置必须一致，当叠放两个环形板时必须确保所有的螺栓能同时穿过两个环形板，帘布夹在两个环形板之间，其中带有圆头侧朝向前进方向，高强螺栓自下而上对称临时穿入螺孔暂不拧紧，检查帘布外漏长度，必要时用手拉葫芦对帘布位置进行微调，保证误差控制在
±
3mm之内，检查合格后依次对称拧紧螺栓；
20.帘布翻折：钢管切口进行坡口打磨，采用v字形坡口，管道内部焊缝焊接完毕后开始顶进，使得帘布靠管节顶进来进行翻折，实施前在帘布表面涂上黄油以防止管节坡口将帘布割伤，检查坡口平顺无毛刺后用土工布临时包住管节坡口，然后缓慢向洞门帘布方向顶进管节，在顶进时安排专人检查帘布翻折情况，出现扭曲等异常情况时应立即停止顶进，采用钝器辅助翻折；
21.混凝土浇筑：当检测合格后安装模板浇筑混凝土将洞门止水装置连同固定架用混凝土包裹形成永久性止水洞门结构，本工法采用混凝土浇筑采用和易性良好的c30混凝土，抗渗等级p6，混凝土塌落度控制在180-220mm，浇筑前应将新浇筑混凝土与原井壁及底板接触面凿毛处理，浇筑混凝土时应分层对称进行，每层浇筑高度300mm.考虑到局部不易振捣到位，采用手提小型水泥振捣棒振捣，尤其是钢构件与洞门结合根部位置辅以人工振捣，保证结构密实；
22.s4、洞口段防管道上翘措施：
23.管道在顶进过程中为了避免水库与顶管钻进地层连通之后浮力增大导致管道尾部上翘的情况发生考虑采用双层帘布之间加设限位加劲肋的形式，首选厚度为45mm硬质橡胶条，长度为二分之一管外周长，宽度为50mm，避免固定栓件与管道直接接触，采用锥形栓孔，同时用m16螺栓将橡胶条固定牢固后将加劲肋与两层帘布之间钢套环焊接牢固；
24.s5、管内维修：
25.管道内抽水完毕之后对顶管机内电气设备进行检查维修，由于电气设备重量原因，拆除时设置隔垫板，人工抬出仓门，手推车运输至管外并运输至井外进行维修，安装也采用同样方式进行；
26.s6、壁后注浆：
27.为稳固地层考虑在洞口段18m位置壁后注较低配比的水泥水玻璃双液浆，具体配比基于需求通过实验得出，截止将每二节管编为一组，分为注浆孔与排浆孔，将注浆泵清洗干净，带阀门的吸浆管放入灰浆池内，开启注浆泵，打开第一组注浆孔进行注浆；当第一组排浆孔冒出灰浆后关闭阀门，再打开第二组；以此类推，直到全线完成，再关闭所有阀门，保压二十分钟，保压压力1mpa，而千斤顶顶进过程考虑到顶进过程中管道的移动造成成型的结构破坏，每顶进一节管道考虑补注浆一次；
28.s7、泥浆置换要求：
29.泥浆置换即在单段顶管完成后及时采用水硬性材料置换管道外壁原注膨润土泥浆，使管道外壁形成高强度的浆壁，能承受上覆土压力的作用，避免孔壁的坍塌，另外，掺入膨胀剂具有补偿收缩性能的水泥浆还能降低原注泥浆的收缩，从而减少沉降发生，顶管施工置换泥浆是由高钙粉煤灰、水泥和石膏拌制的高掺量粉煤灰水泥浆，
30.置换原理：每二节管编为一组，分为注浆孔与排浆孔，将注浆泵清洗干净，带阀门的吸浆管放入灰浆池内；开启注浆泵，打开第一组注浆孔进行注浆；当第一组排浆孔冒出灰浆后关闭阀门，再打开第二组；以此类推，直到全线完成，再关闭所有阀门，保压三十分钟，保压压力1mpa；
31.泥浆置换完成后，拆除主通道浆管和管节内弧形浆管就地清洗，以免浆液凝固堵塞影响后期使用，泥浆置换完毕后进行注浆孔封孔处理：清除注浆孔管壁外侧的置换水泥浆，清除范围为注浆孔周圈5cm，管壁垂向深度1.5cm；
32.s8、测量及纠偏：
33.顶管施工阶段，测量非常重要，应要勤顶勤测、随时校正，切不可单纯为了求快而少测、漏测，一般在下管前和下管开顶后都应测量一次，此时发现偏移容易校正，正常顶进时每顶进30cm测一次，整体顶进1m后复测一次，测量采用激光经纬仪进行，机头安装固定光靶，顶进过程中根据激光经纬仪及激光靶反馈的数据及时对顶管机的掘进方向进行调整；
34.平面控制：全站仪、激光经纬仪；
35.①
为确保两井间顶管贯通，横向、竖向误差小于100mm，在两端头井附近埋设地面导线点，利用空导点和地面导线点，以导线测量形式，将平面控制成果引测到施工现场；
36.利用空导点和地面导线点建立平面控制网，导线测量采用全站仪，方向观测6测回，测角精度+1，测距6测回，双向观测，测距相对误差《1/120000，对观测结果进行平差；
37.②
井上座标点向井下传递采用联系三角形方式，点位由激光经纬仪垂直投设；
38.高程测量：激光经纬仪；
39.①
利用施工区域附近的已知高级水准点，布设四等水准路线，将高程引测到工作井附近，并设立施工高程控制点；
40.②
地面高程传递到井下时，可用钢尺垂直悬挂，下系线锤至标准拉力，然后地面、井下两台水准仪同时观测，钢尺应进行尺长、温度两项改正，井下布设2～3个地下起始高程控制点；
41.③
顶管机头高程控制水准仪，每顶进20cm测量一次偏差值，做到及时掌握机头姿态和发展趋势，以便及时纠偏；
42.顶进姿态测量：为保证顶管机严格按设计轴线推进，必须及时观测顶管动态数据，从而调整顶管各施工参数，指导顶管正确、安全推进；
43.在顶管机头部纵向设一对水平横尺，利用布设的三维坐标控制点，测量各尺读数，经精确计算得顶管转角、顶管中心方向偏差值、顶管坡度、顶管中心高程等数据，从而相应调整顶管机的各个施工参数；
44.地面沉降测量：地面沉降点在路面用道钉埋设，特殊要求的构筑物应用红三角标记，地面沉降观测在顶管施工中每天进行，沉降量控制在+10～-30mm之间；
45.当单段管道顶进一半时，为防止后靠背、激光仪底座或井壁位移造成对光点的移动，要进行轴线对中点和水准点的复测；
46.全段顶完后，在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，测出错口的高差；
47.纠偏随测量进行，随测随纠，增加纠偏频率、减小纠偏幅度，纠偏以勤纠、少纠、缓纠为原则，在顶第一节管的校正偏差过程中，测量间隔不超过50cm，以保证管道入土的位置正确，管道入土层后的正常顶进阶段，测量间隔不宜超过100cm。
48.进一步的，所述s1步骤中，注浆材料所用的浆液由磷酸、水玻璃为原料，水玻璃40be’(p＝1.38g/cm3)，85％磷酸(弱酸，p＝1.7q/cm3)，注浆前先将水玻璃与水1:0.3稀释成水玻璃溶液，磷酸与水1:10稀释成磷酸溶液，然后两种溶液以1:1的比例进行土体加固注浆。
49.进一步的，所述s1步骤中，注浆时采用“分级升压法”进行注浆压力控制，开始注浆时，不宜将压力值升到规定的最大数值，而应由低到高逐渐提高，注浆时,采用间歇式注浆方式，间歇时间视浆液的胶凝时间而定，稍短干浆液胶凝时间。
50.进一步的，所述s1步骤中，注浆压力突然升高，应停止注入磷酸水玻璃溶液，改注入一定量的清水，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆，当发生跑浆时，应用棉丝封堵，并调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量，低压力注浆，以使浆液在砂层较快凝胶，也能采用间歇性注浆，但停注时间不能超过浆液的凝胶时间，当须停较长时间，则需使用清水冲洗管路，防止堵塞管路；
51.注浆过程中若因故中断，应及早恢复注浆，否则应立即冲洗钻孔，再后恢复注浆，若冲孔无法解决问题，则应进行扫孔清洗，再恢复注浆，恢复注浆时，使用开始灌注水灰比注浆，当注入率与中断前基本一致时，再改用中断前水灰比灌注，若注入率与中断前减少较多，则浆液逐级变浓进行灌注，恢复注浆后，若注入率在短时间内停止吸浆，则考虑扫孔冲洗或在旁侧补打钻孔进行补强注浆。
52.进一步的，所述s1步骤中，结束注浆时需达到下述注浆标准：
53.①
注浆孔口压力维持在1.5mpa左右，吸浆量不大于30l/min，维持5min；
54.②
冒浆点已出注浆范围外3-5m时；
55.③
单孔注浆量达到平均注浆量的1.5-2.0倍，且进浆量明显减少时；
56.当达不到上述标准时，应清孔再次注浆。
57.进一步的，所述s7步骤中，高钙粉煤灰除二氧化硅和氧化铝外，含有10％以上的氧化钙，同时，粉煤灰的容重仅为水泥的2/3左右，而且粒形好，其“滚珠”效应能对水泥颗粒起到一定的物理分散作用，使其分布更加均匀；
58.置换泥浆的配比按重量份比为粉煤灰:水泥:石膏＝87.5:10:2.5，含有高掺量粉煤灰的置换水泥浆水化速度低，且在石膏缓凝作用下，制备完成的置换泥浆塌落度经时损失小，具有良好的可注入性能，满足置换要求，同时，后期强度高、增长快，满足沉降控制要求。
59.进一步的，所述s8步骤中，顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管节校正到位，应缓缓进行，使管节逐渐复位，不能猛纠硬调，以防产生相反的结果。
60.进一步的，所述顶管工程冒水施工方应用于顶管工程冒水施工领域。
61.本发明提供了一种顶管工程冒水施工方法，具备以下有益效果：
62.该顶管工程冒水施工方法，通过s1、地表注浆；s2、抽水方法；s3、洞门止水加固；s4、洞口段防管道上翘措施；s5、管内维修；s6、壁后注浆；s7、泥浆置换要求；s8、测量及纠偏的施工步骤，可以有利于降低避免管道发生渗漏水的情况，从而保障正常施工，以防止设备被淹造成经济损失和人员安全隐患，以保障工程进度得以正常进行。
附图说明
63.图1为本发明一种顶管工程冒水施工方法的地表注浆流程示意图；
64.图2为本发明一种顶管工程冒水施工方法的注浆管路布置示意图；
65.图3为本发明一种顶管工程冒水施工方法的全站仪导线控制示意图；
66.图4为本发明一种顶管工程冒水施工方法的激光经纬仪测量示意图。
具体实施方式
67.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
68.如图1-图4所示，本发明提供技术方案：一种顶管工程冒水施工方法，所述顶管工程冒水施工方法包括下述操作步骤：
69.s1、地表注浆：
70.注浆流程：原材料检验进场堆放——布设注浆孔——钻孔——安设注浆管(准备注浆材料、测试注浆设备)——检查注浆管、注浆材料——注浆，确定钻孔位置时钻孔位置为顶进轴线及两侧各1.5m位置采用水平布置，纵向间隔为1m，开孔时做到轻加压，慢速度，使其孔位不偏离设计角度、方向，钻孔完毕后管壁与孔口处用麻丝填塞，注浆管安设完毕并检查无误后，再向孔内注浆固结，注浆管起着引导作用；
71.其中，注浆材料所用的浆液由磷酸、水玻璃为原料，水玻璃40be’(p＝1.38g/cm3)，85％磷酸(弱酸，p＝1.7q/cm3)，注浆前先将水玻璃与水1:0.3稀释成水玻璃溶液，磷酸与水
1:10稀释成磷酸溶液，然后两种溶液以1:1的比例进行土体加固注浆；
72.注浆时采用“分级升压法”进行注浆压力控制，开始注浆时，不宜将压力值升到规定的最大数值，而应由低到高逐渐提高，注浆时,采用间歇式注浆方式，间歇时间视浆液的胶凝时间而定，稍短干浆液胶凝时间；
73.注浆压力突然升高，应停止注入磷酸水玻璃溶液，改注入一定量的清水，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆，当发生跑浆时，应用棉丝封堵，并调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量，低压力注浆，以使浆液在砂层较快凝胶，也能采用间歇性注浆，但停注时间不能超过浆液的凝胶时间，当须停较长时间，则需使用清水冲洗管路，防止堵塞管路；
74.注浆过程中若因故中断，应及早恢复注浆，否则应立即冲洗钻孔，再后恢复注浆，若冲孔无法解决问题，则应进行扫孔清洗，再恢复注浆，恢复注浆时，使用开始灌注水灰比注浆，当注入率与中断前基本一致时，再改用中断前水灰比灌注，若注入率与中断前减少较多，则浆液逐级变浓进行灌注，恢复注浆后，若注入率在短时间内停止吸浆，则考虑扫孔冲洗或在旁侧补打钻孔进行补强注浆；
75.结束注浆时需达到下述注浆标准：
76.①
注浆孔口压力维持在1.5mpa左右，吸浆量不大于30l/min，维持5min；
77.②
冒浆点已出注浆范围外3-5m时；
78.③
单孔注浆量达到平均注浆量的1.5-2.0倍，且进浆量明显减少时；
79.当达不到上述标准时，应清孔再次注浆；
80.s2、抽水方法：
81.抽水的时间选择在磷酸水玻璃双液浆全部注浆完毕后6小时进行，为确保抽水的安全能够尽量保证抽水时候观察水位的变化情况，工作井半径8m，每下降1m则抽水200.96m3，选择35kw抽水机，每小时流量为160m3；
82.抽水的分三次进行，第一次抽水3m，连续观察1小时，每10分钟观察水位变化情况，观察6次并做好记录，第二次抽水3m，连续观察1小时，每10分钟观察水位变化情况，观察6次并做好记录，第三次抽水4m，连续观察2小时，每10分钟观察水位变化情况，观察6次并做好记录，同时安排专人观察“通道”水量情况；
83.若试抽水之后观测水位无上升，此时及时安排进行及时维修顶管机的工作；若在进行试抽水之后观察水位有明显的上升应当进一步探测地下空洞，检测注浆效果，如有不密实的区域进行洞门加密注浆的方式，应该采取扩大注浆范围的方法进行再次注浆，注浆范围为沿中轴线向两侧延伸9m,每隔1.5m设置一个孔位，纵向间距按照1m设置，设置4-6排孔位，共计孔数为36-48个，注浆深度为管顶以上50cm至地表黏土层，采用水泥浆形成注浆帷幕，注浆工艺相关参数参考钻孔围护桩+高压旋喷桩方式进行；
84.s3、洞门止水加固：
85.注浆完成，无渗漏水情况下进行洞门加固作业，洞门加固前将管道进行切割，对帘布的密封情况进行检查，采取封堵双层帘布间隙的方法进行封堵，采用后装式双层止水帘布进行补强加固的施工工艺如下：
86.施工准备
→
测量定位
→
钢套筒拼装并固定
→
帘布安装及微调
→
帘布翻折
→
检查验收
→
混凝土浇筑；
87.施工准备：施工前需要在工厂内定制两个半圆合扣钢套环，钢套环的内径采用2580mm，帘布内径2000mm，外径2850mm，采用后装式双层止水帘布管道确保焊接质量，考虑到工作面宽度和帘布翻折橡胶在焊接过程中的保护长度，确定切割位置为原套管口预留10cm，两套管间隔60cm，切割的管道坡口形式打磨成v字形；
88.测量定位：根据原洞门中心位置定位钢套环安装位置，采用槽钢作为临时外托架稳固钢套筒，外托架槽钢与原周围混凝土加防护垫支撑锚固；
89.钢套筒拼装并固定：用25t汽车吊将钢套筒分两次吊装至测量定位安装位置，采用m24螺栓将两节钢套筒连接，并与外托架焊接牢固，组装误差控制在
±
5mm内，测量复核钢套筒标高，必要时用手拉葫芦进行位置微调，垂直度采用吊锤检测合格后，最终形成“辐射状”焊接固定架支撑；
90.帘布安装及微调：检查橡胶帘布的完整性，螺栓孔尺寸偏差符合安装要求，工程环形板上的φ24螺栓孔为通孔环向均匀9度分布，两个环形板的螺栓孔位置必须一致，当叠放两个环形板时必须确保所有的螺栓能同时穿过两个环形板，帘布夹在两个环形板之间，其中带有圆头侧朝向前进方向，高强螺栓自下而上对称临时穿入螺孔暂不拧紧，检查帘布外漏长度，必要时用手拉葫芦对帘布位置进行微调，保证误差控制在
±
3mm之内，检查合格后依次对称拧紧螺栓；
91.帘布翻折：钢管切口进行坡口打磨，采用v字形坡口，管道内部焊缝焊接完毕后开始顶进，使得帘布靠管节顶进来进行翻折，实施前在帘布表面涂上黄油以防止管节坡口将帘布割伤，检查坡口平顺无毛刺后用土工布临时包住管节坡口，然后缓慢向洞门帘布方向顶进管节，在顶进时安排专人检查帘布翻折情况，出现扭曲等异常情况时应立即停止顶进，采用钝器辅助翻折；
92.混凝土浇筑：当检测合格后安装模板浇筑混凝土将洞门止水装置连同固定架用混凝土包裹形成永久性止水洞门结构，本工法采用混凝土浇筑采用和易性良好的c30混凝土，抗渗等级p6，混凝土塌落度控制在180-220mm，浇筑前应将新浇筑混凝土与原井壁及底板接触面凿毛处理，浇筑混凝土时应分层对称进行，每层浇筑高度300mm.考虑到局部不易振捣到位，采用手提小型水泥振捣棒振捣，尤其是钢构件与洞门结合根部位置辅以人工振捣，保证结构密实；
93.s4、洞口段防管道上翘措施：
94.管道在顶进过程中为了避免水库与顶管钻进地层连通之后浮力增大导致管道尾部上翘的情况发生考虑采用双层帘布之间加设限位加劲肋的形式，首选厚度为45mm硬质橡胶条，长度为二分之一管外周长，宽度为50mm，避免固定栓件与管道直接接触，采用锥形栓孔，同时用m16螺栓将橡胶条固定牢固后将加劲肋与两层帘布之间钢套环焊接牢固；
95.s5、管内维修：
96.管道内抽水完毕之后对顶管机内电气设备进行检查维修，由于电气设备重量原因，拆除时设置隔垫板，人工抬出仓门，手推车运输至管外并运输至井外进行维修，安装也采用同样方式进行；
97.s6、壁后注浆：
98.为稳固地层考虑在洞口段18m位置壁后注较低配比的水泥水玻璃双液浆，具体配比基于需求通过实验得出，截止将每二节管编为一组，分为注浆孔与排浆孔，将注浆泵清洗
干净，带阀门的吸浆管放入灰浆池内，开启注浆泵，打开第一组注浆孔进行注浆；当第一组排浆孔冒出灰浆后关闭阀门，再打开第二组；以此类推，直到全线完成，再关闭所有阀门，保压二十分钟，保压压力1mpa，而千斤顶顶进过程考虑到顶进过程中管道的移动造成成型的结构破坏，每顶进一节管道考虑补注浆一次；
99.s7、泥浆置换要求：
100.泥浆置换即在单段顶管完成后及时采用水硬性材料置换管道外壁原注膨润土泥浆，使管道外壁形成高强度的浆壁，能承受上覆土压力的作用，避免孔壁的坍塌，另外，掺入膨胀剂具有补偿收缩性能的水泥浆还能降低原注泥浆的收缩，从而减少沉降发生，顶管施工置换泥浆是由高钙粉煤灰、水泥和石膏拌制的高掺量粉煤灰水泥浆，
101.置换原理：每二节管编为一组，分为注浆孔与排浆孔，将注浆泵清洗干净，带阀门的吸浆管放入灰浆池内；开启注浆泵，打开第一组注浆孔进行注浆；当第一组排浆孔冒出灰浆后关闭阀门，再打开第二组；以此类推，直到全线完成，再关闭所有阀门，保压三十分钟，保压压力1mpa；
102.泥浆置换完成后，拆除主通道浆管和管节内弧形浆管就地清洗，以免浆液凝固堵塞影响后期使用，泥浆置换完毕后进行注浆孔封孔处理：清除注浆孔管壁外侧的置换水泥浆，清除范围为注浆孔周圈5cm，管壁垂向深度1.5cm；
103.其中，s7步骤中，高钙粉煤灰除二氧化硅和氧化铝外，含有10％以上的氧化钙，同时，粉煤灰的容重仅为水泥的2/3左右，而且粒形好，其“滚珠”效应能对水泥颗粒起到一定的物理分散作用，使其分布更加均匀；
104.置换泥浆的配比按重量份比为粉煤灰:水泥:石膏＝87.5:10:2.5，含有高掺量粉煤灰的置换水泥浆水化速度低，且在石膏缓凝作用下，制备完成的置换泥浆塌落度经时损失小，具有良好的可注入性能，满足置换要求，同时，后期强度高、增长快，满足沉降控制要求；
105.s8、测量及纠偏：
106.顶管施工阶段，测量非常重要，应要勤顶勤测、随时校正，切不可单纯为了求快而少测、漏测，一般在下管前和下管开顶后都应测量一次，此时发现偏移容易校正，正常顶进时每顶进30cm测一次，整体顶进1m后复测一次，测量采用激光经纬仪进行，机头安装固定光靶，顶进过程中根据激光经纬仪及激光靶反馈的数据及时对顶管机的掘进方向进行调整；
107.平面控制：全站仪、激光经纬仪；
108.①
为确保两井间顶管贯通，横向、竖向误差小于100mm，在两端头井附近埋设地面导线点，利用空导点和地面导线点，以导线测量形式，将平面控制成果引测到施工现场；
109.利用空导点和地面导线点建立平面控制网，导线测量采用全站仪，方向观测6测回，测角精度+1，测距6测回，双向观测，测距相对误差《1/120000，对观测结果进行平差；
110.②
井上座标点向井下传递采用联系三角形方式，点位由激光经纬仪垂直投设；
111.高程测量：激光经纬仪；
112.①
利用施工区域附近的已知高级水准点，布设四等水准路线，将高程引测到工作井附近，并设立施工高程控制点；
113.②
地面高程传递到井下时，可用钢尺垂直悬挂，下系线锤至标准拉力，然后地面、井下两台水准仪同时观测，钢尺应进行尺长、温度两项改正，井下布设2～3个地下起始高程
控制点；
114.③
顶管机头高程控制水准仪，每顶进20cm测量一次偏差值，做到及时掌握机头姿态和发展趋势，以便及时纠偏；
115.顶进姿态测量：为保证顶管机严格按设计轴线推进，必须及时观测顶管动态数据，从而调整顶管各施工参数，指导顶管正确、安全推进；
116.在顶管机头部纵向设一对水平横尺，利用布设的三维坐标控制点，测量各尺读数，经精确计算得顶管转角、顶管中心方向偏差值、顶管坡度、顶管中心高程等数据，从而相应调整顶管机的各个施工参数；
117.地面沉降测量：地面沉降点在路面用道钉埋设，特殊要求的构筑物应用红三角标记，地面沉降观测在顶管施工中每天进行，沉降量控制在+10～-30mm之间；
118.当单段管道顶进一半时，为防止后靠背、激光仪底座或井壁位移造成对光点的移动，要进行轴线对中点和水准点的复测；
119.全段顶完后，在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，测出错口的高差；
120.纠偏随测量进行，随测随纠，增加纠偏频率、减小纠偏幅度，纠偏以勤纠、少纠、缓纠为原则，在顶第一节管的校正偏差过程中，测量间隔不超过50cm，以保证管道入土的位置正确，管道入土层后的正常顶进阶段，测量间隔不宜超过100cm；
121.其中，顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管节校正到位，应缓缓进行，使管节逐渐复位，不能猛纠硬调，以防产生相反的结果；
122.顶管工程冒水施工方应用于顶管工程冒水施工领域。
123.本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

技术特征：
1.一种顶管工程冒水施工方法，其特征在于：所述顶管工程冒水施工方法包括下述操作步骤：s1、地表注浆：注浆流程：原材料检验进场堆放——布设注浆孔——钻孔——安设注浆管(准备注浆材料、测试注浆设备)——检查注浆管、注浆材料——注浆，确定钻孔位置时钻孔位置为顶进轴线及两侧各1.5m位置采用水平布置，纵向间隔为1m，开孔时做到轻加压，慢速度，使其孔位不偏离设计角度、方向，钻孔完毕后管壁与孔口处用麻丝填塞，注浆管安设完毕并检查无误后，再向孔内注浆固结，注浆管起着引导作用；s2、抽水方法：抽水的时间选择在磷酸水玻璃双液浆全部注浆完毕后6小时进行，为确保抽水的安全能够尽量保证抽水时候观察水位的变化情况，工作井半径8m，每下降1m则抽水200.96m3，选择35kw抽水机，每小时流量为160m3；抽水的分三次进行，第一次抽水3m，连续观察1小时，每10分钟观察水位变化情况，观察6次并做好记录，第二次抽水3m，连续观察1小时，每10分钟观察水位变化情况，观察6次并做好记录，第三次抽水4m，连续观察2小时，每10分钟观察水位变化情况，观察6次并做好记录，同时安排专人观察“通道”水量情况；若试抽水之后观测水位无上升，此时及时安排进行及时维修顶管机的工作；若在进行试抽水之后观察水位有明显的上升应当进一步探测地下空洞，检测注浆效果，如有不密实的区域进行洞门加密注浆的方式，应该采取扩大注浆范围的方法进行再次注浆，注浆范围为沿中轴线向两侧延伸9m,每隔1.5m设置一个孔位，纵向间距按照1m设置，设置4-6排孔位，共计孔数为36-48个，注浆深度为管顶以上50cm至地表黏土层，采用水泥浆形成注浆帷幕，注浆工艺相关参数参考钻孔围护桩+高压旋喷桩方式进行；s3、洞门止水加固：注浆完成，无渗漏水情况下进行洞门加固作业，洞门加固前将管道进行切割，对帘布的密封情况进行检查，采取封堵双层帘布间隙的方法进行封堵，采用后装式双层止水帘布进行补强加固的施工工艺如下：施工准备
→
测量定位
→
钢套筒拼装并固定
→
帘布安装及微调
→
帘布翻折
→
检查验收
→
混凝土浇筑；施工准备：施工前需要在工厂内定制两个半圆合扣钢套环，钢套环的内径采用2580mm，帘布内径2000mm，外径2850mm，采用后装式双层止水帘布管道确保焊接质量，考虑到工作面宽度和帘布翻折橡胶在焊接过程中的保护长度，确定切割位置为原套管口预留10cm，两套管间隔60cm，切割的管道坡口形式打磨成v字形；测量定位：根据原洞门中心位置定位钢套环安装位置，采用槽钢作为临时外托架稳固钢套筒，外托架槽钢与原周围混凝土加防护垫支撑锚固；钢套筒拼装并固定：用25t汽车吊将钢套筒分两次吊装至测量定位安装位置，采用m24螺栓将两节钢套筒连接，并与外托架焊接牢固，组装误差控制在
±
5mm内，测量复核钢套筒标高，必要时用手拉葫芦进行位置微调，垂直度采用吊锤检测合格后，最终形成“辐射状”焊接固定架支撑；帘布安装及微调：检查橡胶帘布的完整性，螺栓孔尺寸偏差符合安装要求，工程环形板
上的φ24螺栓孔为通孔环向均匀9度分布，两个环形板的螺栓孔位置必须一致，当叠放两个环形板时必须确保所有的螺栓能同时穿过两个环形板，帘布夹在两个环形板之间，其中带有圆头侧朝向前进方向，高强螺栓自下而上对称临时穿入螺孔暂不拧紧，检查帘布外漏长度，必要时用手拉葫芦对帘布位置进行微调，保证误差控制在
±
3mm之内，检查合格后依次对称拧紧螺栓；帘布翻折：钢管切口进行坡口打磨，采用v字形坡口，管道内部焊缝焊接完毕后开始顶进，使得帘布靠管节顶进来进行翻折，实施前在帘布表面涂上黄油以防止管节坡口将帘布割伤，检查坡口平顺无毛刺后用土工布临时包住管节坡口，然后缓慢向洞门帘布方向顶进管节，在顶进时安排专人检查帘布翻折情况，出现扭曲等异常情况时应立即停止顶进，采用钝器辅助翻折；混凝土浇筑：当检测合格后安装模板浇筑混凝土将洞门止水装置连同固定架用混凝土包裹形成永久性止水洞门结构，本工法采用混凝土浇筑采用和易性良好的c30混凝土，抗渗等级p6，混凝土塌落度控制在180-220mm，浇筑前应将新浇筑混凝土与原井壁及底板接触面凿毛处理，浇筑混凝土时应分层对称进行，每层浇筑高度300mm.考虑到局部不易振捣到位，采用手提小型水泥振捣棒振捣，尤其是钢构件与洞门结合根部位置辅以人工振捣，保证结构密实；s4、洞口段防管道上翘措施：管道在顶进过程中为了避免水库与顶管钻进地层连通之后浮力增大导致管道尾部上翘的情况发生考虑采用双层帘布之间加设限位加劲肋的形式，首选厚度为45mm硬质橡胶条，长度为二分之一管外周长，宽度为50mm，避免固定栓件与管道直接接触，采用锥形栓孔，同时用m16螺栓将橡胶条固定牢固后将加劲肋与两层帘布之间钢套环焊接牢固；s5、管内维修：管道内抽水完毕之后对顶管机内电气设备进行检查维修，由于电气设备重量原因，拆除时设置隔垫板，人工抬出仓门，手推车运输至管外并运输至井外进行维修，安装也采用同样方式进行；s6、壁后注浆：为稳固地层考虑在洞口段18m位置壁后注较低配比的水泥水玻璃双液浆，具体配比基于需求通过实验得出，截止将每二节管编为一组，分为注浆孔与排浆孔，将注浆泵清洗干净，带阀门的吸浆管放入灰浆池内，开启注浆泵，打开第一组注浆孔进行注浆；当第一组排浆孔冒出灰浆后关闭阀门，再打开第二组；以此类推，直到全线完成，再关闭所有阀门，保压二十分钟，保压压力1mpa，而千斤顶顶进过程考虑到顶进过程中管道的移动造成成型的结构破坏，每顶进一节管道考虑补注浆一次；s7、泥浆置换要求：泥浆置换即在单段顶管完成后及时采用水硬性材料置换管道外壁原注膨润土泥浆，使管道外壁形成高强度的浆壁，能承受上覆土压力的作用，避免孔壁的坍塌，另外，掺入膨胀剂具有补偿收缩性能的水泥浆还能降低原注泥浆的收缩，从而减少沉降发生，顶管施工置换泥浆是由高钙粉煤灰、水泥和石膏拌制的高掺量粉煤灰水泥浆，置换原理：每二节管编为一组，分为注浆孔与排浆孔，将注浆泵清洗干净，带阀门的吸浆管放入灰浆池内；开启注浆泵，打开第一组注浆孔进行注浆；当第一组排浆孔冒出灰浆后
关闭阀门，再打开第二组；以此类推，直到全线完成，再关闭所有阀门，保压三十分钟，保压压力1mpa；泥浆置换完成后，拆除主通道浆管和管节内弧形浆管就地清洗，以免浆液凝固堵塞影响后期使用，泥浆置换完毕后进行注浆孔封孔处理：清除注浆孔管壁外侧的置换水泥浆，清除范围为注浆孔周圈5cm，管壁垂向深度1.5cm；s8、测量及纠偏：顶管施工阶段，测量非常重要，应要勤顶勤测、随时校正，切不可单纯为了求快而少测、漏测，一般在下管前和下管开顶后都应测量一次，此时发现偏移容易校正，正常顶进时每顶进30cm测一次，整体顶进1m后复测一次，测量采用激光经纬仪进行，机头安装固定光靶，顶进过程中根据激光经纬仪及激光靶反馈的数据及时对顶管机的掘进方向进行调整；平面控制：全站仪、激光经纬仪；
①
为确保两井间顶管贯通，横向、竖向误差小于100mm，在两端头井附近埋设地面导线点，利用空导点和地面导线点，以导线测量形式，将平面控制成果引测到施工现场；利用空导点和地面导线点建立平面控制网，导线测量采用全站仪，方向观测6测回，测角精度+1，测距6测回，双向观测，测距相对误差<1/120000，对观测结果进行平差；
②
井上座标点向井下传递采用联系三角形方式，点位由激光经纬仪垂直投设；高程测量：激光经纬仪；
①
利用施工区域附近的已知高级水准点，布设四等水准路线，将高程引测到工作井附近，并设立施工高程控制点；
②
地面高程传递到井下时，可用钢尺垂直悬挂，下系线锤至标准拉力，然后地面、井下两台水准仪同时观测，钢尺应进行尺长、温度两项改正，井下布设2～3个地下起始高程控制点；
③
顶管机头高程控制水准仪，每顶进20cm测量一次偏差值，做到及时掌握机头姿态和发展趋势，以便及时纠偏；顶进姿态测量：为保证顶管机严格按设计轴线推进，必须及时观测顶管动态数据，从而调整顶管各施工参数，指导顶管正确、安全推进；在顶管机头部纵向设一对水平横尺，利用布设的三维坐标控制点，测量各尺读数，经精确计算得顶管转角、顶管中心方向偏差值、顶管坡度、顶管中心高程等数据，从而相应调整顶管机的各个施工参数；地面沉降测量：地面沉降点在路面用道钉埋设，特殊要求的构筑物应用红三角标记，地面沉降观测在顶管施工中每天进行，沉降量控制在+10～-30mm之间；当单段管道顶进一半时，为防止后靠背、激光仪底座或井壁位移造成对光点的移动，要进行轴线对中点和水准点的复测；全段顶完后，在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，测出错口的高差；纠偏随测量进行，随测随纠，增加纠偏频率、减小纠偏幅度，纠偏以勤纠、少纠、缓纠为原则，在顶第一节管的校正偏差过程中，测量间隔不超过50cm，以保证管道入土的位置正确，管道入土层后的正常顶进阶段，测量间隔不宜超过100cm。2.根据权利要求1所述的一种顶管工程冒水施工方法，其特征在于：所述s1步骤中，注浆材料所用的浆液由磷酸、水玻璃为原料，水玻璃40be’(p＝1.38g/cm3)，85％磷酸(弱酸，p
＝1.7q/cm3)，注浆前先将水玻璃与水1:0.3稀释成水玻璃溶液，磷酸与水1:10稀释成磷酸溶液，然后两种溶液以1:1的比例进行土体加固注浆。3.根据权利要求1所述的一种顶管工程冒水施工方法，其特征在于：所述s1步骤中，注浆时采用“分级升压法”进行注浆压力控制，开始注浆时，不宜将压力值升到规定的最大数值，而应由低到高逐渐提高，注浆时,采用间歇式注浆方式，间歇时间视浆液的胶凝时间而定，稍短干浆液胶凝时间。4.根据权利要求1所述的一种顶管工程冒水施工方法，其特征在于：所述s1步骤中，注浆压力突然升高，应停止注入磷酸水玻璃溶液，改注入一定量的清水，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆，当发生跑浆时，应用棉丝封堵，并调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量，低压力注浆，以使浆液在砂层较快凝胶，也能采用间歇性注浆，但停注时间不能超过浆液的凝胶时间，当须停较长时间，则需使用清水冲洗管路，防止堵塞管路；注浆过程中若因故中断，应及早恢复注浆，否则应立即冲洗钻孔，再后恢复注浆，若冲孔无法解决问题，则应进行扫孔清洗，再恢复注浆，恢复注浆时，使用开始灌注水灰比注浆，当注入率与中断前基本一致时，再改用中断前水灰比灌注，若注入率与中断前减少较多，则浆液逐级变浓进行灌注，恢复注浆后，若注入率在短时间内停止吸浆，则考虑扫孔冲洗或在旁侧补打钻孔进行补强注浆。5.根据权利要求1所述的一种顶管工程冒水施工方法，其特征在于：所述s1步骤中，结束注浆时需达到下述注浆标准：
①
注浆孔口压力维持在1.5mpa左右，吸浆量不大于30l/min，维持5min；
②
冒浆点已出注浆范围外3-5m时；
③
单孔注浆量达到平均注浆量的1.5-2.0倍，且进浆量明显减少时；当达不到上述标准时，应清孔再次注浆。6.根据权利要求1所述的一种顶管工程冒水施工方法，其特征在于：所述s7步骤中，高钙粉煤灰除二氧化硅和氧化铝外，含有10％以上的氧化钙，同时，粉煤灰的容重仅为水泥的2/3左右，而且粒形好，其“滚珠”效应能对水泥颗粒起到一定的物理分散作用，使其分布更加均匀；置换泥浆的配比按重量份比为粉煤灰:水泥:石膏＝87.5:10:2.5，含有高掺量粉煤灰的置换水泥浆水化速度低，且在石膏缓凝作用下，制备完成的置换泥浆塌落度经时损失小，具有良好的可注入性能，满足置换要求，同时，后期强度高、增长快，满足沉降控制要求。7.根据权利要求1所述的一种顶管工程冒水施工方法，其特征在于：所述s8步骤中，顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管节校正到位，应缓缓进行，使管节逐渐复位，不能猛纠硬调，以防产生相反的结果。8.根据权利要求1-7任一项所述的一种顶管工程冒水施工方法，其特征在于：所述顶管工程冒水施工方应用于顶管工程冒水施工领域。

技术总结
本发明公开了一种顶管工程冒水施工方法，涉及顶管工程冒水施工技术领域，包括S1、地表注浆；S2、抽水方法；S3、洞门止水加固；S4、洞口段防管道上翘措施；S5、管内维修；S6、壁后注浆；S7、泥浆置换要求和S8、测量及纠偏的施工步骤。该顶管工程冒水施工方法，通过S1、地表注浆；S2、抽水方法；S3、洞门止水加固；S4、洞口段防管道上翘措施；S5、管内维修；S6、壁后注浆；S7、泥浆置换要求；S8、测量及纠偏的施工步骤，可以有利于降低避免管道发生渗漏水的情况，从而保障正常施工，以防止设备被淹造成经济损失和人员安全隐患，以保障工程进度得以正常进行。以保障工程进度得以正常进行。以保障工程进度得以正常进行。


技术研发人员：宁运芳 陈勇 郭智刚 刘安 李向东 张军 杨明新 钟原 于芳 刘海涛
受保护的技术使用者：深圳市市政工程总公司
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/9/5