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1、顶管法施工顶管法施工 顶管施工是继盾构施工之后发展起来的一种土层地下工顶管施工是继盾构施工之后发展起来的一种土层地下工程施工方法，主要用于地下进水管、排水管、煤气管、电程施工方法，主要用于地下进水管、排水管、煤气管、电讯电缆管的施工。它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、讯电缆管的施工。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铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等，是一种等，是一种非开挖非开挖的敷设的敷设地下管道地下管道的施工方法。的施工方法。 地下管线的非开挖施工法主要内容包括：地下管线的铺设、地下管线的非开挖施工法主要内容包括：地下
2、管线的铺设、更换和修复。更换和修复。 先在工作坑内设置支座和安装液压千斤顶，先在工作坑内设置支座和安装液压千斤顶，借助主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具借助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坑内穿过土层一直推到接收坑管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起，与此同时，紧随工具管或掘进机后面，内吊起，与此同时，紧随工具管或掘进机后面，将预制的管段顶入地层。将预制的管段顶入地层。 边边顶进，顶进， 边边开挖地层，开挖地层， 边边将管段接长的管道埋设方法。将管段接长的管道埋设方法。 n 施工时，先制作顶管工作井及接收井，作为一施工时，先制作顶管工作井及接收井，作为一段
3、顶管的起点和终点，工作井中有一面或两面井壁段顶管的起点和终点，工作井中有一面或两面井壁设有预留孔，作为顶管出口，其对面井壁是承压壁，设有预留孔，作为顶管出口，其对面井壁是承压壁，承压壁前侧安装有顶管的千斤顶和承压垫板（即钢承压壁前侧安装有顶管的千斤顶和承压垫板（即钢后靠），千斤顶将工具管顶出工作井预留孔，而后后靠），千斤顶将工具管顶出工作井预留孔，而后以工具管为先导，逐节将预制管节按设计轴线顶入以工具管为先导，逐节将预制管节按设计轴线顶入土层中，直至工具管后第一节管节进入接收井预留土层中，直至工具管后第一节管节进入接收井预留孔，施工完成一段管道。为进行较长距离的顶管施孔，施工完成一段管道。为进
4、行较长距离的顶管施工，可在管道中间设置一至几个中继间作为接力顶工，可在管道中间设置一至几个中继间作为接力顶进，并在管道外周压注润滑泥浆。顶管施工可用于进，并在管道外周压注润滑泥浆。顶管施工可用于直线管道，也可用于曲线等管道。直线管道，也可用于曲线等管道。1-预制的混凝土管；预制的混凝土管；2-运输车；运输车；3-扶梯；扶梯；4-主顶油泵；主顶油泵；5-行车；行车；6-安全护栏；安全护栏；7-润润滑注浆系统；滑注浆系统； 8-操纵房；操纵房；9-配电系统；配电系统；10-操纵系统；操纵系统；11-后座；后座；12-测量系统；测量系统；13-主顶油缸；主顶油缸；14-导轨；导轨；15-弧形顶铁；弧
5、形顶铁；16-环形顶铁；环形顶铁；17-已顶入的混凝土管；已顶入的混凝土管；18-运土车；运土车；19-机头机头 n顶管施工技术最早始于顶管施工技术最早始于1896年美国的北太平洋年美国的北太平洋铁路铺设工程的施工中。铁路铺设工程的施工中。1948年日本第一次采年日本第一次采用顶管施工方法，在尼崎市的铁路下顶进了一用顶管施工方法，在尼崎市的铁路下顶进了一根内径根内径600mm的铸铁管，顶距只在的铸铁管，顶距只在6米。米。 欧欧洲发达国家最早开发应用顶管法，洲发达国家最早开发应用顶管法，1950年前后，年前后，英、德、日等国家相继采用。英、德、日等国家相继采用。 n我国较早的顶管施工约在上世纪我
6、国较早的顶管施工约在上世纪50年代，初期年代，初期主要是手掘式顶管，设备也较简陋。我国顶管主要是手掘式顶管，设备也较简陋。我国顶管技术真正较大的发展是从上世纪技术真正较大的发展是从上世纪80年代中期开年代中期开始。始。1988年上海研制成功我国第一台土压平衡年上海研制成功我国第一台土压平衡掘进机。掘进机。 随着时间的推移，顶管技术也与时俱进随着时间的推移，顶管技术也与时俱进地得到迅速发展。主要体现在以下方面：地得到迅速发展。主要体现在以下方面：n一次连续顶进的距离一次连续顶进的距离：越来越长：越来越长n顶管直径顶管直径：向大小直径两个方向发展：向大小直径两个方向发展n管材管材：钢筋混凝土管、钢
7、管、玻璃钢顶管：钢筋混凝土管、钢管、玻璃钢顶管n挖掘技术挖掘技术：机械化程度越来越高：机械化程度越来越高n顶管线路的曲直度顶管线路的曲直度：曲线形状越来越复杂，：曲线形状越来越复杂，曲率半径越来越小。曲率半径越来越小。n按所顶进的管子口径大小分按所顶进的管子口径大小分：大口径、中口径、小口径和微型顶：大口径、中口径、小口径和微型顶管四种。大口径多指管四种。大口径多指2m以上的顶管，人可以在其中直立行走。以上的顶管，人可以在其中直立行走。中口径顶管的管径多为中口径顶管的管径多为1.21.8m，人在其中需弯腰行走，大多，人在其中需弯腰行走，大多数顶管为中口径顶管。小口径顶管直径为数顶管为中口径顶管
8、。小口径顶管直径为5001000mm，人只，人只能在其中爬行，有时甚至爬行都比较困难。微型顶管的直径通常能在其中爬行，有时甚至爬行都比较困难。微型顶管的直径通常在在400mm以下，最小的只有以下，最小的只有75mm。n按一次顶进的长度（按一次顶进的长度（指顶进工作坑和接收工作坑之间的距离指顶进工作坑和接收工作坑之间的距离）分：）分：普通距离顶管和长距离顶管。顶进距离长短的划分目前尚无明确普通距离顶管和长距离顶管。顶进距离长短的划分目前尚无明确规定，过去多指规定，过去多指100m左右的顶管。目前，千米以上的顶管已屡左右的顶管。目前，千米以上的顶管已屡见不鲜，可把见不鲜，可把500m以上的顶管称为
9、长距离顶管。以上的顶管称为长距离顶管。n按顶管机的类型分按顶管机的类型分：手掘式人工顶管、挤压顶管、水射流顶管和：手掘式人工顶管、挤压顶管、水射流顶管和机械顶管（机械顶管（泥水式、泥浆式、土压式、岩石式泥水式、泥浆式、土压式、岩石式 ）。手掘式顶管的推）。手掘式顶管的推进管前只是一个钢制的带刃口的管子（称为工具管），人在工具进管前只是一个钢制的带刃口的管子（称为工具管），人在工具管内挖土。掘进机顶管的破土方式与盾构类似，也有机械式和半管内挖土。掘进机顶管的破土方式与盾构类似，也有机械式和半机械式之分。机械式之分。n按管材分按管材分：钢筋混凝土顶管、钢管顶管、以及其他管材的顶管。：钢筋混凝土顶管
10、、钢管顶管、以及其他管材的顶管。n按顶进管子轨迹的曲直分按顶进管子轨迹的曲直分：直线顶管和曲线顶管。：直线顶管和曲线顶管。 n手掘式顶管施工是最早发展起来的一种顶管施手掘式顶管施工是最早发展起来的一种顶管施工的方式。由于它在特定的土质条件下和采用工的方式。由于它在特定的土质条件下和采用一定的辅助施工措施后便具有施工操作简便、一定的辅助施工措施后便具有施工操作简便、设备少、施工成本低、施工进度快等优点，所设备少、施工成本低、施工进度快等优点，所以至今仍被许多施工单位采用。以至今仍被许多施工单位采用。n手掘式顶管机也即是非机械的开放式手掘式顶管机也即是非机械的开放式(或敞口或敞口式式)顶管机，适用
11、于能自稳的土体中。在顶管顶管机，适用于能自稳的土体中。在顶管的前端装有工具管，施工时，采用手工的方法的前端装有工具管，施工时，采用手工的方法来破碎工作面的土层，破碎辅助工具主要有镐、来破碎工作面的土层，破碎辅助工具主要有镐、锹以及冲击锤等。如果在含水量较大的砂土中，锹以及冲击锤等。如果在含水量较大的砂土中，需采用降水等辅助措施。需采用降水等辅助措施。7.2.1 手掘式顶管机手掘式顶管机n手掘式顶管机主要由切土刃角、纠偏装手掘式顶管机主要由切土刃角、纠偏装置、承插口等组成。所用的工具管有置、承插口等组成。所用的工具管有一一段式和两段式段式和两段式。一段式工具管与混凝土。一段式工具管与混凝土管之间
12、的结合不太可靠，常会产生渗漏管之间的结合不太可靠，常会产生渗漏现象；发生偏斜时纠偏效果不好；千斤现象；发生偏斜时纠偏效果不好；千斤顶直接顶在其后的混凝土管上，第一节顶直接顶在其后的混凝土管上，第一节管容易损坏。因此，现多用两段式，前管容易损坏。因此，现多用两段式，前后两段之间安装有纠偏油缸，后壳体与后两段之间安装有纠偏油缸，后壳体与后面的正常管节连接在一起。后面的正常管节连接在一起。一段式手掘式工具管一段式手掘式工具管前段壳体前段壳体 纠偏油缸纠偏油缸 后段壳体后段壳体两段式手掘式工具管两段式手掘式工具管 泥水平衡顶管机是指采用机械切削泥土、泥水平衡顶管机是指采用机械切削泥土、利用压力来平衡地
13、下水压力和土压力、采利用压力来平衡地下水压力和土压力、采用水力输送弃土的泥水式顶管机，是当今用水力输送弃土的泥水式顶管机，是当今生产的比较先进的一种顶管机。生产的比较先进的一种顶管机。泥水平衡式顶管机按平衡对象分有两种，一泥水平衡式顶管机按平衡对象分有两种，一种是泥水仅起平衡地下水的作用，土压力种是泥水仅起平衡地下水的作用，土压力则由机械方式来平衡；另一种是同时具有则由机械方式来平衡；另一种是同时具有平衡地下水压力和土压力的作用。平衡地下水压力和土压力的作用。7.2.2 泥水平衡式顶管机泥水平衡式顶管机n泥水平衡工具管正面设刀盘，并在其后设密封泥水平衡工具管正面设刀盘，并在其后设密封舱，在密封
14、舱内注入稳定正面土体的泥浆，刀舱，在密封舱内注入稳定正面土体的泥浆，刀盘切下的泥土，沉在密封舱下部的泥水中而被盘切下的泥土，沉在密封舱下部的泥水中而被水力运输管道运至地面泥水处理装置。泥水平水力运输管道运至地面泥水处理装置。泥水平衡式工具管主要由大刀盘装置、纠偏装置、泥衡式工具管主要由大刀盘装置、纠偏装置、泥水装置、进排泥装置等组成。在前、后壳体之水装置、进排泥装置等组成。在前、后壳体之间有纠偏千斤顶，在掘进机上下部安装进、排间有纠偏千斤顶，在掘进机上下部安装进、排泥管。泥管。n泥水平衡式顶管机的结构形式有多种，如刀盘泥水平衡式顶管机的结构形式有多种，如刀盘可伸缩的顶管机、具有破碎功能的顶管机
15、、气可伸缩的顶管机、具有破碎功能的顶管机、气压式顶管机等。压式顶管机等。泥水平衡式顶管机结构及施工泥水平衡式顶管机结构及施工 刀盘可伸缩式泥水平衡顶管机刀盘可伸缩式泥水平衡顶管机 泥水平衡顶管施工的完整系统由顶管机、进排泥系统、泥水处理系统、泥水平衡顶管施工的完整系统由顶管机、进排泥系统、泥水处理系统、主顶系统、测量系统、起吊系统、供电系统等组成。泥水平衡顶管施工与主顶系统、测量系统、起吊系统、供电系统等组成。泥水平衡顶管施工与其它形式的顶管相比，增加了进排泥和泥水处理系统。其它形式的顶管相比，增加了进排泥和泥水处理系统。 n泥水平衡式顶管施工的优点：适用的土质范围泥水平衡式顶管施工的优点：适
16、用的土质范围较广，尤其适用于施工难度极大的粉砂质土层较广，尤其适用于施工难度极大的粉砂质土层中；可保持挖掘面的稳定，对周围土层的影响中；可保持挖掘面的稳定，对周围土层的影响小，地面变形小；较适宜于长距离顶管施工；小，地面变形小；较适宜于长距离顶管施工；工作井内作业环境好且安全；可连续出土，施工作井内作业环境好且安全；可连续出土，施工进度快。工进度快。n缺点：施工场地大，设备费用高，需在地面设缺点：施工场地大，设备费用高，需在地面设置泥水处理、输送装置；机械设备复杂，且各置泥水处理、输送装置；机械设备复杂，且各系统间相互连锁，一旦某一系统故障，必须全系统间相互连锁，一旦某一系统故障，必须全面停止施工。面停止施工。n土压平衡顶管机由土压平衡盾构机移植而来，其平衡土压平衡顶管机由土压平衡盾构机移植而来，其平衡原理与盾构相同。与泥水顶管施工相比，最大的特点原理与盾构相同。与泥水顶管施工相比，最大的特点是排出的土或泥浆一般不需再进行二次处理，具有刀是排出的土或泥浆一般不需再进行二次处理，具有刀盘切削土体、开挖面土压平衡、对土体扰动小、地面盘切削土体、开挖面土压平衡、对土体扰动小、地面和建筑的沉降
