第七讲顶管法
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第七讲顶管法
3. 顶管承压壁后靠土体的稳定验算
1）沉井支护工作井承压壁后靠 土体的稳定验算
• 工作井的顶标高应满足防汛要求，坑内应设置集水井，在暴雨季节 施工时应防止地下水流入工作井，事先在工作井周围设置挡水围堰。
第七讲顶管法
2. 顶管顶力估算
顶管推力应克服顶管管壁与土的摩阻力及前刃脚切土时的阻力：
P k [N 1 f1 (N 1 N 2 )f2 2 E 3 R f]A
N1 ——管顶以上的荷载； N2 ——全部管道自重； E ——顶管两侧的土压力； R ——土对钢刃脚正面的单位面积阻力 k ——系数，一般采用1.2。
第七讲顶管法
顶管工作井的深度 （1）顶进工作井
（2）接收工作井
H1h1h2h3
H2h1h3h4
h1——地表至导轨顶的高度（m）
h1——地表至支承垫顶的高度（m）
h2——导轨高度（m）
h3——基础厚度（包括垫层）（m）
h3——基础厚度（包括垫层）（m）
h4——支承垫厚度（m）
第七讲顶管法
防水构造
• 工作井的洞口应进行防水处理，设置挡水圈和封门板，进出井的一 段距离内应进行井点降水或地基加固处理，以防土体流失，保持土 体和附近建筑物的稳定。
第七讲顶管法
顶管时接口管理
第七讲顶管法
顶管工程设计与计算
1. 顶管工作井设置
工作井的设置 顶管顶力估算 承压壁后靠结构及土体的稳定性
两种类型的工作井 1）供顶管机头安装用的顶进工作井（称顶进井）； 2）供顶管工具管进坑和拆卸用的接收工作井（称接收井）。
（a）双向顶进；（b）单向顶进
第七讲顶管法
在一节管子顶进以后，另一节管子下到工作坑里时， 将两节管子的管口对齐，并在凸缘处填塞一圈浸过沥青的 麻辫；管内壁的接口处用金属内胀圈将管子撑紧，使顶管 过程中管子接口处不致产生错口。
内胀圈是两个半圆形金属圈，两者用螺栓即可把内圈 胀大，撑紧两节管子的接口。
管节全部顶进后，拆除内胀圈，再在接口处填水泥砂 浆并与管内壁抹平，接口就完成。
工作井支护结构
• 实质上是方形或圆形的小基坑，其支护类型同普通基坑，其平面尺寸 较小，支护经常采用钢筋混凝土沉井和钢板桩。
• 管径≥1.8m或顶管埋深≥5.5m时普遍采用钢筋混凝土沉井作为顶进工 作井。
• 沉井作为工作井时，一般采用双向顶进；
• 采用钢板桩支护工作井时，一般采用单向顶进。 ➢ 有些工作井既可以用作前一管段顶进的接收井，又是后一管段顶进 的顶进井。 ➢ 工作井可以采用圆形的，也可以采用矩形的。 ➢ 工作井在施工结束后，一部分将改为阀门井、检查井。 ➢ 工作井地面影响范围一般按井深的1.5倍计算，在此范围内的建筑 物和管线等均应采取必要的技术措施加以保护。
第七讲顶管法
为减少对交通的干扰和避免大开挖，大口径管节在埋深 大于3m时，可采用顶管法埋设。
一、机头
概念
机头也可以叫导头或工作管，主要作用是挖掘管节 前的土壤，顶管时把管节导入设计位置，也就是起 埋设管节的作用
功能
挖土 方法
校正Fra Baidu bibliotek土方向,挖土,防止管节前土壤坍塌
手工 挤压 水冲 抽吸 第七讲顶管法
第七讲顶管法
第七讲顶管法
三、管节顶进与接口
(一) 挖土 挖掘方法
人工挖土 挤压切土
(二) 管节顶进方向控制
水力冲土 机械切土
在顶管过程中，必须经常观测顶进的管节位置是否符合 设计。
第七讲顶管法
第七讲顶管法
(三) 管节接口
顶管用的钢筋混凝土管节的管口形式是凸口式，其接 口的处理分两个阶段进行。
明挖法地下结构施工示意图
挖
盖（填） 建
第七讲顶管法
顶管法的适用环境
特殊地质条件下的管道工程中 ：
• ①穿越江河、湖泊、港湾水体下的供水、输气、输油管道工程；
• ②穿越城市建筑群、繁华街道地下的上下水、煤气管道工程；
• ③穿越重要公路、铁路路基下的通讯、电力电缆管道工程；
• ④水库坝体涵管重建工程等。 顶管技术的发展促进了顶管法的安全应用和推广。 中继环接力顶推装置 触变泥浆减阻顶进技术 自动测斜纠偏技术 泥水平衡技术 土压平衡技术 气压保护技术 曲线顶管技术
地下工程设计原理
第07章 顶管法
第七讲顶管法
本章主要内容
• 什么是顶管法？ ——顶管法的功能与适用环境
• 顶管法的设计与计算 • 顶管的组成与构造 • 顶管施工技术
学习要求： • 了解顶管法的功能和适用环境； • 掌握顶管结构的设计计算内容和方法。
第七讲顶管法
顶管法
顶管法与盾构法都是修建地下 管道和隧道的重要方法。
二、工作坑
工作坑平面呈矩形，一般沿沟道方向较长，深度较深， 坑壁支撑，一般采用钢板桩；若竣工后坑位无需覆土，可 采用钢筋混凝土沉箱，箱壁应预留位置正确、大小合适的 管孔，竣工后沉井可改建成窨井。
坑的前后壁在沟道顶进时受力巨大，均应加固。
坑的后壁为千斤顶后座，承受全部推力的反作用力， 应进行土力学概算。
第七讲顶管法
顶管法的工程地质勘察
采用顶管法铺设地下管路时选线的依据之一是工程地质条件，为此应 进行足够详细的工程地质勘察，包括勘探、物探、室内土工和水力、 水质试验，并进行场地环境调查等。 勘察要点： 土：①土层类别、埋深；②各土层土体的物理、力学性质 水：③地下水位、压力；④地下水和土的腐蚀性 环境：⑤土层冻结深度 地下设施：⑥地下管线；⑦地下洞室； 地表条件：⑧临近建筑物基础；⑨地面动载
第七讲顶管法
顶管法的关键技术
1）方向控制：是顶管施工成败的关键。 与设计轴线一致，对长距离顶进，应保证中继环正常工作；
2）顶力大小及方向： 管尾顶进方式，顶进距离必然受到限制 ，一般采用中继环接力；
3）工具管开挖面正面土体的稳定性 防止坍塌、涌水和顶进方向的偏离；
4）承压壁后靠结构及土体的稳定性 承压壁结构的强度和刚度、加固后靠土体限制土体滑动等。
• 采用液压千斤顶或具有顶进、牵引功能的设备，以顶管工作井作承 压壁，将管子按设计高程、方位、坡度逐根顶入土层直至达到目的 地。
采用顶管法可以显著降低明挖法由 于基坑开挖和井点降水带来的环境 影响及危害。
第七讲顶管法
顶管法地下结构施工示意图
顶管法主要用于建造穿越城市交通繁忙地 带的地下工程，其长度、断面尺寸均受到 较大限制。国内最长的顶管隧道是西气东 输工程穿越黄河的隧道，长度近3000m，直 径约2m。
3. 顶管承压壁后靠土体的稳定验算
1）沉井支护工作井承压壁后靠 土体的稳定验算
• 工作井的顶标高应满足防汛要求，坑内应设置集水井，在暴雨季节 施工时应防止地下水流入工作井，事先在工作井周围设置挡水围堰。
第七讲顶管法
2. 顶管顶力估算
顶管推力应克服顶管管壁与土的摩阻力及前刃脚切土时的阻力：
P k [N 1 f1 (N 1 N 2 )f2 2 E 3 R f]A
N1 ——管顶以上的荷载； N2 ——全部管道自重； E ——顶管两侧的土压力； R ——土对钢刃脚正面的单位面积阻力 k ——系数，一般采用1.2。
第七讲顶管法
顶管工作井的深度 （1）顶进工作井
（2）接收工作井
H1h1h2h3
H2h1h3h4
h1——地表至导轨顶的高度（m）
h1——地表至支承垫顶的高度（m）
h2——导轨高度（m）
h3——基础厚度（包括垫层）（m）
h3——基础厚度（包括垫层）（m）
h4——支承垫厚度（m）
第七讲顶管法
防水构造
• 工作井的洞口应进行防水处理，设置挡水圈和封门板，进出井的一 段距离内应进行井点降水或地基加固处理，以防土体流失，保持土 体和附近建筑物的稳定。
第七讲顶管法
顶管时接口管理
第七讲顶管法
顶管工程设计与计算
1. 顶管工作井设置
工作井的设置 顶管顶力估算 承压壁后靠结构及土体的稳定性
两种类型的工作井 1）供顶管机头安装用的顶进工作井（称顶进井）； 2）供顶管工具管进坑和拆卸用的接收工作井（称接收井）。
（a）双向顶进；（b）单向顶进
第七讲顶管法
在一节管子顶进以后，另一节管子下到工作坑里时， 将两节管子的管口对齐，并在凸缘处填塞一圈浸过沥青的 麻辫；管内壁的接口处用金属内胀圈将管子撑紧，使顶管 过程中管子接口处不致产生错口。
内胀圈是两个半圆形金属圈，两者用螺栓即可把内圈 胀大，撑紧两节管子的接口。
管节全部顶进后，拆除内胀圈，再在接口处填水泥砂 浆并与管内壁抹平，接口就完成。
工作井支护结构
• 实质上是方形或圆形的小基坑，其支护类型同普通基坑，其平面尺寸 较小，支护经常采用钢筋混凝土沉井和钢板桩。
• 管径≥1.8m或顶管埋深≥5.5m时普遍采用钢筋混凝土沉井作为顶进工 作井。
• 沉井作为工作井时，一般采用双向顶进；
• 采用钢板桩支护工作井时，一般采用单向顶进。 ➢ 有些工作井既可以用作前一管段顶进的接收井，又是后一管段顶进 的顶进井。 ➢ 工作井可以采用圆形的，也可以采用矩形的。 ➢ 工作井在施工结束后，一部分将改为阀门井、检查井。 ➢ 工作井地面影响范围一般按井深的1.5倍计算，在此范围内的建筑 物和管线等均应采取必要的技术措施加以保护。
第七讲顶管法
为减少对交通的干扰和避免大开挖，大口径管节在埋深 大于3m时，可采用顶管法埋设。
一、机头
概念
机头也可以叫导头或工作管，主要作用是挖掘管节 前的土壤，顶管时把管节导入设计位置，也就是起 埋设管节的作用
功能
挖土 方法
校正Fra Baidu bibliotek土方向,挖土,防止管节前土壤坍塌
手工 挤压 水冲 抽吸 第七讲顶管法
第七讲顶管法
第七讲顶管法
三、管节顶进与接口
(一) 挖土 挖掘方法
人工挖土 挤压切土
(二) 管节顶进方向控制
水力冲土 机械切土
在顶管过程中，必须经常观测顶进的管节位置是否符合 设计。
第七讲顶管法
第七讲顶管法
(三) 管节接口
顶管用的钢筋混凝土管节的管口形式是凸口式，其接 口的处理分两个阶段进行。
明挖法地下结构施工示意图
挖
盖（填） 建
第七讲顶管法
顶管法的适用环境
特殊地质条件下的管道工程中 ：
• ①穿越江河、湖泊、港湾水体下的供水、输气、输油管道工程；
• ②穿越城市建筑群、繁华街道地下的上下水、煤气管道工程；
• ③穿越重要公路、铁路路基下的通讯、电力电缆管道工程；
• ④水库坝体涵管重建工程等。 顶管技术的发展促进了顶管法的安全应用和推广。 中继环接力顶推装置 触变泥浆减阻顶进技术 自动测斜纠偏技术 泥水平衡技术 土压平衡技术 气压保护技术 曲线顶管技术
地下工程设计原理
第07章 顶管法
第七讲顶管法
本章主要内容
• 什么是顶管法？ ——顶管法的功能与适用环境
• 顶管法的设计与计算 • 顶管的组成与构造 • 顶管施工技术
学习要求： • 了解顶管法的功能和适用环境； • 掌握顶管结构的设计计算内容和方法。
第七讲顶管法
顶管法
顶管法与盾构法都是修建地下 管道和隧道的重要方法。
二、工作坑
工作坑平面呈矩形，一般沿沟道方向较长，深度较深， 坑壁支撑，一般采用钢板桩；若竣工后坑位无需覆土，可 采用钢筋混凝土沉箱，箱壁应预留位置正确、大小合适的 管孔，竣工后沉井可改建成窨井。
坑的前后壁在沟道顶进时受力巨大，均应加固。
坑的后壁为千斤顶后座，承受全部推力的反作用力， 应进行土力学概算。
第七讲顶管法
顶管法的工程地质勘察
采用顶管法铺设地下管路时选线的依据之一是工程地质条件，为此应 进行足够详细的工程地质勘察，包括勘探、物探、室内土工和水力、 水质试验，并进行场地环境调查等。 勘察要点： 土：①土层类别、埋深；②各土层土体的物理、力学性质 水：③地下水位、压力；④地下水和土的腐蚀性 环境：⑤土层冻结深度 地下设施：⑥地下管线；⑦地下洞室； 地表条件：⑧临近建筑物基础；⑨地面动载
第七讲顶管法
顶管法的关键技术
1）方向控制：是顶管施工成败的关键。 与设计轴线一致，对长距离顶进，应保证中继环正常工作；
2）顶力大小及方向： 管尾顶进方式，顶进距离必然受到限制 ，一般采用中继环接力；
3）工具管开挖面正面土体的稳定性 防止坍塌、涌水和顶进方向的偏离；
4）承压壁后靠结构及土体的稳定性 承压壁结构的强度和刚度、加固后靠土体限制土体滑动等。
• 采用液压千斤顶或具有顶进、牵引功能的设备，以顶管工作井作承 压壁，将管子按设计高程、方位、坡度逐根顶入土层直至达到目的 地。
采用顶管法可以显著降低明挖法由 于基坑开挖和井点降水带来的环境 影响及危害。
第七讲顶管法
顶管法地下结构施工示意图
顶管法主要用于建造穿越城市交通繁忙地 带的地下工程，其长度、断面尺寸均受到 较大限制。国内最长的顶管隧道是西气东 输工程穿越黄河的隧道，长度近3000m，直 径约2m。