顶管法施工

1-预制的混凝土管；2-运输车；3-扶梯；4-主顶油泵；5-行车；6-安全护栏；7-润 预制的混凝土管； 运输车； 扶梯； 主顶油泵； 行车； 安全护栏； 润 预制的混凝土管 运输车 扶梯 主顶油泵 行车 安全护栏 滑注浆系统； 操纵房 操纵房； 配电系统 配电系统； 操纵系统； 后座； 测量系统； 滑注浆系统； 8-操纵房；9-配电系统；10-操纵系统；11-后座；12-测量系统； 操纵系统 后座 测量系统 13-主顶油缸；14-导轨；15-弧形顶铁；16-环形顶铁；17-已顶入的混凝土管； 主顶油缸； 导轨； 弧形顶铁； 环形顶铁； 已顶入的混凝土管； 主顶油缸 导轨 弧形顶铁 环形顶铁 已顶入的混凝土管 18-运土车；19-机头 运土车； 运土车 机头
7.1.2 顶管施工技术的应用及发展 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 顶管施工技术最早始于 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， 用顶管施工方法，在尼崎市的铁路下顶进了一 根内径600mm的铸铁管，顶距只在 米。 欧 的铸铁管， 根内径 的铸铁管 顶距只在6米 洲发达国家最早开发应用顶管法， 年前后， 洲发达国家最早开发应用顶管法，1950年前后， 年前后 日等国家相继采用。 英、德、日等国家相继采用。 我国较早的顶管施工约在上世纪50年代 年代， 我国较早的顶管施工约在上世纪 年代，初期 主要是手掘式顶管，设备也较简陋。 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80年代中期开 技术真正较大的发展是从上世纪 年代中期开 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。
泥水平衡式顶管机结构及施工
泥水平衡工具管正面设刀盘， 泥水平衡工具管正面设刀盘，并在其后设密封 在密封舱内注入稳定正面土体的泥浆， 舱，在密封舱内注入稳定正面土体的泥浆，刀 盘切下的泥土， 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。 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、 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、 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、 间有纠偏千斤顶，在掘进机上下部安装进、排 泥管。 泥管。 泥水平衡式顶管机的结构形式有多种， 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、 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。
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。 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。
7.1.1 顶管施工的基本原理 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， 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 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。 顶进， 边顶进， 开挖地层， 边开挖地层， 将管段接长的管道埋设方法。 边将管段接长的管道埋设方法。
7.1.4 顶管施工的分类
按所顶进的管子口径大小分：大口径、中口径、 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 管四种。大口径多指Ф2m以上的顶管，人可以在其中直立行走。 以上的顶管， 管四种。大口径多指 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1.2～1.8m，人在其中需弯腰行走，大多 中口径顶管的管径多为 ～ ，人在其中需弯腰行走， 数顶管为中口径顶管。小口径顶管直径为500～1000mm，人只 数顶管为中口径顶管。小口径顶管直径为 ～ ， 能在其中爬行，有时甚至爬行都比较困难。 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 以下， 在400mm以下，最小的只有 以下 最小的只有75mm。 。 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） 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）分： 普通距离顶管和长距离顶管。 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100m左右的顶管。目前，千米以上的顶管已屡 左右的顶管。 规定，过去多指 左右的顶管 目前， 见不鲜，可把500m以上的顶管称为长距离顶管。 以上的顶管称为长距离顶管。 见不鲜，可把 以上的顶管称为长距离顶管 按顶管机的类型分：手掘式人工顶管、挤压顶管、 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 机械顶管（泥水式、泥浆式、土压式、 ）。手掘式顶管的推 机械顶管（泥水式、泥浆式、土压式、岩石式 ）。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， 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。 按管材分：钢筋混凝土顶管、钢管顶管、以及其他管材的顶管。 按管材分：钢筋混凝土顶管、钢管顶管、以及其他管材的顶管。 按顶进管子轨迹的曲直分：直线顶管和曲线顶管。 按顶进管子轨迹的曲直分：直线顶管和曲线顶管。
手掘式顶管机主要由切土刃角、 手掘式顶管机主要由切土刃角、纠偏装 承插口等组成。所用的工具管有一 置、承插口等组成。所用的工具管有一 段式和两段式。 段式和两段式。一段式工具管与混凝土 管之间的结合不太可靠，常会产生渗漏 管之间的结合不太可靠， 现象；发生偏斜时纠偏效果不好； 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， 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， 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。
7
顶管法施工
Pipe Jacking Method Construction
7.1 概述
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、 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、 铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线 是一种非开挖的敷设地下管道的施工方法。 非开挖的敷设地下管道的施工方法 等，是一种非开挖的敷设地下管道的施工方法。 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：地下管线的铺设、 更换和修复。 更换和修复。
7.2 顶管机及其选型
7.2.1 手掘式顶管机
手掘式顶管施工是最早发展起来的一种顶管施 工的方式。 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， 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。 手掘式顶管机也即是非机械的开放式(或敞口 手掘式顶管机也即是非机械的开放式 或敞口 顶管机， 式)顶管机，适用于能自稳的土体中。在顶管 顶管机 适用于能自稳的土体中。 的前端装有工具管，施工时， 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。
前段壳体 纠偏油缸 后段壳体
一段式手掘式工具管
两段式手掘式工具管
wenku.baidu.com
7.2.2 泥水平衡式顶管机
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、 利用压力来平衡地下水压力和土压力、 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， 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， 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， 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； 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。
7.2.3 土压平衡式顶管机
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， 原理与盾构相同。与泥水顶管施工相比， 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， 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、 盘切削土体、开挖面土压平衡、对土体扰动小、地面 和建筑的沉降较小等特点。 和建筑的沉降较小等特点。 土压平衡顶管机按泥土仓中所充的泥土类型分， 土压平衡顶管机按泥土仓中所充的泥土类型分，有泥 土式、泥浆式和混合式三种；按刀盘形式分， 土式、泥浆式和混合式三种；按刀盘形式分，有带面 板刀盘式和无面板刀盘式；按有无加泥功能分， 板刀盘式和无面板刀盘式；按有无加泥功能分，有普 通式和加泥式；从刀盘的机械传动方式分， 通式和加泥式；从刀盘的机械传动方式分，有中心传 动式、中间传动式和周边传动式；按刀盘的多少分， 动式、中间传动式和周边传动式；按刀盘的多少分， 有单刀盘式和多刀盘式。 有单刀盘式和多刀盘式。
施工时，先制作顶管工作井及接收井， 施工时，先制作顶管工作井及接收井，作为一 段顶管的起点和终点， 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（ 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， ），千斤顶将工具管顶出工作井预留孔 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， 以工具管为先导，逐节将预制管节按设计轴线顶入 土层中， 土层中，直至工具管后第一节管节进入接收井预留 施工完成一段管道。 孔，施工完成一段管道。为进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 并在管道外周压注润滑泥浆。 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。
随着时间的推移， 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： 一次连续顶进的距离： 一次连续顶进的距离：越来越长 顶管直径：向大小直径两个方向发展 顶管直径： 管材：钢筋混凝土管、钢管、 管材：钢筋混凝土管、钢管、玻璃钢顶管 挖掘技术： 挖掘技术：机械化程度越来越高 顶管线路的曲直度：曲线形状越来越复杂， 顶管线路的曲直度：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。
泥水平衡式顶管施工的优点： 泥水平衡式顶管施工的优点：适用的土质范围 较广， 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 可保持挖掘面的稳定， 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， 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。 缺点：施工场地大，设备费用高， 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， 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， 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。