顶管施工[材料浅析]

水力冲土法
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顶 管 配 套 设 备
泥浆沉淀池
送水、排泥泵
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挤压式
挤压切土：凭借机头的挤压口，将机头顶入土中，一
段土体被挤进顶管机头，然后用钢丝绳沿挤压口内缘切
断土体，落在出土车或运土机上，运至重点工资作料坑。
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挤压切土法
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机械切土法
机械切土： 机头设有刀盘而 进行机械切土， 边切土边顶进， 切削下来的土， 用输送机运至 工作坑。
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坑的前后壁在管道顶进 时受力巨大，均应加10 固。
工作坑重点构资料造和设施
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后靠背、千斤顶支架、导轨
顶
管Βιβλιοθήκη Baidu
配
千斤顶
套
设
备
顶管机操作台
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螺旋出土机
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接收井平面一般也呈矩形， 沿管道方向较长，其长度应满 足顶管机头可被取出的条件。 再管道转折处设置的接收井， 其平面为圆形，内径也应满足 机头被取出的条件。
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：重直点线资料顶管和曲线顶管。
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为减少对交通的干扰和避免大开挖，大口径圆形 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，起到定向纠偏和埋设管节的作用
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顶管施工
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顶管施工的优点
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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。中口径顶管的管径多为1.2～1.8m，人在其中 需弯腰行走，大多数顶管为中口径顶管。小口径顶管直径为 500～1000mm，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在400mm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） 分：普通距离顶管和长距离顶管。顶进距离长短的划分目前 尚无明确规定，过去多指100m左右的顶管。目前，千米以 上的顶管已屡见不鲜，可把500m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、水射流顶 管和机械顶管（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。
顶管施工
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目标井
工作坑
不需要开挖面层，能穿越地面构筑 物和地下管线及公路、铁路、河流
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开 槽 施 工
顶 管 施 工
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顶管施工
• 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。
• 顶管操作在工作坑内进行。工作坑位于检查井 位置。管节下到坑内，用液压千斤顶顶入土壤。 管节前有“机头”导进，千斤顶后有后座支撑。 接口在顶进操作中完成，水密性较好，竣工后 不作水压试验。
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顶进工作井内布置图 1-管节；2-洞口止水系统；3-环形顶铁；4-弧形顶铁；5-顶进导轨；6-主顶油缸；
7-主顶油缸架；8-测量系统；9-后靠背；10-后座墙；11-井壁
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（1）管节一般为钢筋混凝土管节或钢管节。
（2）后座墙是把主顶油缸推力的反力传递到工作坑后部 土体中去的墙体，是主推千斤顶的支承结构。它的构造 会因工作坑的构筑方式不同而不同。在沉井工作坑中， 后座墙一般就是工作井的后方井壁。在钢板桩工作坑中， 必须在工作坑内的后方与钢板桩之间挠筑一座与工作坑 宽度相等的、厚度为0.5~1.0m的、其下部最好能插入 到工作井底板以下0.5～1.0m的钢筋混凝土墙，目的是 使推力的反力能比较均匀地作用到土体中去。还要注意 的一点是后座墙的平面一定要与顶进轴线垂直。
功能 校正挖土方向，挖土，防止管节前土壤坍塌
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构造
与松土运送方法也有关。松土运送有机械法 （带式输送机、螺旋输送机）和水力法（水 力泥浆管）两种。
挖土 方法
手工 挤压 水冲 抽吸
为减小顶管阻力，可将泥浆压在沟道的外壁上，
形成泥浆套。泥浆套有助于土壤的稳定。
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二、工作坑
工作井（工作坑或基坑），按其作用分 为顶进井（始发井）和接收井两种。顶 进井是安放所有顶进设备的场所，也是 顶管掘进机的始发场所，是承受主顶油 缸推力的反作用力的构筑物，供工具管 出洞、下管节、挖掘土砂的运出、材料 设备的吊装、操纵人员的上下等使用。 在顶进井内，布置主顶千斤顶、顶铁、 基坑导轨、洞口止水圈以及照明装置和 井内排水设备等。在顶进井的地面上， 布置行车或其他类型的起吊运输设备。 接收井是接收顶管机或工具管的场所， 与工作井相比，接收井布置比较简单。
接收井的深度也比较深， 所以井壁支撑，一般也采用钢 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 后沉重井点资可料 改建成检查井。 13
三、管节顶进与接口
1、 挖土
挖掘方法
人工挖土 挤压切土
水力冲土 机械切土
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人工挖土：
人工挖，小车运。前端 挖掉一段后，方可顶管。
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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。
为加强管节接口，常在管 口外侧安装外套环，再安放橡 胶圈，增加防渗效果。
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工作井及其布置
井内布置内容主要包括前止水墙、后座墙、基 础底板及排水井等。后座要有足够的抗压强度， 能承受得了主顶千斤顶的最大顶力。前止水墙 上安装有洞口止水圈，以防止地下水土及顶管 用润滑泥浆的流失。在顶管工作井内，还布置 有工具管、环形顶铁、弧形顶铁、基坑导轨、 主顶千斤顶及千斤顶架、后靠背。其中主顶千 斤顶及千斤顶架的布置尤为重要，主顶千斤顶 的合力的作用点对于初始顶进的影响比较大。
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2、 管节顶进方向控制
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。
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3、 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。
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。
要求：土质较好，管道的 管径不应小于1000mm。
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人工挖土法 15
顶 管 配 套 设 备
出土车
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水冲式
在施工中，通过水射 流将位于工作面上的 土层破碎，并将其冲 刷进入破碎室，最后 以泥水混合物的方式 排至地表。
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水力冲土： 机头设切土网格， 切入土体后，再 用高压水枪冲散 挤入网格的泥土， 泥浆由吸泥设备， 直接压送至地 面贮泥池。