手掘式顶管法施工工艺[全面]

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二、手掘式顶管施工准备工作
7、顶管设备
① 千斤顶 它是顶管的主要设备之一. 目前多采用液压千斤顶,根据需要顶力,选择台数. 如选择一台,千斤顶中心放置位置与管中心线的垂线相交； 若使用多台并列式放置,应使顶力合力作用点与管壁反作用
点 在同一轴线上,防止产生力偶,造成顶进偏差.
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二、手掘式顶管施工准备工作
当采用简易工具管时,可按下式计算：
管正面阻力 F1=π(D-t)t*R
式中 D－管外径
t－工具管刃脚厚度
500kN/m2)
R－挤压阻力 (可取300～
当采用超前开挖顶管时,管正面阻力可忽略不计.
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二、手掘式顶管施工准备工作
摩擦阻力F2：
摩擦阻力是指管壁与土之间的摩擦阻力 . 在正常情况下,可按下式计算：
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二、手掘式顶管施工准备工作
5、顶力计算
顶管施工必须有足够的顶力,才能克服管子在顶进过程 中土对管子产生的阻力.
顶管的总顶力应大于或等于管正面阻力和管四周摩擦 阻力之和.
F=F1+F2 式中：F －总顶力；
F1－管正面阻力； F2－管道摩擦阻力.
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二、手掘式顶管施工准备工作
正面阻力F1：
不同管前端装置其正面阻力各不相同 .
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二、手掘式顶管施工准备工作 3、工作坑尺寸的确定
工作坑一般选在检查井的位置,并与建筑物有一定的安全距离. 其工作坑底长、宽尺寸可按下图计算.
底宽：W＝D+2(B+b) 式中 B---工作面净宽,一般为1.2～1.5m；
b---支撑厚度； D---管外径.
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二、手掘式顶管施工准备工作
3、工作坑尺寸的确定
管正面阻力 F2 = f2 * L 单位长度管道摩擦阻力 f2 = ½πDμ(P1+P2)+ μW 垂直土压力 P1＝γh 水平土压力 P2＝γ(H+D/2)*tg2(45º-φ/2)
式中 D －管外径 L－管道长度 μ－摩擦系数 W－单位长度管子自重 γ－土的重度 H－ 管顶浮土高度 φ －土的内摩擦角
四、触变泥浆减阻
① 选择优质的触变泥浆材料,对膨润土取样测试.主要 指标为造浆率、失水量和动塑比.
② 在管子上预埋压浆孔,压浆孔的设置要有利于浆套 的形成.
③ 膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间,听取 供应商的建议但都必须按照规范进行
④ 压浆方式要以同步注浆为主,补浆为辅.在顶进过程 中,要经常检查各推进段的浆液形成情况.
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三、挖土与顶进
顶进时注意事项： 顶进时应先挖土后顶进,随挖随顶.应组织连续作业, 不宜中途停止,增加顶进的难度. 安装顶铁应平顺,不得歪斜,每次加放顶铁时,使顶铁 连接块数最少为宜. 工具管进入土层时,每顶进0.3m,测量不少于一次.管 道进入土层后正常顶进时,每1.0m测量一次,纠偏时增 加测量次数.（包括管中心线和管底高程）
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三、挖土与顶进 在不允许顶管上部土层下沉地段顶进时,管周围不得 超挖. 在松软性土层中顶进时,应采取土体加固措施或其它 有效措施. 管前挖出的土应及时外运.
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三、挖土与顶进 2、顶进 工艺流程： 安装顶铁→开动油泵→顶镐活塞伸出一个行程→关油 泵→顶镐停止运行→活塞收缩→在空隙处加上顶铁→ 再开动油泵.如此循环.
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一、手掘式顶管法概述 4、手掘式顶管法施工的优缺点： 缺点 ✓对不同地质条件有很大的局限性. ✓顶进面土压不能平衡,容易塌方. ✓劳动强度大,施工进度慢.
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5、顶管工艺流程图
（不合格）
开挖工作井 安放导轨 后背墙施作 顶进设备到位
下管 管前挖土 顶进施工 测量及校正 触变泥浆 顶管接口处理
（合格）
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四、触变泥浆减阻 ⑤ 注浆设备和管路要可靠,具有足够的耐压和良好的
密封性能.在注浆孔中设置一个单向阀,使浆液管外 的土不能倒灌而堵塞注浆孔,从而影响注浆效果. ⑥ 注浆工艺由专人负责,质量员定期检查. ⑦ 注浆泵选择脉动小的螺杆泵,流量与顶进速度相应 配.
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五、中继站 为了克服顶进阻力过大,增加单向顶进的最大长度, 可以在顶管中布置中继站进行接力顶进.
二、手掘式顶管施工准备工作 3、工作坑底基础与导轨
①基础 顶进过程中,防止工作坑地基沉降,导致管子顶进偏差过大,
应在工作坑底铺设基础. 枕木基础
当工作坑土质好、无地下水、管径小、工期短,可采用. 分为密铺和疏铺两种. 混凝土基础 当工作土质较差、有地下水、管径较大,可采用.混凝土 强度等级不小于C15,厚度100～150mm. 混凝土卧枕木基础 适用于地基土质松软、有地下水、管径偏大等状况.混凝土 强度等级不小于C15,厚度200～250mm.混凝土表面低于枕木表 面10～15mm.
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五、中继站
➢中继间主要有前加长型T型套环、特殊管、后特殊管和中继 间油缸、均压环等组成. ➢前部是一个与T型套环相类似的密封圈和接口.中继间壳体的 前端与 T型套环的一半相似,利用它把中继间壳体与混凝土管 连接起来. ➢中继间的后特殊管外则设有两环止水密封圈,使壳体虽在其上 来回抽动而不会产生渗漏.
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三、挖土与顶进
➢挖土纠偏法 在管子偏向一侧少挖土,而在另一侧多超挖些,强制管 子在前进时向另一侧偏移,从而达到纠偏的效果. 适用偏差为10 ～20mm时.
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三、挖土与顶进
➢顶木纠偏法 管端下陷,可采用下图方法. 适用偏差大于20mm时.
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2
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5
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1--管子 2--木楔 3--内涨圈 4--楔子 5--支柱 6--校正千斤顶 7--垫板
性能. 严禁超负荷吊装.
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三、挖土与顶进
1、管前挖土 将地下水位降至管底以下不小于0.5m处,并采取其它 措施防止其他水源进入顶管管道. 管前挖土一次进尺长度,以千斤顶的一个行程长度为 宜.土质好可超前500mm以内.不宜超前开挖过长,以免 引起管位偏差大和管端上方土坍塌. 应严格控制管周围土的超挖,管端上部可超挖15mm, 以减少阻力；管端下部135º包角范围内不得超挖.
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顶铁放入其顶进空隙之内,再继续掘土顶进. U型或环形顶铁放在管子端面,顺顶铁作用其上,其弧
形断面尺寸形状与被顶进管子相同,其作用是使混凝 土管口受力均匀,以免管口损坏.
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二、手掘式顶管施工准备工作 ④ 起重设备 主要作用是下管和运土. 一般采用单梁式电动葫芦吊. 正式作业前应进行试吊,检查重物捆绑情况和制动
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二、手掘式顶管施工准备工作 6、后座墙与后背 后座墙与后背是顶力的支撑结构,通常采用原土做 后座墙,根据施工经验,顶管覆土2～4m时,原土后背 墙的长度需要4～7 m.如无法使用原土做后背墙时, 可筑人工后座墙,也可利用已施工完的管道做后座 墙. 后背的作用是减少对后座墙的单位面积的压力.
1--支撑 2--后背 3--千斤顶 4--顶铁 5--混凝土管
底长：L＝L1+L2+L3+L4+L5 式中 L1---后背结构厚度；
L2---千斤顶长度； L3---出土工作面长度,一般取1.0～1.5m； L4---每节顶管长度； L5---顶进管口尾部留出工作坑壁的最小长度,一般为0.3m.
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触变泥浆减阻------触变泥浆减阻 中继站-------中继站
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一、手掘式顶管法概述 1、顶管施工的优点
无需隔断交通 噪音以及震动都很小
可以在很深的地下敷设管道
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一、手掘式顶管法概述
1、顶管施工的优点
可以安全的穿越铁路 对施工周遭的影响很小 可以穿越障碍物
顶管施工采用油压驱动,施工时噪音远远小于开槽式 敷设管道,几乎没有地盘沉降的现象,对周遭的影响降低 到最小程度.而且在较深的埋深情况下施工成本要小于开 槽式敷设管道.
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三、挖土与顶进 ➢校正环校正法 校正环安装在工具管的后面,上下左右各有一个小千斤 顶,发生偏差时,可开动相应的小千斤顶进行校正.
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四、触变泥浆减阻 顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力,而降 低顶进阻力最有效的方法是进行注浆.注浆使管周外壁 形成泥浆润滑套,从而降低了顶进时的摩阻力.
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② 高压油泵 一般选用定额压力为32MPa的柱塞油泵,经分配器、
控制阀进入千斤顶. 若装有两台以上千斤顶,需将油管并联在一起,以使
各千斤顶活塞的行程一致.
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二、手掘式顶管施工准备工作 ③ 顶铁 顶铁是传递顶力的垫铁,分为横顶铁、顺顶铁、U型
或环型顶铁. 顺顶铁长短应有多种尺寸,以便随着管子顶进,用顺
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二、手掘式顶管施工准备工作
②导轨 导轨的作用是控制管身按设计的管中心线和高程顶进,保证
管身在顶入之前位置符合设计要求.导轨的安装是否准确和牢固, 对管道顶进质量影响较大.
导轨净距与管道外径大小有关,根据直角三角形计算. 导轨标高与导轨净距和管壁厚度有关. 导轨安装应牢固、顺直、平行、等高,其纵坡与管道设计坡度一 致. 在使用中经常检查较核导轨,防止产生位移.
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二、手掘式顶管施工准备工作
注意事项 ✓后背土壁应铲平,使土壁墙面与管道顶进方向相垂直. ✓靠土壁横排方木面积,一般土质按承载力不超过15t/m2. ✓方木应卧入工作坑底以下0.5m,使千斤顶的作用力中心高度 不小于方木后背高度的1/3. ✓方木断面可用150mm×150mm,立铁可用200mm×300mm 工字钢,横铁可用150mm×400mm工字钢. ✓土质松软或顶力较大时,可在方木前加垫钢板.
手掘式顶管法施工工艺
手掘式顶管法概述 顶管施工的优点 顶管施工的几种工法 手掘式顶管施工的适用范围 手掘式顶管法施工的优缺点 工艺流程图
手掘式顶管施工准备工作 调查研究,摸清情况 编制施工方案的主要内容 工作坑尺寸的确定 工作坑底基础与导轨 顶力计算 后背墙与后背 顶管设备
挖土与顶进 管前挖土 顶进 纠偏与校正
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三、挖土与顶进
顶进过程中,发现下列紧急情况时应采取措施进行 处理：
① 工具管前方遇到障碍物. ② 后背墙变形严重. ③ 顶铁发生扭曲现象. ④ 管位偏差过大且校正无效. ⑤ 顶力超过管端的允许顶力. ⑥ 油泵压力表指针升高异常.
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三、挖土与顶进
3、纠偏与校正 采用小角度、顶进中逐渐纠偏,不得猛纠硬调. 挖土纠偏法 顶木校正法 校正环校正法
铺设质量检查 中间继
顶进设备迁移 闭水试验 回填土
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二、手掘式顶管施工准备工作 1、调查研究,摸清情况 掌握管道埋设、管径、管材和接口要求. 掌握地下土质、水位等有关水文地质资料. 掌握地下管线情况. 现场施工环境、运输、电源等情况.
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二、手掘式顶管施工准备工作
2、编制施工方案的主要内容 确定工作坑的位置和尺寸. 顶管后背的结构设计和验算. 确定掘进和出土的方法,下管和运管的方式和设备, 工作平台的支搭结构. 进行顶力计算,选择顶进设备. 遇有地下水时,选用降水方法. 制定保证工程质量和安全的技术措施.
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一、手掘式顶管法概述 2、顶管施工的几种工法 手掘式顶管法 泥水式顶管法 土压式顶管法 不取土顶管法
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一、手掘式顶管法概述 3、手掘式顶管施工的适用范围
适用于黏性、砂性或硬质泥岩土层,且无地下 水影响,管径1000～3000之间的排水工程.
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一、手掘式顶管法概述 4、手掘式顶管法施工的优缺点： 优点 ✓具wenku.baidu.com顶管施工的所有优点. ✓工作坑占用场地小. ✓设备简单、技术难度低,易于推广.