隧道工程(第7章-4顶管)

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7.4 隧道顶管法施工
中继环结构 1)短冲程千斤顶组(行程为150~300mm); 2)液压、电器与操纵系统; 3)壳体和千斤顶紧固件、止水密封圈; 4)承压法兰片。 1)从工具管向工作井依次按1#、2# …编号。 2)首先启动1#,达到允许行程后停止,启动 2#中继环工作,最后启动工作井千斤顶。
建筑工程学院
7.4 隧道顶管法施工
又一种矩形掘进机,尺寸2850x6245。
7.4 隧道顶管法施工
超高压水力辅助切割破碎式顶管机
7.4 隧道顶管法施工
大斜度深坑泥水式顶管机
——向下的顶管机
7.4 隧道顶管法施工
(3)中继环
顶进阻力超过以下三者之一时,采用中继接力顶进技术: (1)主千斤顶容许总顶力; (2)管节容许的极限压力; (3)工作井承压壁后靠土体极限反推力。 中继接力时,将管道分成数段,在段与段之间设置中继环。
7.4 隧道顶管法施工
(2)顶力计算
顶进阻力: R=0.25D2+fDL 式中 D—管道外径; L—顶进长度; —正面阻力系数; f—管壁平均摩擦系数。 阻力增大原因: 1、管道弯曲; 2、触变泥浆失水。
7.4 隧道顶管法施工
(3)后背结构设计
7.4 隧道顶管法施工
5. 施工技术
(1)基本工法
7.4 隧道顶管法施工
2)工作井深度设计 顶进工作井
H1 h1 h2 h3
式中, h1——地表至导轨顶的高度;
h2——导轨高度; h3——基础厚度(包括垫层)。
接受工作井
H 2 h1 h3 h4
式中,H2——地表至基底的高度;
h1——地表至支承垫顶的高度; h3——基础厚度(包括垫层); h4——支承垫厚度;
日本伊势机公司的TCT系列曲线顶管掘进机,泥水平衡机型, 能适应含砂砾石的地层,可破碎小于1/3直径的卵石。
7.4 隧道顶管法施工
矩形顶管机,偏心多轴式刀盘掘进机,图中掘进机断面尺寸 3.98x4.38m(高x宽)
7.4 隧道顶管法施工
多轴刀盘式矩形顶管机 这是3轴矩形顶管机正面和3轴刀盘运转轨迹图,中间的 圆孔是排土口,可排出直径小于400mm的石块。
《隧道工程》
第7章 隧道工程其他施工方法
邵 鹏 spsyc@126.com
中国矿业大学力学与建筑工程学院
2016年5月24日星期二
7.4 隧道顶管法施工
1. 概述
(1)顶管法概念
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。
7.4 隧道顶管法施工
(2)工艺流程
7.4 隧道顶管法施工
(2)工艺流程
7.4 隧道顶管法施工
建筑工程学院
7.4 隧道顶管法施工
(3)关键技术
1)穿墙管及穿墙技术 2)顶进与纠偏技术 3)触变泥浆减阻技术 压浆顺序:先压后顶,随顶随压; 泥浆压力:大于地下水压; 压浆量:为理论压浆量的1.2-1.5倍。
7.4 隧道顶管法施工
(2)应用概况
1896年,美国的北太平洋铁路铺设工程的施工中。 1948年,日本用于铁路下管道施工,用手摇液压千斤顶。 1957年前后,日本采用液压油泵驱动油缸作为主顶动力。 我国顶管施工始于1953年的北京和1956年的上海。 1967年,上海研制成功小口径遥控土压式机械顶管机。 1978年前后,上海开发成功挤压法顶管,特别适用于软粘土和淤泥质粘土, 但要求覆土深度须大于两倍的管外径。 1984年前后,北京、上海、南京等地先后引进国外先进的机械式顶管设备, 随之也引进了一些顶管理论、施工技术和管理经验。诸如土压平衡理论、泥水平 衡理论、管接口形式和制管新技术。 1988年上海研制成功我国第一台2720mm多刀盘土压平衡掘进机,先后在虹漕 路、浦建路等许多工地使用。 1992年上海研制成功国内第一台加泥式土压平衡掘进机。
7.4 隧道顶管法施工
2. 顶管法的基本原理
7.4 隧道顶管法施工
3. 顶管法的基本构成
顶进设备 工具管 中继环 工程管 吸泥设备
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(1)顶进设备
1、后座主油缸 2、顶铁 3、导轨 行程1.1m,顶力400t。 弥补千斤顶行程不足;扩散顶力。 导向作用;高约1m;橡皮导轨。
中继环使用
7.4 隧道顶管法施工
(4)工程管
管材:钢管、混凝土管。 直径:通常1.5-3.0m。
7.4 隧道顶管法施工
(5)吸泥设备
水力吸泥机
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4. 顶管工程设计
工作井设置、顶管顶力估算、承压壁后靠结构及土体的稳定。
(1)工作井设置
1)顶进井:供顶管机头安装用的工作井; 2)接收井:供顶管工具管进坑和拆卸用的工作井。
7.4 隧道顶管法施工
(2)工具管(顶管机头)
位置:位于管道最前端,外形与管道相似。 作用:控制方向;出泥;防塌方。 类型:
敞口式: 闭口式:
手掘式、机械式 泥水平衡式、土压平衡式
7.4 隧道顶管法施工
手掘式
7.4 隧道顶管法施工
机械挖掘的敞开式顶管,土质好的话用这种方法不错,投 入不多,效率很高。
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7.4 隧道顶管法施工
手掘式顶管法
7.4 隧道顶管法施工
泥水平衡式顶管法
7.4 隧道顶管法施工
土压平衡式顶管法
7.4 隧道顶管法施工
(2)工艺流程
7.4 隧道顶管法施工
(2)工艺流程
7.4 隧道顶管法施工
(2)工艺流程
7.4 隧道顶管法施工
(2)工艺流程
7.4 隧道顶管法施工
(2)工艺流程
双向顶进
单向顶进
7.4 隧道顶管法施工
1)形状和制作方法 方形或圆形的小基坑,支护类型同普通基坑,常 用钢筋混凝土沉井和钢板桩。 管径≥1.8m或顶管埋深≥5.5m时,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。 一井多用 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。
机械式
7.4 隧道顶管法施工
挡板式机械挖掘式顶管机
机械式
7.4 隧道顶管法施工
带纵横切削头的敞口式机械挖掘顶管机
机械式
7.4 隧道顶管法施工
泥水平衡式
7.4 隧道顶管法施工
泥水平衡式
三段双铰型
前段:冲泥舱 中段:操作室 后段:控制室
7.4 隧道顶管法施工
多刀盘土压平衡式
7.4 隧道顶管法施工
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