非开挖顶管结构设计
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工程地质勘查不仅是顶管工程设计不可缺少的 程序，也是知道设计和施工的重要技术资料。
勘查要点主要包括： 土层类别、埋深；各土层土体的物理、力学性 质；地下水位、压力；地下水和土的腐蚀性；
2010-05-28
土层冻结深度；地下管线；地下洞室；临近建筑 物基础；地面动荷载。
主要方法：钻探、井探；土工试验；调查、 工程物探等等。
第六章 非开挖顶管设计
（设计）
主讲：孟杏微
6.1 概述
非开挖技术（Trenchless Technology）是指利用岩土钻掘技 术在地表不开挖的情况下，铺设、修复和更换地下管线。
接收坑
顶进坑
2010-05-28
劈裂锥形物
6.1 概述
顶管技术(Pipe Jacking )，也称为液压顶管技术， 不仅是一种具体的非开挖管道铺设方法，同时还是 以顶管施工原理为基础的一些非开挖铺管技术的总 称.
2010-05-28
（2）后座墙的强度及影响因素
影响因素： 客观因素（管材种类、管径大小、顶距 长
短、覆土厚度、土的种类、地下水位、管节重量） 主观因素（顶进误差；中途停工；挖土方法）。
（3）后座墙的刚度要求 （4）后座墙的形式和类别
按结构：整体式和装配式 按使用材料：人工后座墙和天然后座墙 按土的性能利用：压缩式、拖拉式、重力式
水平仪
电力电缆
2010-05-28
顶管掘进机
2010-05-28
2010-05-28
Байду номын сангаас
2010-05-28
d.水库坝体涵管重建工程
2010-05-28
e.箱型断面通道
2010-05-28
2010-05-28
2010-05-28
f.顶管锚固
2010-05-28
6.2 顶管工程结构设计
设计包括：土层工程勘察、工作井开挖和支护 设计、顶管顶进、顶管荷载分析计算、盾构挖掘 和工程管理等设计。 6.2.1 土层工程地质勘察
2010-05-28
（5）后座墙的设计计算
在一般情况下，顶管工作井后座墙能承受的最大顶 力取决于所顶管道所能承受的最大顶力，在最大顶力确 定之后，即可据此进行后座墙的结构设计。
2010-05-28
6.2.4 后座墙设计
后座墙是顶进管道时为千斤顶提供反作用力的 一种结构。在施工中，要求后座墙必须保持稳定， 一旦后座墙遭到破坏，顶进工程就要停顿。
（1）后座墙的功能及要求
功能：在顶进过程中自始至终地承担主顶工 作站顶管前进时的后座力。
要求：（1）充分的强度；（2）足够的刚度； （3）后座墙表面要平直；（4）材质要均匀； （5）结构简单、装拆方便。
顶管
管片
2010-05-28
2010-05-28
2010-05-28
2010-05-28
非开挖顶管应用范围
a.穿越江河、湖泊、港湾 水体下的供水、输气、 输油管道工程。
b.穿越城市建筑群、繁 华街道地下的上下水、 煤气管道工程。
2010-05-28
2010-05-28
c.穿越重要公路、铁路路基下的通讯、电力电缆管道工程
6.2.2 顶管工作井设计 在顶管施工中，虽然不需要开挖地面，但必
须在顶进管道的两端开挖若干个工作井。 可分为：顶进工作井和接收工作井。
2010-05-28
供顶管机头安装用的 顶进工作井(顶进井)
供顶管机进坑和拆卸用 的接收工作井(接收井)
顶进井
2010-05-28
接收井
顶进井
2010-05-28
应根据下列条件选择顶管工作井的位置：
1）管道井室的位置； 2）可利用井壁土体作后座墙； 3）便于排水、出土和运输； 4）对地上和地下的建筑物、构筑物易于采取保护及 安全施工措施； 5）距电源和水源较近，交通便利； 6）单向顶进时宜设在下游一侧。
需要注意的问题： a.尽量减少工作井的数量； b.选址应避开房屋、地下管线、池塘、架空电线 等不利于施工的场所等等。
接收井
工作井施工
2010-05-28
1）工作井的分类及顶进形式
a.工作井分类： 按使用性质：顶进、终点、中间工作井。 按设计深度：浅、普通、深工作井。
b.顶进形式： 按顶进方向：单向、双向、调头、多向顶进。 按管道排数：单排、双排、多排顶进。
2)工作井的设计原则 工作井选址原则
2010-05-28
B
2010-05-28
（2）顶管工作井的深度
H1 h1 h2 h3 H2 h1 h3 h4
2010-05-28
顶进井
接收井
H1
H1 h1 h2 h3
h2
h1
H2 h1 h3 h4
h3
2010-05-28
6.2.3 顶进力的分析计算
顶管技术中的顶进力是在施工中推进整个管道系统 和相关机械设备向前运动的力，需要克服顶进中的各种 阻力，同时在顶进过程中还不断的受到各种外界因素的 影响。
2010-05-28
3）顶管工作井设计 工作井实质上是方形或圆形的小基坑，支护常
采用钢筋混凝土沉井和钢板桩。 工作井在施工结束后，一部分将改为阀门井、
检查井。因此，在设计工作井时要兼顾一井多用的 原则。
2010-05-28
(1)矩形工作井底部尺寸设计计算
B D1 W1 L L1 L2 L3 L4 L5
2010-05-28
施工工艺的影响： a.施工中的超挖量；b.润滑措施；c.管接头出的
台阶或变形；d.曲线段顶进；e.管道的错位；f.中继 站的采用；g.管道的顶进速度；h.施工停顿的频度和 时间。
顶管顶力只有克服顶管管壁与土层之间的摩擦阻 力及前刃角切土时的阻力，才能把管道推进土体中。
P K[N1 f1 (N1 N2 ) f2 2qE f3 RA]
2010-05-28
• A顶管机 • B顶进井 • C皮带传送机 • D顶管 • E钢顶管凸轮 • F泥浆车 • G整洁的运行电池 • H泥浆润滑 • I轨道 • J钢顶管环 • K2～6个液压顶 • L激光束 • M注浆 • N顶进井 • O轨道段 • P泥浆润滑混合器
2010-05-28
2010-05-28
影响因素： 施工设计和现场施工条件； 施工工艺因素；
2010-05-28
施工设计和现场施工条件对顶进力的影响： a.顶进管道的尺寸、形状、自重和外表面的性质； b.施工管线的长度； c.土层类型及在施工中的变化情况； d.地下水位高度； e.土体稳定性； f.覆土厚度以及上部地层的容重； g.地表的荷载情况。
勘查要点主要包括： 土层类别、埋深；各土层土体的物理、力学性 质；地下水位、压力；地下水和土的腐蚀性；
2010-05-28
土层冻结深度；地下管线；地下洞室；临近建筑 物基础；地面动荷载。
主要方法：钻探、井探；土工试验；调查、 工程物探等等。
第六章 非开挖顶管设计
（设计）
主讲：孟杏微
6.1 概述
非开挖技术（Trenchless Technology）是指利用岩土钻掘技 术在地表不开挖的情况下，铺设、修复和更换地下管线。
接收坑
顶进坑
2010-05-28
劈裂锥形物
6.1 概述
顶管技术(Pipe Jacking )，也称为液压顶管技术， 不仅是一种具体的非开挖管道铺设方法，同时还是 以顶管施工原理为基础的一些非开挖铺管技术的总 称.
2010-05-28
（2）后座墙的强度及影响因素
影响因素： 客观因素（管材种类、管径大小、顶距 长
短、覆土厚度、土的种类、地下水位、管节重量） 主观因素（顶进误差；中途停工；挖土方法）。
（3）后座墙的刚度要求 （4）后座墙的形式和类别
按结构：整体式和装配式 按使用材料：人工后座墙和天然后座墙 按土的性能利用：压缩式、拖拉式、重力式
水平仪
电力电缆
2010-05-28
顶管掘进机
2010-05-28
2010-05-28
Байду номын сангаас
2010-05-28
d.水库坝体涵管重建工程
2010-05-28
e.箱型断面通道
2010-05-28
2010-05-28
2010-05-28
f.顶管锚固
2010-05-28
6.2 顶管工程结构设计
设计包括：土层工程勘察、工作井开挖和支护 设计、顶管顶进、顶管荷载分析计算、盾构挖掘 和工程管理等设计。 6.2.1 土层工程地质勘察
2010-05-28
（5）后座墙的设计计算
在一般情况下，顶管工作井后座墙能承受的最大顶 力取决于所顶管道所能承受的最大顶力，在最大顶力确 定之后，即可据此进行后座墙的结构设计。
2010-05-28
6.2.4 后座墙设计
后座墙是顶进管道时为千斤顶提供反作用力的 一种结构。在施工中，要求后座墙必须保持稳定， 一旦后座墙遭到破坏，顶进工程就要停顿。
（1）后座墙的功能及要求
功能：在顶进过程中自始至终地承担主顶工 作站顶管前进时的后座力。
要求：（1）充分的强度；（2）足够的刚度； （3）后座墙表面要平直；（4）材质要均匀； （5）结构简单、装拆方便。
顶管
管片
2010-05-28
2010-05-28
2010-05-28
2010-05-28
非开挖顶管应用范围
a.穿越江河、湖泊、港湾 水体下的供水、输气、 输油管道工程。
b.穿越城市建筑群、繁 华街道地下的上下水、 煤气管道工程。
2010-05-28
2010-05-28
c.穿越重要公路、铁路路基下的通讯、电力电缆管道工程
6.2.2 顶管工作井设计 在顶管施工中，虽然不需要开挖地面，但必
须在顶进管道的两端开挖若干个工作井。 可分为：顶进工作井和接收工作井。
2010-05-28
供顶管机头安装用的 顶进工作井(顶进井)
供顶管机进坑和拆卸用 的接收工作井(接收井)
顶进井
2010-05-28
接收井
顶进井
2010-05-28
应根据下列条件选择顶管工作井的位置：
1）管道井室的位置； 2）可利用井壁土体作后座墙； 3）便于排水、出土和运输； 4）对地上和地下的建筑物、构筑物易于采取保护及 安全施工措施； 5）距电源和水源较近，交通便利； 6）单向顶进时宜设在下游一侧。
需要注意的问题： a.尽量减少工作井的数量； b.选址应避开房屋、地下管线、池塘、架空电线 等不利于施工的场所等等。
接收井
工作井施工
2010-05-28
1）工作井的分类及顶进形式
a.工作井分类： 按使用性质：顶进、终点、中间工作井。 按设计深度：浅、普通、深工作井。
b.顶进形式： 按顶进方向：单向、双向、调头、多向顶进。 按管道排数：单排、双排、多排顶进。
2)工作井的设计原则 工作井选址原则
2010-05-28
B
2010-05-28
（2）顶管工作井的深度
H1 h1 h2 h3 H2 h1 h3 h4
2010-05-28
顶进井
接收井
H1
H1 h1 h2 h3
h2
h1
H2 h1 h3 h4
h3
2010-05-28
6.2.3 顶进力的分析计算
顶管技术中的顶进力是在施工中推进整个管道系统 和相关机械设备向前运动的力，需要克服顶进中的各种 阻力，同时在顶进过程中还不断的受到各种外界因素的 影响。
2010-05-28
3）顶管工作井设计 工作井实质上是方形或圆形的小基坑，支护常
采用钢筋混凝土沉井和钢板桩。 工作井在施工结束后，一部分将改为阀门井、
检查井。因此，在设计工作井时要兼顾一井多用的 原则。
2010-05-28
(1)矩形工作井底部尺寸设计计算
B D1 W1 L L1 L2 L3 L4 L5
2010-05-28
施工工艺的影响： a.施工中的超挖量；b.润滑措施；c.管接头出的
台阶或变形；d.曲线段顶进；e.管道的错位；f.中继 站的采用；g.管道的顶进速度；h.施工停顿的频度和 时间。
顶管顶力只有克服顶管管壁与土层之间的摩擦阻 力及前刃角切土时的阻力，才能把管道推进土体中。
P K[N1 f1 (N1 N2 ) f2 2qE f3 RA]
2010-05-28
• A顶管机 • B顶进井 • C皮带传送机 • D顶管 • E钢顶管凸轮 • F泥浆车 • G整洁的运行电池 • H泥浆润滑 • I轨道 • J钢顶管环 • K2～6个液压顶 • L激光束 • M注浆 • N顶进井 • O轨道段 • P泥浆润滑混合器
2010-05-28
2010-05-28
影响因素： 施工设计和现场施工条件； 施工工艺因素；
2010-05-28
施工设计和现场施工条件对顶进力的影响： a.顶进管道的尺寸、形状、自重和外表面的性质； b.施工管线的长度； c.土层类型及在施工中的变化情况； d.地下水位高度； e.土体稳定性； f.覆土厚度以及上部地层的容重； g.地表的荷载情况。