顶管施工

顶管施工目标井不需要开挖面层，能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河流工作坑开槽施工顶管施工顶管施工•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。顶管施工顶管施工的优点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。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。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功能校正挖土方向，挖土，防止管节前土壤坍塌挖土方法手工挤压水冲抽吸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。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。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。坑的前后壁在管道顶进时受力巨大，均应加固。工作坑构造和设施顶管机操作台后靠背、千斤顶支架、导轨千斤顶螺旋出土机顶管配套设备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。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，竣工后沉井可改建成检查井。三、管节顶进与接口1、挖土挖掘方法人工挖土水力冲土挤压切土机械切土人工挖土法人工挖土：人工挖，小车运。前端挖掉一段后，方可顶管。要求：土质较好，管道的管径不应小于1000mm。顶管配套设备出土车在施工中，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。水冲式水力冲土法水力冲土：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。顶管配套设备送水、排泥泵泥浆沉淀池挤压式挤压切土：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，运至工作坑。挤压切土法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。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。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。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。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。123456789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（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。（3）后靠背是靠主顶千斤顶尾部的厚铁板或钢结构件，称之为钢后靠，其厚度在300mm左右。钢后靠的作用是尽量把主顶千斤顶的反力分散开来，防止将混凝土后座压坏。（4）洞口止水圈是安装在顶进井的出洞洞口和接收井的进洞洞口，具有制止地下水和泥砂流到工作坑和接收坑的功能。（5）顶进导轨由两根平行的轨道所组成，其作用是使管节在工作井内有一个较稳定的导向，引导管节按设计的轴线顶入土中，同时使顶铁能在导轨面上滑动。在钢管顶进过程中，导轨也是钢管焊接的基准装置。（6）主顶装置由主顶油缸、主顶油泵和操纵台及油管等四部分构成。主顶千斤顶沿管道中心按左右对称布置。主顶进装置除了主顶千斤顶以外，还有千斤顶架，以支承主顶千斤顶；供给主顶千斤顶以压力油的是主顶油泵；控制主顶千斤顶伸缩的是换向阀。油泵、换向阀和千斤顶之间均用高压软管连接。主顶油缸的压力油由主顶油泵通过高压油管供给。常用的压力在32～42MPa之间，高的可达50MPa。在管径比较大的情况下，主顶油缸的合力中心应比管节中心低5％的管内径左右。（7）若采用的主顶千斤顶的行程长短不能一次将管节顶到位时，必须在千斤顶缩回后在中间加垫块或几块顶铁。顶铁有环形顶铁和弧形或马蹄形顶铁之分。环形顶铁的内外径与混凝土管的内外径相同，主要作用是把主顶油缸的推力较均匀地分布在所顶管子的端面上；弧形和马蹄形顶铁的作用有两个，一是用于调节油缸行程与管节长度的不一致，二是把主顶油缸各点的推力比较均匀地传递到环形顶铁上去。弧形顶铁用于手掘式、土压平衡式等许多方式的顶管中，它的开口是向上的，便于管道内出土。马蹄形顶铁适用于于泥水平衡式顶管和土压式中采用土砂泵出土的顶管施工，它的开口方向与弧形顶铁相反，是倒扣在基坑导轨上的。只有这样，在主顶油缸回缩以后加顶铁时不需要拆除输土管道。（a）环形顶铁（b）U形顶铁（c）马蹄形顶铁顶铁的断面形状