搜索
浙江大学城市学院工程学院顶管法施工正文张伟2011/5/17目录关键词1前言2第一章：顶管法施工的发展3第二章：顶管法施工的技术与工艺4第三章：顶管法施工对象5第四章：顶管法施工的机械6第五章：顶管法施工需要注意的事项7结语8参考文献9核心词：顶管法、市政工程、顶管机械、顶管施工注意事项。前言顶管法：隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用一种暗挖式施工办法。在施工时，通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上液压千斤顶将管压入土层中，同步挖除并运走管正面泥土。当第一节管所有顶入土层后，接着将第二节管接在背面继续顶进，这样将一节节管子顶入，作好接口，建成涵管。顶管法特别适于修建穿过已成建筑物、交通线下面涵管或河流、湖泊。顶管按挖土方式不同分为机械开挖顶进、挤压顶进、水力机械开挖和人工开挖顶进等。由于顶管法用到管不但是在土中掘进时空间支护,并且是最后建筑构件,因而具备双重作用。并且在施工时候不用挖槽支撑,因此能使施工进度加快,造价减少，特别是在运用加气压等辅助办法后，可以解决穿越各种构筑物和江河等特殊环境下管道施工,世界上好多国家都在应用。近期,由于管节和头某些开顶进盾构式工具管浮现，中继接力技术形成,使得顶管法施工技术运用,让顶进距离变得越来越长。当前国内市政工程施工已经普遍采用了顶管法。个人以为，如今施工工艺发展不久，如都市隧道施工，有地铁地下隧道，穿山隧道，这些隧道施工普通已采用隧道顶管施工。地铁采用盾构法施工或者明挖法，穿山隧道普通由于其地址条件限制不采用顶管法施工，而采用掘进法施工。但是顶管法施工还是在市政工程中占有较大分量。不但仅是钢筋混凝土管道可以采用顶管法施工，塑料管道也已采用顶管法施工，社会效益良好。国外：顶管法施工是继盾构施工之后发展起来地下管道施工办法；最早于1896年美国北太平洋铁路铺设工程中应用，已有百年历史；20世纪60年代在世界各国推广应用；近，日本研究开发土压平衡、水压平衡顶管机等先进顶管机头和工法。美国1980年，9.5小时顶进49m；国外初次一次最大顶进距离1200m；1970年，德国汉堡下水道混凝土顶管，直径为2.6m。国内：国内创造钢管顶管世界记录——一次最大顶进距离为1743m，1997年上海黄浦江上游引水工程长桥支线顶管，钢管直径3.5m；中华人民共和国从50年代从北京、上海开始试用。第一章顶管法施工发展1.发展过程第二章顶管法施工工艺1.工作坑设立工作坑位置是按管线位置、地形、障碍物种类以及管道设计规定设立，排水管道顶进工1986年上海穿越黄浦江输水钢质管道，应用计算机控制，激光导向等先进技术，单向顶进距离1120m，顶进轴线精度：左右﹤±150mm，上下﹤±50mm。1981年浙江镇海穿越甬江管道，直径2.6m，单向顶进581m，采用5只中继环，上下左右偏差﹤10mm。2.发展方向（1）长大距离顶管普通顶管普通距离≤100m，无中继环，（当前某些专家以为也许提高到300m），长距离顶管﹥100m，长大距离﹥1000m。（2）大管径顶管过去普通以为顶管最大直径为3m。当前日本、德国等国顶管管径可达4～5m。（3）微型管顶管过去顶管管径普通≥300mm，当前最小可达75mm。顶管按管径分类：大口径：≥mm中口径：1200～mm小口径：500～1200mm微口径：≤500mm（4）曲线顶管S形曲线、水平与垂直兼有曲线、小曲率半径曲线。（5）自动控制自动测量、自动记录、自动纠偏。作坑普通设在检查井位置,以便顶管工作结束后工作坑砌筑成检查井。相邻工作坑间距应按照每次能顶进长度、土质状况来决定。一方面安顿仪器拟定出管线中心线,如果有必要,可在工作坑先后加补两点,这样以便施工中随时校核。然后按顺序放出工作坑尺寸。工作坑应横向垂直于管道中心线，这样可保证在后续顶进过程中管道中心走向。工作坑要有足够工作面，应当按照每节管长度、管径大小、设备尺寸和顶管办法来决定。工作坑开挖大小用下面公式计算:深度h=地面高程-设计底高程+基本及垫层厚度宽度B=D1+S,其中D1为管外径,S为操作宽度长度L=L1+L2+L3+L4+L5,其中L1为工作宽度,L2为管节长度,L3为运土工作长度,L4为千斤顶长度,L5为后背墙厚度。2.顶管设备安装(1)导轨:应用钢质材料制作,两个导轨应当安装得牢固、顺直、平行、等高。应采用装配式导轨，依照所测设轴线高程安装，导轨定位之后必要稳固、对的，保证能在顶进过程中承受各种负载时不位移、不变形、不沉降。两根轨道一定要互相等高、平行,导轨中心一定要通过复核,这样能保证顶进轴线精度，导轨坡度也要与设计管道坡度相应。在使用中需经常检查校核导轨,防止浮现位移等状况。(2)千斤顶:在安装时应固定在支架上,并且要与管道中心垂线对称，这样它合力作用点就在管道中心垂线上了。(3)油泵:要和千斤顶相匹配,并且要用备用油泵；在安装完毕后进行试运转。如果顶进过程中油压突然增高时，这时应立即停止顶进，查找因素并且在解决之后才可以继续顶进。(4)顶铁:分块拼装式顶铁需要有足够刚度,并且顶铁相邻面需要互相垂直。安装后顶铁轴线应当和管道轴线对称、平行，导轨和顶铁之间接触面不能有油污、泥土。在更换顶铁时，应先用大长度顶铁,在拼装后需要锁定。在顶进时工作人员不能在顶铁上方和侧面停留，并且要随时观测顶铁与否浮现异常。在管口和顶铁之间采用缓冲材料衬垫，如果顶力接近管节材料容许抗压强度，那么管口需要增长环形或U形顶铁。(5)起重设备:在正式作业前需要做试吊,查看制动性能与重物捆扎状况,禁止超负荷吊装状况浮现。3.挖土与出土管前挖土是保障管道上方建筑物安全与顶管质量核心。如果用人工挖土,则需慎重把握管子顶进方向。挖土时候工人需要在管内进行操作,防止塌方伤人,并且要注意不能扰动管道地基土层。挖土一次进尺深相称于顶镐活塞一种行程,挖完后来应及时顶进,防止坍塌。管道周边超挖普通限定在:管道上方不大于等于15mm,这样可以减小顶进阻力；管道下方中角135度范畴内不能超挖,但是可少挖10mm余留土层,在管子顶进时候切去,这样可保证土基和管道接触良好；如果在不容许有下沉地段(如重要建筑物,铁路下等),管周边不能超挖；如果土层松软,可以把土层余留厚点,这样可防管子下沉。挖出来土,要及时清运到管外,当运土车到达工作坑内出土区后，用垂直运送机械吊到工作平台，运送到工作棚外堆土区。4.顶进顶进程序是:安装顶铁-开动油泵-项镐活塞伸出一种行程-关油泵-活塞收缩-在空隙处加上顶铁-再开油泵,这样重复下去。千斤顶在工作坑内布置方式分并列、单列和环列等。千斤顶顶力合力位置必要与顶进抗力位置在同一种轴线上。顶进抗力就是土壁与管壁摩擦阻力或管前端切土阻力。按照以往施工经验,千斤顶在管端面着力点必要在管子垂直直径1/4到1/5处。安装顶铁时候,应当顺直,绝对不可以浮现偏扭现象。在第一节管节顶到挖土工作面时候,需要进行一次测量,检查它高程、坡度和轴线,拟定无误时,才可开始挖土。第一节管顶进质量涉及到整个顶管工程质量。第三章：顶管法施工对象即顶管法施工，可以对何种材料进行施工。常用有：钢筋砼管：C50以上，应用最多，用于短距下水道中；钢管：列应用第二位，用于自来水、煤气；HDPE中空缠绕管：应用在排水，输气。管径在800mm左右；人工出土——人工挖土时。螺旋输送机——土压平衡顶管机。吸泥排泥设备——泥水平衡、泥水加气平衡顶管机。第四章：顶管法施工机械1.构成顶进设备、掘进机（工具管）、中继环、工程管、排土设备等五某些构成。2.顶进设备主顶进系统——主油缸：2～4只，行程1.1m，顶力400-1000-t/只；单只千斤顶顶力不能过大：千斤顶、管段、后座材料。主油泵：32-45-50MPa;操纵台、高压油管。顶铁：弥补油缸行程局限性，厚度﹤油缸行程导轨：顶管导向中继间——中继油缸、中继油泵或主油泵。1)掘进机按挖土方式和平衡土体方式不同分为：手工挖土掘进机、挤压掘进机、气压平衡掘进机、泥水平衡掘进机、土压平衡掘进机。工具管——无刀盘泥水平衡顶管机又称为工具管，是顶管核心设备，安装在管道最前端，外形与管道相似，构造为为三段双铰管。作用：破土、定向、纠偏、防止塌方、出泥等功能。构成：冲泥仓（前）、操作室（中）、控制室（后）设水平铰链和上下纠偏油缸，调上下方向（即坡度）；设垂直铰链和水平纠偏油缸，调左右方向（水平曲线）。泥浆环、控制室、左右调节油缸、上下调节油缸、操作室、吸泥管、冲泥仓、栅格、工具管构造2)中继环中继环——在中继环成环形布置若干中继油缸，油缸行程200mm。中继环油缸工作时，背面管段成了后座，将前面相邻管段推向前方，分段克服侧面摩擦力。3.排土设备第五章顶管施工需注意事项1.千斤顶着力点着力点普通位于管子总高1/4到1/3地方。2.顶进方向控制管道方向应用经纬仪校核，管子每顶30cm需用经纬仪校核一次,若管道顶进方向和设计轴线方向不相应，应当用工作管内调节千斤顶进行校正。管道水平方向用水准仪进行测量纠偏，同样是管子每顶进30cm,用水准仪测量管子两端高程，若有偏差需进行纠偏直到达到施工规定。3.纠偏办法:(1)挖土校正法:就是在管子偏向一侧少挖土,但在另一侧多超挖些,使得管节在顶进时向另一侧偏移。这种合用于偏差在10到20mm时。(2)木杠支撑法:若管端下陷或管节发生错口，那么采用木杠支撑法进行校正。4.地下水位地下水位距离管底不能不大于0.5m,否则需要依照现场状况及实地勘测，应做好打井降水工作，这对保证工程质量和安全起着非常重要作用，井点必要布置在中轴线两端，凿井深度应做精确计算。5.其她状况如果遇到挖土工作面塌方或遇到障碍物、后背变形或倾斜、管位偏差超限、顶力突然增大时应停止工作，解决后再施顶。结语每同样施工技术迈进，离不开科学技术发展。顶管法施工也毫不例外，从上世纪机械设备发展、监控设备研制，顶管法施工在施工长度、施工速度、施工精度上均有跨越式发展。相信在科学技术日益发呈当代，顶管法施工可以走得更远。参照文献[1]林世玉.论顶管法施工在市政工程中应用[J].科技资讯，,(10)[2]倪员建.关于加强市政工程质量管理探讨[J].中华人民共和国科技信息，,(09)[3]王飞.浅谈顶管法应用与技术办法[J].科技信息(科学教研)，,(22)