隧道与洞室工程顶管.ppt

n考试时间、地点： 11周五上午8点10点（地点待定地点待定） n70%：考试 n30%：论文 n题型：填空、判断、简答 n答疑：岩408 博客 n盾构与顶管 n非开挖工法（暗挖） n社会、经济效益 n顶管（管道敷设） 1 概述 n顶管技术是一项用于市政施工的非开挖 掘进式顶管技术。 n优点在于不影响周围环境或者影响较小 ，施工场地小，噪音小。 n而且能够深入地下作业，这是开挖埋管 无法比拟的优点。 n缺点：施工时间较长，工程造价高 1 概述 顶管施工的优点 n目前世界上的顶管技术已经发展到了十 分成熟的阶段，各种各样的顶管方式方 法出现。 n施工技术原理同：一般都是垂直地面做工作 井，然后用高压液压千斤顶，将水泥或者钢 制管道顶入地下 n各种技术的差别就在于运输管道内挖掘出来 的泥土，石头等渣子的方法，有人工的，有 水抽式的，先进的还有遥控的。 1 概述 n非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的 管道埋设施工技术 n不容易施工好 n非开挖工程技术彻底解决了管道埋设施工中对 城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题， 在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。 n这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、 地下管线复杂的城市是非常重要的，它将为城 市创造一个洁净、舒适和美好的环境。 1 概述 n非开挖技术是近几年才开始频繁使用的一个术 语，它涉及的是利用少开挖，即工作井与接收 井要开挖，以及不开挖，即管道不开挖技术来 进行地下管线的铺设或更换，顶管直径 DN8004500mm。 n通过工作井把要埋设的管子顶入土内，一个工 作井内的管子可在地下穿行1500米以上，并且 还能曲线穿行，以绕开一些地下管线或障碍物 。 1 概述 n技术要点在于纠正管子在地下延伸的偏 差。特别适用于大中型管径的非开挖铺 设。具有经济、高效，保护环境的综合 功能。 n不开挖地面；不拆迁，不破坏地面建筑 物；不影响交通；不破坏环境；施工不 受气候和环境的影响；不影响管道的段 差变形；省时、高效、安全，综合造价 低。 1 概述 n我国沿海经济发达地区广泛用于城市地 下给排水管道、天燃气石油管道、通讯 电缆等各种管道的非开挖铺设。 n它能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、 海峡和地面任何建筑物。 n节约一大笔征地拆迁费用 n减少对环境污染和道路的堵塞 n具有显著的经济效益和社会效益。 1 概述 n顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种 地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且 能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地 下构筑物以及各种地下管线等。 n顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的 推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层 一直推到接收井内吊起。 n与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管 道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下 管道的施工方法。 1 概述 n目前，在顶管施工中最为流行的有三种平衡理 论： n气压平衡、泥水平衡和土压平衡理论。 n顶管施工最突出的特点就是适应性问题。 n针对不同的地质情况、施工条件和设计要求， 选用与之适应的顶管施工方式，如何正确地选 择顶管机和配套辅助设备，对于顶管施工来说 将是非常关键的. 1 概述 n非开挖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。 无需隔断交通 噪音以及震动都很小 n几个优点 可以在很深的地下敷设管道 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 顶管工法与其它工法比较 顶管机 顶管机械 顶管机械 顶管机械 顶管机械 导向钻进铺管钻机 最大反扩孔径450mm 顶管机械 辽宁建平工程施工 辽宁兴城工程施工 顶管机械 顶管机械 顶管机械 顶管机械 土压泥水两用 顶管机械 多边形偏心破碎泥水平衡顶管 机的改良型用于各种强风化、 中风化的岩石。 适用于软土：整机重量轻；结 构简单；造价低廉；操作简单 ；可用停止某个刀盘的转动来 达到比用纠偏油缸更好方向修 正效果。 顶管机械 顶管机械 n管道顶进方法的选择，是根据管道所处 土层性质、管径、地下水位、附近地上 与地下建筑物、构筑物和各种设施等因 素，经技术经济比较后确定的。 n普通顶管法是在黏性或砂性土层，且无 地下水影响时，采取的手掘式或机构挖 掘式顶管法。 2 顶管的施工过程 n（1） 工作坑 n顶管工作坑的位置的设置应便于排水 、出土和运输，并对地上与地下建筑物 、构筑物易于采取保护和安全生产措施 。 n采用装配式后背墙由方木、型钢或钢 板等组装而成，组装后的后背运动员具 有足够的强度和刚度。 n工作坑的支撑应形成封闭式模框架， 矩形工作坑的四角应加斜撑。 黄石工地工作井 黄石工地工作井 江西九江土顶工作照 武穴施工600管道 九江施工中的鹅卵石 九江开顶前的准备工作 九江机头顶进中 n（2） 设备安装 n导轨：选用钢质材料制作，安装牢固 、顺直、平行、等高，其纵坡与管道设 计坡度一致。在使用中经常检查校核导 轨，防止产生位移。 n千斤顶：安装时固定在支架上，并与 管道中心的垂线对称，其合力的作用点 在管道中的中心的垂线上。 n油泵：与千斤顶相匹配，并用备用油 泵；安装完毕后进行试运转。顶进过程 中油压突然增高时，应立即停止顶进， 检查原因并经处理后方可继续顶进。 n顶铁： n分块拼装式顶铁应有足够的刚度，并且顶铁 的相邻面相互垂直。 n安装后的顶铁轴线应与管道轴线平等、对称 ，顶铁与导轨之间的接触面不得有泥土、油 污。 n顶铁与管口之间采用缓冲材料衬垫，当顶力 接近管节材料的允许抗压强度时，管口应增 加U型或环形顶铁。 n起重设备：正式作业前应试吊，检查重物 捆扎情况和制动性能；严禁超负荷吊装。 n（3）顶进 n将地下水位降到管底以下不小于0.5M处 ，并防止其他水源进入顶管管道。 n全部设备经过检查并试运转合格后可进 行顶进。 顶进程序是：安装顶铁，开动油泵，顶镐 活塞伸出一个行程后，关油泵，顶镐停止 运行，活塞收缩，在空隙处加上顶铁，再 开油泵，如此周而复始。 n工具管开始顶进5-10m的范围内，允许 偏差为：轴线位置3mm，高程0+3mm. 当超过允许偏差时，采取措施纠正。 n采用手工掘进顶进时规定： n工具管接触或切入土层后，自上而下分层 开挖。 n在允许超挖的稳定土层中正常顶时时，管 下部135度范围内不得超挖；管顶以上超 挖量不得大于15mm；管前超挖根据具体 情况确定，并制定安全保护措施。 n顶管结束后，管节接口的内侧间隙按设 计规定处理，设计无规定时，可采用石棉 水泥、弹性密封膏或水泥秒浆密封。填塞 物应抹平，不得凸入管内。 n顶进时测量工具管的中心和高程 n采用手工掘进时，工具管进入土层过程 中，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。 n全段顶完后，在每个管节接口处测量其 轴线位置和高程；有错口时测出相对高 差。 n纠偏 n采用小角度、顶进中逐渐纠偏 n纠偏方法 n挖土校正法：即在管子偏向一侧少挖土 ，而在别一侧多超挖些，强制管子在前 进时向另一侧偏移。适用于偏差为10- 20mm时。 n木杠支撑法：如管端下陷，管子发生错 口时，可采用木杠支撑法方法校正，适 用于偏差为20mm时。 n顶进过程中，出现下列紧急情况时应 采取措施进行处理： n工具管前方遇到障碍 后墙变形严重 顶铁发生扭曲现象 管位偏差过大且校正无效 顶力超过管端的允许顶力 油泵、油路发生异常现象 接缝中漏泥浆 顶管工作坑、 接收坑和洞口止水装置 掘进机 主顶管装置 顶铁 基坑导轨、后座和测量装置 顶管施工的中继间 顶管施工的中继间 顶管施工的中继间 施工工艺图 顶力-管径变化 顶力-顶距变化 顶管施工 顶管施工 顶管工法 开放型 密封型 刃口推进工法 泥水式推进工法 土压式推进工法 泥浓式推进工法 3 顶管工法分类 顶进面状况管内掘削状况 井内出土状况 井上门吊出土 n泥水推进工法 n n通过刀盘以及顶速平衡正面土压力，调节 循环水压力用以平衡地下水压力。 n采用流体输送切削入泥仓的土体，顶进过 程中不间断，施工速度快。无需地盘改良 或降水处理，施工后地表沉降小。 n泥水平衡顶管机可在地下水压力较高以及土质 变化范围较大的条件下使用。一般管径在 1350一下采用。泥水顶管施工总推力比较小 ，对所顶管子周围土体扰动小，易控制地面沉 降，可实现连续出土作业，顶进速度较快 n特点： n1、减速机与刀盘同轴线，无偏心。 n2、具备独立泥水、注浆系统、刀盘清洁装置。尤 其适合N值较大的硬土。 n3、顶进速度快，最快顶进速度每分钟60mm。 n4、施工精度高，上、下、左、右可纠偏，最大纠 偏角度2.5度，并可作较长距离的顶进 n适合土质：软土层、流砂层、粉砂层、粘土层 、砂砾层。 n土压式推进工法 n通过向切削仓内注入一定比例的混合材 料，使得充满泥仓的泥土混合体平衡正 面土压以及地下水压力。 n无需泥浆泵等后部配套装置，整机造价 低廉。 n无需泥浆处理，施工成本低。 n泥浓式推进工法 n可以不加破碎的排出孔径约为顶管机直 径1/3的砾石 n采用了二次注浆方法，大大的减少了磨 阻力，适合长距离顶进 其他分类 n偏心破碎泥水平衡顶管机 n刀盘可伸缩泥水平衡顶管机 n岩盘破碎泥水平衡顶管机 n沙砾石专用泥水平衡顶管机 n遥控型土压平衡顶管机 n超级水力切割顶管机 n单刀盘土压平衡顶管机 n多刀盘土压平衡顶管机 n矩形顶管机 n微型无排土挤压顶管机 n土压泥水两用顶管机 n局部气压平衡顶管机 n非开挖导向钻机铺设地下管道是二十世纪末 的一项国际先进技术 n地表干扰极小的情况下，无需开挖工作坑， 不破坏环境不破坏道路和建筑物的结构，不 影响交通，定位准确，施工快捷，安全性好 。 n广泛用于公路、铁路、街道、河流及建筑物 。 4 顶管适用几种土质及选型 n1、淤泥质黏土 此种软土的形成是在较弱的海浪岸流及潮汐 的水动力作用下逐渐形成的。 土的颜色多呈灰色或黑灰色，光润油滑且有 腐烂植物的气味，多呈软塑或半流塑状态。 其天然含水量很大，一般都大于30%，饱 和度一般大于90%，液限一般在35-60%之 间，软土的天然重度较小，约在15- 19KN/m3之间。 孔隙比大于1，天然含水量高、孔隙比大， 所以具有软土地基变形大，强度低的特点。 4 顶管适用几种土质及选型 n2、砂性土 由于曾受到海水的冲击，部分地区沉积 层含有海水所搬运的大量沉积物，其中 主要为细砂及粉砂。 含黏土的成分较少，所以称为砂性土。 砂性土的土颗粒较一般的黏土大，一般 在20以上，土颗粒之间的凝聚力较小， 呈单粒结构。孔隙比较大，很容易在水 动力的作用下产生流沙现象。 n3、黄土 凡以风力搬运沉积又没有经过次生扰动的、 无层理的黄色粉质、含碳酸盐类并具有肉眼 可见的、大孔的土状沉积物成为黄土（也称 原生黄土），其它成因的、黄色的、又常具 有层理和夹有砂、砾石层的土状沉积物称之 为黄土状土（也称次生黄土）。 n4、强风化岩 强风化岩是指风化很强的岩石，此种土质 的组织结构已大部分破坏，矿物成分已显 著变化，含有大量黏土质黏土矿物。 风化裂隙很发育，岩体被切割成碎块，干 时可用手折断或捏碎，浸水或干