顶管法施工技术

顶管法施工1、技术简介顶管施工是非开挖施工方法，不开挖或不开挖的管道埋设施工技术。顶管方法是利用工作坑中上部设备产生的推力克服管道和周围土壤的摩擦，将管道按照设计的坡度转移到土方中运输。一根管道到达土层，下一根第二根管道继续进入顶层。利用主顶圆柱、管道间、中继间等推力，工具管道或镗床从工作坑经过土层，继续向上提起到接收坑。管子紧接着工具管或镗床，然后埋在两个坑之间。非开挖工程技术在管道埋地工程中充分解决城市建筑破坏和道路交通堵塞等难题，突出了稳定土壤和环境保护的优点。这对于交通繁忙、人口密集、地面建筑多、地下管线复杂的城市来说很重要，将为城市创造干净、舒适、美丽的环境。非开挖技术是近年来开始常用的术语，使用的是工作井和接收井的开挖和不开挖，即用于铺设或更换地下管道的顶管直径dn 800-4500。通过工作井将埋地管道放入土中，一个工作井的管道可以通过地下1500米以上，还有一些可以绕过地下管道或障碍物的曲线。其技术要点是纠正管道在地下延伸的偏差。特别适用于大中型管道直径的非开挖布置。具有经济高效、保护环境的综合功能。这项技术的优点是不挖掘土地。不拆除，不破坏地面建筑；不会影响交通。不破坏环境。建设不受气候和环境的影响。不影响管道的分段差异变形。节省时间，效率，安全，低综合成本。该技术在我国沿海经济发达地区广泛应用于城市地下给排水管道、天然气石油管道、通信电缆等各种管道的非开挖布局。道路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡、地面等任何建筑物都可以通过。利用这项技术建设，可以节约大量的土地收购和拆除费用，减少环境污染和道路堵塞，有相当的经济和社会效益。2、技术原理顶管工程是继盾构施工后开发的地下管道施工方法，不需要开挖表面，可以横穿公路、铁路、河流、地面建筑物、地下结构、各种地下管道等。顶管工程利用主顶缸与管道间继电器之间的推力，从工作井通过土层，将工具管道或镗床推进到接收井内。与此同时，在工具管或镗床后面的管道在两个井之间埋设，以实现未开挖的地下管道布置施工方法。3、现状分析经过多年的开发，我国的顶管技术大规模取得了实效，保持了快速增长的势头。在技术、顶管设备、建筑技术等方面取得了很大的进步，在某些方面达到了世界最高水平。2001年上海隧道有限公司在江苏省常州市完成了2050米直径2米钢筋的首席顶管工程，是目前已竣工的我国最长的顶管工程。2001年8月 12月，嘉兴市污水处理排水工程一次着手对2050米长的钢筋混凝土管道进行重新改造。由于选择了合理的管道机械类型，成功解决了减阻泥浆使用和轴控制等技术难题，历时约5个月完成了整个向上工程，创造了新的管道顶管工程记录。长3600米，直径1.8米的钢管在23-25米深的地下，2002年9月成功穿越黄河，这是首次在山顶上，长、深、地质条件、铁管直径在国内。其中最长的部分是黄河河床1259米、厚砾石沙层和黄河主河道，这是我们西风洞运输项目的核心项目，也是目前世界上复杂地质条件下直径较大的钢管一次性最长的顶管项目。2001年上虞市污水处理项目中，玻璃纤维夹砂管首次成功应用于顶管。在2008年无锡长江转换项目中，中国铁路10国同时进入国内设备直径2200毫米钢管双管2500米。以上工程都表明我国的顶管工程水平达到了新的高度，接近世界先进水平。但是与日本、德国等先进机械设备和建设技术水平相比，我国仍然存在很大差距。4、发展方向随着我国经济的持续稳定增长，城市化进程进一步加快，我国地下管线的需求也逐年增加。提高环保意识的顶管技术将在中国地下管道建设中发挥越来越重要的作用。非开挖技术的发展必将向大规模、标准化、国际化的方向发展。在我国经济快速增长的支持下，财经技术发展将迎来前所未有的机遇，加快引进国外先进技术的基本上，努力消化创新，加强研究开发和人才培养等，其前景非常乐观。纵观国内外顶管技术的发展，发展方向将是多样化和多样化。除了从顶管直径移动到大直径管道的顶部外，还开发为小直径管道的顶部。目前顶管技术最小顶管直径只有75mm，最大直径为5m(德国)，大直径顶管倾向于取代小盾构。从适应性方面看，开发宽、土质的顶管机械是不可避免的趋势，其范围将从n值很小的土到n值超过50个石子，到轴压缩强度为200 MPa的岩石。微电子技术、工业检测技术、实时控制技术和现代控制理论与机械、液压技术在顶管机械中的综合应用是顶管技术的发展趋势。数字化、信息化、智能锯管机的开发将得到更多的关注，校正精度、自动化也将大大提高。不久，一些全自动、高精度的掘进机会将成为工程机械的主流。顶管的用途将随着相关技术的发展而继续扩大，目前主要开发为管道布局、排水管、地下人行道、管棚建设等多用途类型。当前的顶管剖面造型基本上是圆形的，未来的发展趋势是圆形、矩形、圆形拱、多边形等，以满足各种项目(例如箱涵)的需要。因此，截面形状多样化是必然的趋势。目前的顶管施工形式主要是土压力、泥水加压式，今后的开发将在进一步吸收外国技术的基础上，应用顶管、气泡式等多种形式的顶管施工技术。随着高精度远距离测量技术的进一步发展，通风系统的完善，中继间技术、注浆减摩技术的发展、排渣系统的开发、刀具切削系统、推进系统、挖掘输送系统、供电液压系统、监控系统、测量导向系统等一系列技术的突破，现有的一次性上行距离也不断更新，各种复杂的弯管顶管也层出不穷。目前我国在北京、上海、广州、武汉设立了4个非开挖技术研究中心，我国国际非开挖技术协会单位会员突破100个，居世界第4位，亚洲第1位。形成了由产业协会、研究单位、研究中心和设备生产企业组成的强大阵营，每年都有很多人参与管道顶管等非开挖项目，我国的管道顶管技术将迎来新的局面。5、顶管施工技术顶管有很多施工技术类型，可分为开挖面的施工方法，开放和封闭两种。5.1开放式施工技术开放工程工程适合土质稳定的条件，没有地下水的干扰，工人可以进入工作面直接挖掘，没有大型山体滑坡或水现象。也称为开放工作程序，因为工作曲面经常开启。根据工具管道，可以分为手动挖掘、挤压、机器挖掘、挤压土隧道顶管。(1)手动挖管顶管工人可以直接进入工作面挖掘，施工人员随时观察土壤和工作面的稳定状态，成本低，掌握方便，但效率低，水位低到管道基底以下0.5米才能施工。土质相对稳定，第一管无需前管帽，可以直接用工具管顶管，常用顶管施工方法，也称为手动掘进管顶管。(2)挤压顶管挤压隧道顶管通常更适用于潮湿、可压缩的粘性土、砂性土。该方法设备简单、安全，并且避免了挖泥机工程，比人工挖掘效率高一倍到二倍。它把工作面分成胸板，在胸板上留下喇叭状的圆锥筒，顶部进来时把土舀进喇叭里，土体被压缩成从圆锥筒里吐出的棒。条带土柱达到一定长度后，截断为钢丝，然后从填挖方工具运到地面。结构形式如图8-2所示。(3)机器挖掘管道顶管机器挖掘式顶管在工具管前安装马达驱动的刀板进行挖掘，挖掘的泥土由皮带运输机搬运，代替手动工作。通常适用于地下水干涉、土壤稳定的粘性或沙性土壤。其结构如图8-3所示。(4)挤压土壤顶管紧贴土管顶管前端的工具管可分为锥形和帽状，仅适用于潮湿粘土、沙子、未使用粘土、顶部短口径钢管、铸铁管、地面变形要求不太严格的地区。这种工具管安装在顶部管道的前面，进入顶部时，利用千斤顶顶部的力将管道直接推入土土，管道周围的土层稠密，经常引起地面的大变形。结构形式如图8-4所示。5.2封闭施工技术封闭式建设工程土质不稳定，地下水高，适合工人直接挖的施工条件。为了防止工作面的崩溃、喷出水的人身伤害，在头部正面的挖掘面和人造室之间密封，在密封箱内填充空气、泥浆、泥浆和泥浆混合物等，在气压、土压力、泥浆、泥浆、泥浆、泥浆和混合物的压力下支持开挖面，以稳定土土，防止崩塌、喷出物，控制地面沉降。(1)液压掘进顶管法水力发掘管道顶管的挖掘利用高压水枪的射流将前方的土漂浮成泥浆，通过泥浆管道运送到地堡现场。整个操作由安装在混凝土管道前端的工具管道完成，如图8-5所示。工具管道的正面是泥浆罐。挖掘时，先启动千斤顶，用刀片脚将泥土深入泥浆室，手动操作水窗，将泥土冲洗成泥浆。泥浆通过格栅进入真空室，从泥浆管吸入工作坑，从泥浆泵排出泥浆仓。这个坦克是完全密封的，上面有观察孔和用于操作和维修的小密封门。管道的隧道方向由中间部分的校正管控制。工具管道的后面是空气制动室。气室是高压出入的技工，进行升压和下降。目前，如果端工具管道发生故障，维修工人可以通过小密封门进入泥浆，为了防止小密封门打开后大量泥浆流入，可以先关闭气闸，经过增压后运行，以保持空气压力和泥浆压力的平衡。维修后，逐渐降低血压，恢复正常挖掘。水力节流头的生产效率高，挖土和不断排出泥浆，改善劳动条件，减少劳动强度，但消耗了大量的水，需要更大的泥浆储藏场所，因此在一些缺水地区受到限制。(2)土压力平衡顶管法土压力平衡是将流动性和不透水性注入到切割托盘的土和沙中的“泥浆材料”，然后在托盘中强制旋转、搅拌加工的土，使其充满流动性、不透水的特殊土体，保持开挖面土压力平衡的一定压力。该方法的密封在刀具管道前设置，工人位于密封室外，可以操纵电子控制开关，控制刀具切削和顶部进给速度。螺旋输送机的出土和顶速必须与刀具的切削速度一致，以便密封卡宾的土压力和开挖面的土压力始终保持平衡。土压力平衡顶管法常用于含水量高的粘性、砂土和地面沉降值控制较为严格的地区。其结构如图8-6所示。(3)泥水平衡顶管法泥水平衡顶管通常用于控制地面变形小于3cm、工作面低于地下水水平、渗透系数大于10-1cm/s的粘性土、砂质土、粉质土的工作条件。开挖面稳定，地基稳定，可以连续挖掘，但其特点是土壤数多，废弃土地的运输和积累更加困难。该方法与土压平衡管道顶管一样，全面配备了密封室、刀具、螺旋输送机等设备。建设时，工具管继续转动，刀板继续转动，泥浆管继续进入泥浆，而扔出泥浆管的话，掺有废弃土的泥水就会继续扔进煤气室。密封的船舱经常使用挡土墙泥浆，以平衡开挖面的土压力，即保持泥浆为一定的土液，以平衡土压力和地下水压力。管道顶出方法的选择应取决于管道所在土壤的特性、管道直径、地下水位、附近地面和地下建筑、结构和各种设施等因素。本章重点介绍了人工顶管法的施工技术。6、顶管工作坑布置管道顶管工作坑(也称为竖井)是管道顶管施工起点、终点和转向点的临时设施，安装在具有轨道、背墙、千斤顶等的坑内。6.1工作坑类型和设置原则根据工作英尺的向上方向，可以分为单向英尺、双向英尺、多向英尺、转向球和互通立交等，如图8-7所示。工作坑的位置取决于地形、配管位置、管直径大小、地面障碍物种类等因素。排水管道顶部的工作坑通常位于检查井位置。单向顶出应在管道下游端选择，以方便排水。根据地形和土壤情况，充分利用原土壤等。工作坑和横穿的建筑物之间必须有一定的安全距离，必须考虑6.2工作坑的大小工作坑必须有足够的空间和工作面，以使顶管工作顺利进行。大小与管直径大小、管节距长度、插入深度、作业工具和薄板相关。工作坑的标注可以使用图8-8所示的公式计算。一管；2-隧道面；3-等；4-杰克；5-塔铁；6导轨；7-内环；8-基本(1)工作坑的宽度：W工作坑地板宽度，m；D1管道直径，m；W=D1 2B 2b(1)2B 2b管道两侧的工作空间和支撑厚度，通常需要2.4到3.2m。(2)工作坑的长度：L=L1 L2 l4 l5 (2)样式的L矩形工作坑底部长度，m；L1刀具管道长度，m .使用管道的第一部分作为刀具管道时，钢筋混凝土管道必须小于0.3m，钢管必须小于0.6m必须小于。L 23354管长度，m；L3出土工作室长度，m；L4插孔长度，m；L5顶管后部厚度，m(3)工作坑的深度：如果工作坑是顶坑，则深度计算为公式(8-3)。H1=h1 H2 h3(3)如果工作坑是入口坑，则深度计算为公式(8-4)。H2=h1 h3(4)式H1的坑底到坑底的深度，m；H 23354坑底到坑底的深度，m；H1从地面到管道底部的外侧边缘深度，m；H 23354管道外部边缘底部到轨道底部的高度，m；H3基础和垫层厚度。但是，井室