《管道工程》全册配套课件

《管道工程》全册配套课件市政给排水管道不开槽施工不开槽施工的应用穿越管道。通向水域管道。构（建）筑物下管道。埋深较深的管道。不开槽施工的分类

顶管施工定向钻施工气动矛施工夯管锤施工顶管施工按管道口径分：大口径d<800mm

中口径800mm=<d<1000mm

大口径>=1800mm按顶进距离分：中短距离顶管L=<300mm

长距离顶管300mm<L<1000mm

超长距离顶管L>=1000mm适用土层特别适用于黏性土、粉性土和砂土，也适用于卵石、碎石、风化残积土等非黏性土。对淤泥沼泽地及岩石来说，要经过详细分析。对岩石来说，只适用于强风化岩。任何一种顶管施工方法，都有局限性。因此，对于具体土层，必须选择与之相适应的顶管施工方法。顶管施工

工具管是顶管的关键机具，一般具有以下功能：掘进、塌方、出泥和导向等。

顶管按工艺分类实际上是工具管的分类：顶管施工的分类工具管分类掘进功能手掘式、挤压式、半机械式、机械式、水力控掘式防塌功能机械平衡式、泥水平衡式、土压平衡式、气压平衡式出泥功能干出泥、泥水出泥泥水平衡式工具管挤压式工具管机械挖掘式工具管工作示意图三段双铰型工具管二段型局部气压工具管示意图土压平横式工具管水平定向钻施工

概述：定向钻源于海上钻进技术，现在用于辐射管道，钻进方向

由垂直向变成水平向，为了区别冠以“水平”二字，称“水平

定向钻”。我国于1985年采用定向钻，目前定向钻技术已

被广泛应用于铺设口径约1m以下的管道。我国定向钻技

术的施工技术已经跨入世界先进行列。水平定向钻施工施工步骤：1），先钻导向孔。2），扩孔和铺设。水平定向钻视频演示气动矛施工简介：气动矛类似卧放的风镐，在压缩空气的驱动下，将土排向周边，并将土体压密。气动矛施工施工方法：不排土，要求覆盖层有一定厚度，一般为管径的十倍。气动矛施工的长度与口径有关，小的口径通常不超过15米，较大的一般在30-50米之间。根据土壤结构气动矛的最小弯曲半径未27—30米气动矛施工适用范围

可压缩土壤。

适用于管径未150MM及以下的PVC、PE和钢管。夯管锤施工简介

夯管锤类似于卧放的气锤，是气动矛的互补机型，都是以压缩空气为动力。

夯管锤铺设较短距离、较大直径的管道局有其突出的优点，是一种简单、经济、有效的施工技术。夯管锤施工施工方法

在平行的工字钢上正确的校准夯管锤与第一节钢管轴线，使其一致，同时又与设计轴线符合就可以了，不需要牢固的混凝土基础和复杂的导轨。前一节夯入后，后一节钢管焊接接长再夯，最长可达150m。夯管锤施工设备组成夯管锤、空压机、连接固定系统（夯管头、出土器、调节锥套、张紧器组）夯管锤施工适用范围适用地层：除岩层和有大量地下水以外的所有地层均可用夯管锤铺管，但在坚硬土层、干砂层和卵石含量超过50%的地层中铺管难度较大。适用管材：钢管适用长度：一般不大于80m。总结

这几周通过对不开槽施工的学习让我们明白了不开槽施工有利于地下铺设和修复管道。但是在这之前我们根本就不知道有这种施工方法，所以我们要利用身边有用的资源去了解更前沿的施工技术，并且也要去把原先的施工技术好好的去掌握和发展！！7顶管法施工PipeJackingMethodConstruction

7.1概述

顶管施工是继盾构施工之后发展起来的一种土层地下工程施工方法，主要用于地下进水管、排水管、煤气管、电讯电缆管的施工。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，是一种非开挖的敷设地下管道的施工方法。地下管线的非开挖施工法主要内容包括：地下管线的铺设、更换和修复。

先在工作坑内设置支座和安装液压千斤顶，借助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坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起，与此同时，紧随工具管或掘进机后面，将预制的管段顶入地层。

边顶进，

边开挖地层，

边将管段接长的管道埋设方法。7.1.1顶管施工的基本原理

施工时，先制作顶管工作井及接收井，作为一段顶管的起点和终点，工作井中有一面或两面井壁设有预留孔，作为顶管出口，其对面井壁是承压壁，承压壁前侧安装有顶管的千斤顶和承压垫板（即钢后靠），千斤顶将工具管顶出工作井预留孔，而后以工具管为先导，逐节将预制管节按设计轴线顶入土层中，直至工具管后第一节管节进入接收井预留孔，施工完成一段管道。为进行较长距离的顶管施工，可在管道中间设置一至几个中继间作为接力顶进，并在管道外周压注润滑泥浆。顶管施工可用于直线管道，也可用于曲线等管道。1-预制的混凝土管；2-运输车；3-扶梯；4-主顶油泵；5-行车；6-安全护栏；7-润滑注浆系统；8-操纵房；9-配电系统；10-操纵系统；11-后座；12-测量系统；13-主顶油缸；14-导轨；15-弧形顶铁；16-环形顶铁；17-已顶入的混凝土管；18-运土车；19-机头

顶管施工技术最早始于1896年美国的北太平洋铁路铺设工程的施工中。1948年日本第一次采用顶管施工方法，在尼崎市的铁路下顶进了一根内径600mm的铸铁管，顶距只在6米。欧洲发达国家最早开发应用顶管法，1950年前后，英、德、日等国家相继采用。我国较早的顶管施工约在上世纪50年代，初期主要是手掘式顶管，设备也较简陋。我国顶管技术真正较大的发展是从上世纪80年代中期开始。1988年上海研制成功我国第一台土压平衡掘进机。

7.1.2顶管施工技术的应用及发展

随着时间的推移，顶管技术也与时俱进地得到迅速发展。主要体现在以下方面：一次连续顶进的距离：越来越长顶管直径：向大小直径两个方向发展管材：钢筋混凝土管、钢管、玻璃钢顶管挖掘技术：机械化程度越来越高顶管线路的曲直度：曲线形状越来越复杂，曲率半径越来越小。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。

7.1.4顶管施工的分类手掘式顶管施工是最早发展起来的一种顶管施工的方式。由于它在特定的土质条件下和采用一定的辅助施工措施后便具有施工操作简便、设备少、施工成本低、施工进度快等优点，所以至今仍被许多施工单位采用。手掘式顶管机也即是非机械的开放式(或敞口式)顶管机，适用于能自稳的土体中。在顶管的前端装有工具管，施工时，采用手工的方法来破碎工作面的土层，破碎辅助工具主要有镐、锹以及冲击锤等。如果在含水量较大的砂土中，需采用降水等辅助措施。7.2顶管机及其选型7.2.1手掘式顶管机手掘式顶管机主要由切土刃角、纠偏装置、承插口等组成。所用的工具管有一段式和两段式。一段式工具管与混凝土管之间的结合不太可靠，常会产生渗漏现象；发生偏斜时纠偏效果不好；千斤顶直接顶在其后的混凝土管上，第一节管容易损坏。因此，现多用两段式，前后两段之间安装有纠偏油缸，后壳体与后面的正常管节连接在一起。一段式手掘式工具管前段壳体纠偏油缸后段壳体两段式手掘式工具管

泥水平衡顶管机是指采用机械切削泥土、利用压力来平衡地下水压力和土压力、采用水力输送弃土的泥水式顶管机，是当今生产的比较先进的一种顶管机。泥水平衡式顶管机按平衡对象分有两种，一种是泥水仅起平衡地下水的作用，土压力则由机械方式来平衡；另一种是同时具有平衡地下水压力和土压力的作用。7.2.2泥水平衡式顶管机泥水平衡工具管正面设刀盘，并在其后设密封舱，在密封舱内注入稳定正面土体的泥浆，刀盘切下的泥土，沉在密封舱下部的泥水中而被水力运输管道运至地面泥水处理装置。泥水平衡式工具管主要由大刀盘装置、纠偏装置、泥水装置、进排泥装置等组成。在前、后壳体之间有纠偏千斤顶，在掘进机上下部安装进、排泥管。泥水平衡式顶管机的结构形式有多种，如刀盘可伸缩的顶管机、具有破碎功能的顶管机、气压式顶管机等。泥水平衡式顶管机结构及施工

刀盘可伸缩式泥水平衡顶管机

泥水平衡顶管施工的完整系统由顶管机、进排泥系统、泥水处理系统、主顶系统、测量系统、起吊系统、供电系统等组成。泥水平衡顶管施工与其它形式的顶管相比，增加了进排泥和泥水处理系统。泥水平衡式顶管施工的优点：适用的土质范围较广，尤其适用于施工难度极大的粉砂质土层中；可保持挖掘面的稳定，对周围土层的影响小，地面变形小；较适宜于长距离顶管施工；工作井内作业环境好且安全；可连续出土，施工进度快。缺点：施工场地大，设备费用高，需在地面设置泥水处理、输送装置；机械设备复杂，且各系统间相互连锁，一旦某一系统故障，必须全面停止施工。土压平衡顶管机由土压平衡盾构机移植而来，其平衡原理与盾构相同。与泥水顶管施工相比，最大的特点是排出的土或泥浆一般不需再进行二次处理，具有刀盘切削土体、开挖面土压平衡、对土体扰动小、地面和建筑的沉降较小等特点。土压平衡顶管机按泥土仓中所充的泥土类型分，有泥土式、泥浆式和混合式三种；按刀盘形式分，有带面板刀盘式和无面板刀盘式；按有无加泥功能分，有普通式和加泥式；从刀盘的机械传动方式分，有中心传动式、中间传动式和周边传动式；按刀盘的多少分，有单刀盘式和多刀盘式。7.2.3土压平衡式顶管机（1）单刀盘式（DK型）顶管机单刀盘式土压平衡顶管机是日本在上世纪70年代初期开发的，它具有广泛的适应性、高度的可靠性和先进的技术性。它又称为泥土加压式顶管机，国内成为辐条式刀盘顶管机或者加泥式顶管机。图7-9所示的是这种机型的结构之一，它由刀盘及驱动装置、前壳体、纠偏油缸组、刀盘驱动电机、螺旋输送机、操纵台、后壳体等组成。没有刀盘面板，刀盘后面设有许多根搅拌棒。这种结构的DK型顶管机在国内已自成系列，适用于φ1.2~3.0m口径的混凝土管施工，在软土、硬土中都可采用，并且可与盾构机通用，可在覆土厚度为0.8倍管道外径的浅埋土层中施工。

单刀盘式顶管机

（2）多刀盘式（DT型）顶管机这是一种非常适用于软土的顶管机，如图7-10所示的主体结构，四把切削搅拌刀盘对称地安装在前壳体的隔仓板上，伸入到泥土仓中。隔仓板把前壳体分为左右两仓，左仓为泥土仓，右仓为动力仓。螺旋输送机按—定的倾斜角度安装在隔仓板上，螺杆是悬臂式，前端伸入到泥土仓中。隔仓板的水平轴线左右和垂直轴线的上部各安装有一只隔膜式土压力表。在隔仓板的中心开有一人孔，通常用盖板把它盖住。在盖板的中心安装有一向右伸展的测量用光靶。由于该光靶是从中心引出的，所以即使掘进机产生一定偏转以后，只需把光靶作上下移动，使光靶的水平线和测量仪器的水平线平行就可以进行准确的测量，而且不会因掘进机偏转而会产生测量误差。前后壳体之间有呈井字形布置的四组纠偏油缸联接。在后壳体插入前壳体的间隙里，有两道V字形密封圈，它可保证在纠偏过程中不会产生渗漏现象。小刀盘螺旋出土机纠偏千斤顶多刀盘式土压平衡顶管机

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。7.3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。7.2.3顶进工作井的井内布置123456789图7-11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在市政工程建设中，长距离管道的敷设是其重要的工作内容。随着顶管技术应用的推广，研究敷设长距离管道工艺技术已成为引人注目的课题。长距离管道的主要困难是，设置在顶进坑内的主千斤顶的推顶力有限，不足以克服管道长距离顶进时遇到的总阻力。希望增加顶管单程顶进的长度时，需要采取相关的措施，如增加主千斤顶的顶力、减少管道周边与地层的摩擦力、中途设置辅助千斤顶（中继环）、减小顶管承受的正面阻力等。目前在发展长距离顶管技术的过程中，减摩和设置中继环两项措施已得到较多研究，并已成为成熟的技术。7.5长距离顶管为了适应长距离顶进管道的需要，研制了中继环（又称中继间、中间站）。即在管道顶进的中途设置辅助千斤顶，靠辅助千斤顶提供的动力继续顶进管段，延长顶管的顶进长度，满足敷设长距离管道的需要。采用中继环时，管道沿全长分成若干段，在段与段之间设置中继环。中继环是一个由钢材制成的圆环，内壁上设置有一定数量的短行程千斤顶，产生的推顶力可用于推进中继环前方的管道。增设中继环（间）中继环示意图

（1）中继环推进过程设置中继环以后，顶管顶进时，每次都应先启用最前面的中继环，将其前方的管道连同工具管一起向前顶进，后面的中继环和主千斤顶保持不动，直至达到该中继环的一个顶程为止，接着后面的中继环开始推顶作业，将两个中继环之间的管道向前推进。与此同时，前面的一个中继环的千斤顶排放油压，活塞杆缩进套筒。可见，这时被推进的只是该中继环和前面一个中继环之间的管段。在顶进作业中，主千斤顶在每个循环中都最后推进。借助中继环的逐级接力过程，可将顶管的顶推距离延长，以适应长距离顶管施工的需要。（2）中继环的结构形式它主要由前特殊管、后特殊管和壳体油缸、均压环等组成。在前特殊管的尾部有一个与T形套环相类似的密封圈和接口。中继环壳体的前端与T型套环的一半相似，利用它把中继环壳体与混凝土管连接起来。中继环的后特殊管外侧则设有两环止水密封圈，使壳体虽在其上来回运动而不会产生渗漏。中继环油缸被固定在壳体上，油缸均匀布置在壳体内。油缸两头装有均压钢环，钢环与混凝土管之间有衬垫环。衬垫环多用20mm厚的木板做成。中继油缸为单作用油缸，只有当后一只中继环向前推进时，前一只中继环的油缸才能缩回。管子顶通后，把中继环油缸拆卸下来，管子可直接合拢。图7-15中继环结构形式1-中继管壳体；2-木垫环；3-均压钢环；4-中继环油缸；5-油缸固定装置；6-均压钢环；7-止水圈；8-特殊管

（3）中继环的布置中继间的布置要满足顶力的要求，同时使其操作方便、合理，提高顶进速度。中继环在安放时，第一只中继环应放在比较前面一些。因为掘进机在推进过程中推力的变化会因土质条件的变化而有较大的变化。所以，当总推力达到中继环总推力40～60％时，就应安放第一只中继环，以后，每当达到中继环总推力的70％～80％时，安放一只中继环。而当主顶油缸达到中继环总推力的90％时，就必须启用中继环。微型顶管一般指口径在400mm以下，人无法进入管内作业的顶管施工。微型隧道施工法源于日本，是一种遥控、可导向的顶管施工，广泛用于地下管线的敷设。微型顶管施工设备主要由切削系统、激光导向系统、出碴系统、顶进系统、控制系统等组成，根据激光导向系统测量偏斜数据，可操纵液压纠偏系统，从而实现调节铺管方向的目的。微型顶管的一次顶进长度大多在50～60m，也有的达到百米及以上。微型顶管的类型很多，按其工作原理和取土方式分有压入式、螺旋钻式、泥水式、土压式、空心钻式等，其中压入式和螺旋钻式应用较多。7.6微型顶管压入式微型顶管是指将前方土体向管道周围土体径向挤压，在不出土或少出土的情况下顶进管道的顶管工艺。一般用于直径较小的管道施工。压入方式按动力分有冲击式、旋压式和静压式，按设备分气动矛法、夯管法和顶入法。7.6.1压入式微型顶管气动矛法夯管法管外顶入法

管内顶入法7.6.2螺旋钻式微型顶管

螺旋式顶管是利用螺旋钻进行施工的一种方法。施工时，先准备顶进坑，将螺旋钻机水平安装在坑内，再利用螺旋杆传输钻压和扭矩，推进机头前进。同时，利用钻机的顶进油缸向前顶进管节，机头掘削下来的土通过螺旋钻杆从管中输送到坑内。这种方法的顶进距离较短，且只能在直线段使用，一般顶距在60m以内。其优点是施工时无震动，噪音小，重量轻、操作方便、施工人员少，基坑小。管长2m时，3.6m长、1.5m宽的顶进坑即可。

螺旋钻式施工方法有多种方式，主要分一程式和两程式两类。

（c）两程式之二（b）两程式之一

（a）一程式铺设管导向管管节下放螺旋杆回收钢筋混凝土管节的接口有平口、企口和承口三种类型。管节类型不同，止水方式也不同。（1）平口管接口及止水平口管用“T”形钢套环接口，把两只管子连接在一起，在混凝土管和钢套环中间安装有2根齿形橡胶圈止水。7.8管节接缝的防水7.8.1钢筋混凝土管节接缝的防水（2）企口接口及防水企口管用企口式接口，用1根“q”形橡胶圈止水。止水圈右边腔内有硅油，在两管节对接连接过程中，充有硅油的一腔会翻转到橡胶体的上方及左边，增强了止水效果。

（a）企口形管及其接口（b）“q”形橡胶止水圈（3）承口接口及防水承口管用“F”形套环接口，接口处用1根齿形橡胶圈止水。F形接口管是最为常用的一种管节。它把“T”形钢套环的前面一半埋入混凝土管中就变成了“F”形接口。为防止钢套环与混凝土结合面渗漏，在该处设了一个遇水膨胀的橡胶止水圈。钢管是用一定厚度的钢板先卷成圆筒，再焊成竹节，钢管两管节之间采用焊接连接，其整体性好，不易产生渗漏水。为保证焊接牢靠，将管节端口按一定角度坡口后再焊接。常用的接口形式有两种：单边V型坡口；K型坡口。单边V型坡口适用于人员无法进入的小口径管，采用单边坡口和单面焊接；K型坡口双面成型的焊接工艺，即管内外均需焊接，适用于口径较大的管道中。7.8.1钢管顶管的接口形式图7-21坡口型式

盾构法和顶管法的主要异同点：

相同点：（1）二者都属于暗挖法施工大口径（>900㎜）地下工程的主要施工方法。（2）二者都要开挖工作基坑（工作井和接收井）。（3）二者工作面的开挖方法，出、进洞施工技术基本相似。（4）二者都要注意接缝防水处理、地表沉降控制、周边环境保护等问题，都要进行注压浆。不同点：（1）盾构法的衬砌为管片，且每环管片要在盾构机的盾尾进行拼装，拼装好后一般不会再移动；顶管法的衬砌为管节，且每环管节是一次预制成功的，由顶进装置依次顶进，直至第一节管节到达接收井位置。（2）盾构法施工的盾构千斤顶布置在盾构机的支撑环外沿，而顶管法施工的主顶进装置布置在工作井内，如果顶力不足要加设中继间。（3）盾构千斤顶活塞的前端必须安装顶块，顶块必须采用球面接头，在顶块与管片的接触面上安装橡胶或柔性材料的垫板。顶管法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。O型顶铁是使主顶千斤顶的推力可以较均匀地加到所顶管道的周边；U型顶铁是为了弥补千斤顶行程不足而用。（4）盾构机内有拼装管片的拼装机，而顶管机内没有。（5）盾构法主要用于大断面城市地下隧道、水工隧道、公路隧道的施工；顶管法主要适用于断面稍小一些的城市地下管线的铺设。一级建造师市政（陈明+曹明铭+肖国祥+申玉辰）课件建筑（王树京+李佳升+李立军+王英）课件机电（董美英+唐琼+魏匡+李学斌）课件法规（陈印+王竹梅+武劲松+蔡恒）课件经济（梅世强+达江+刘戈+关涛+徐蓉）课件管理（朱俊文+成丽芹+丰景春）课件关注微信公众号课件免费下载1.早期的顶管施工技术

根据中东地区出土的文物证实，古罗马时代已开始了最早应用顶管施工技术的萌芽。当时的古罗马利用杠杆原理，将一根木制管道从土层侧面顶进从而开辟出一条供水渠道，以汲取水资源，这就是在不开挖地面条件下进行的地下顶管施工雏形。顶管施工技术的发展历史

据可查文字记录，美国北太平洋铁路公司在1896～1900年间完成了早期的顶管施工作业。

早期为顶管技术的推广应用作出杰出贡献的是美国的AugustusGrinffin工程师，他于1906～1918年期间在从事灌溉研究工作时，发明了在铁路下面采用铸铁管的顶管施工技术。随后，许多铁路公司都将这项技术确定为铁路下顶进铸铁管道的标准方法。2.走向成熟的顶管施工技术

成熟的顶管施工技术是在盾构法问世以后的盾构机械应用时开始的。盾构机械及配套施工技术的迅速发展，促进顶管施工技术不断成熟和迅速发展。20世纪20年代初期，波纹钢管取代铸铁管投入顶管施工。20世纪20年代后期，混凝土管道开始用于顶管施工工程。

20世纪30年代，美国被太平洋铁路公司对顶管使用的混凝土管道进行规范化。但直到20世纪60年代之前，美国的顶管施工方法发展速度一直相对较慢。

然而与此同时，欧洲（主要是英国、德国）和日本，顶管技术得到了较快的发展。进入20世纪60～70年代，顶管施工技术从主顶设备到配套技术都进行了较大改进，奠定了现代顶管施工技术的基础。其中，最主要的技术进步表现在以下三个方面：（1）研制成功带有一组各自独立的千斤顶并能控制顶进方向的掘进机，可方便不同地层条件下的顶进施工。（2）研制成功专门用于顶管施工的代橡胶密封环的系列混凝土管，可供不同直接的顶管工程使用。（3）研制成功中继间构造以供长距离顶管使用，并完善其中继接力技术。3.顶管技术在中国的发展进程最早的顶管始于1953年的北京，当时在京包铁路的路基下进行的钢筋混凝土管道的顶管穿越私活工。1956年，上海首次在黄浦江堤下进行钢管顶管施工，也很成功。最初都是采用手掘式顶管。1964年前后，在建设部和上海市的支持下，上海一些单位开展了大口径机械式顶管的各种试验。1967年前后，上海市政工程研究所和上海市政工程公司共同研制成功了小口径遥控土压式顶管掘进机。1978年，上海基础工程公司开发研制了三段双铰型工具管，即顶管机头，解决了百米顶管施工技术难题。1984年前后，北京、上海和南京等地先后引进了国外的机械式顶管设备。同时也引进了一些顶管技术理论及施工管理经验，使我国的顶管技术开始跃上一个新台阶。诸如土压平衡理论、泥水平衡理论、顶管接口型式及制管新技术等资料的引入

近20年来，我国的顶管技术水平有了长足的发展，并在大直径、长距离顶管技术方面处于领先地位。上海黄浦江上游引水工程(1987)DN3500,单向顶进1743m上海青草沙水源地严桥支线(2007)

两根DN3600,平行同时顶进顶管施工技术的发展历史顶管施工工法工艺选择及实施顶管工程中应注意的问题顶管施工工法工艺选择及实施开放式顶管开放式顶管：当工作面土层的物理力学性质良好且土层处于稳定状态时，操作时不会出现塌方现象，能直接挖土，且工作面开敞。1.机械式顶管机

适用于岩层，硬土层和整体稳定性较好的土层，工作效率比较高2.挤压式顶管机

适用于淤泥质土，流塑性土质，而且要求覆土深度比较深3.人工挖掘顶管机

适用于地基强度较高的土层，也有在软土中应用的，前提采用注浆改善土质，或在工具管前加网格，以稳定挖掘面，最大特点是适应地下障碍物较多且较大的条件，可排除障碍的可能性最大最好泥水平衡式基本原理:优点:

适用于各种不同的土质情况,扰动较小,地层损失小,产生的地表面变形小,同时顶进时总顶力较小.缺点:

弃土的运输和存放均较困难,如采用泥浆运输,用水量较大,成本较高.作业所需场地大,设备复杂成本较高,如遇上顶管的超浅埋土层,或遇上渗透系数特别大的砾砂,卵石层,施工作业往往受阻.

掘进机械1.具有浮动切削刀盘的泥水平衡顶管掘进机

当刀盘前土压力过小时,他就前伸,当刀盘前土压力过大时,就往后退,前伸时,应加快推进速度,后退时应减慢推进速度,这样就可以使刀盘前的土压力控制在设定范围内.用机械来平衡土压力2.具有破碎功能的泥水平衡顶管进机

适用口径从600到2400,口径越小,能破碎的砾石的粒径也越小,通长600的能破碎粒径为100mm的砾石,2400的能破碎500mm的砾石.

有的机头破碎粒径可达顶管口径的40%~50%3.气压式泥水平衡顶管掘进机

适用于大直径顶管工程

通过调节供给的压缩空气的压力大小,实施调节泥水舱内压力的高低.可精确到0.1KPa.

特点:平衡比较彻底,施工后地面沉降极小.4.浓泥水平衡顶管掘进机

比普通泥水式掘进机适用的泥水相对密度要高很多,接近泥浆,为使浓泥水的流动性更好,需在浓泥水中加入许多添加剂(仍归属在泥水式顶管范畴,浓泥水的相对密度接近泥浆,其流动性比泥浆要好得多).

特别适用于卵石层地质(渗透性特别大的卵石层).不需对卵石进行破碎,可排出卵石的粒径可达管径的1/3.

与其他泥水式顶管比较,采用浓泥水式顶管的推力要低很多,尤其在沙砾土中表现更加明显,非常适用于长距离顶管和曲线顶管.工艺原理:

根据土压平衡的基本原理,利用顶管机的刀盘切削和支承机内土压舱的正面土体,抵抗开挖面的水,土压力以达到稳定的目的.以顶管机的顶速即切削量为常量,螺旋输送机转速即排土量为变量进行控制土压舱内的水,土压力与切削面的水,土压力保持平衡土压平衡式分类:泥土式,泥浆式,混合式

泥浆式:指排出含水量相当大的弃土(可能是地下水丰富,也可能是人为的加入添加剂造成的)优点:

适用的土质范围广,从软黏土到砂砾土都能适用,是一种全土质的顶管掘进机,能保持挖掘面稳定,地面变形极小,施工时的覆土可很浅,是其他形式的顶管机无法做到的(覆土太浅时,手掘式顶管地面易塌陷,泥水式和气压式顶管则易冒顶和跑气).弃土运输处理方便,作业环境好.缺点:

在砂砾层和粘粒含量少的砂层中施工时,必须采用添加剂改良土体.掘进机

多刀盘土压平衡顶管掘进机DK式土压平衡顶管掘进机

中心螺旋式顶管掘进机

切削密封土压式掘进机与泥水平衡式的最大区别在于:气压平衡式顶管机通过一个隔板将破碎室分隔为两个区域,后面是压力室,以压力墙为界,在其上部可以形成一个压气区,平衡压力就是通过这一压气区作用于气水不平衡的工作面上.全气压式挖掘面上和管道内所有工作人员都在气压条件下工作,整个顶管管道内都充满一定压力的压缩空气.

全气压顶管的工具管大多为手掘式,挖土的多用人工,工具管构造较简单.施工效率很低,仅为普通手掘式顶管的30%~50%

有钢制的气压舱也有混凝土管制的气压舱气压平衡式局部气压式

压缩空气仅仅作用在挖掘面上,相对于全气压施工而言.操作人员在常压下工作.气压施工的特殊要求1.对土质的要求

渗透系数大于1X10-2cm/s的砂砾层中,因透气性大,且地下水多,漏气很厉害,不宜采用2.对环境的要求

设备多,占地较大,空压机噪音很大,不宜在居民密集区材采用3.对作业人员的要求

必须是进过训练的专业人员,身强力壮.优点:

平衡压力的调节和排泥系统的排量是截然分开的,互不干扰,可更准确的调节平衡压力,特别是非均匀地层中施工.缺点:

造成的地面沉降较大,因为气压在疏干地下水过程中,会造成土体的压密沉降,另外顶进过程中又会对土体产生扰动沉降.

全气压式设备复杂,要求可靠性高,劳动强度大,对作业人员身体健康有特殊要求,除了为排除机械故障和为清除顶进中的障碍外很少采用全气压式顶管施工技术的发展历史顶管施工工法工艺选择及实施顶管工程中应注意的问题进出洞技术措施

穿墙止水构造（如图）主要由挡环、盘根、轧兰组成。轧兰将盘根压紧后起止水挡土作用。为避免地下水和掘土大量涌入工作井，应在穿墙管内事先填埋经夯实的黄粘土。（2）洞口止水方法不同构造的工作井，洞口止水的方式不同。a.钢板桩围成的工作井中，应在管道顶进前方的井内浇筑一道前止水墙。墙体可由较高强度等级的素混凝土筑成。b.方形钢筋混凝土井，不必设前止水墙C.圆形钢筋混凝土井,需浇筑一睹弓形的前止水墙.将洞口止水圈安装在平面上,而不安装在圆弧面上.

d.覆土很厚或穿越江河的工作井中,洞口止水圈需做成两道,一道是充气的,一道是普通的止水圈.在长距离顶管或覆土较厚的顶管中必须做.(3)进出洞口措施

门式加固法:对管道两侧和顶部一定宽度和长度范围内的土体进行加固,以提高这部分土体强度,从而使工具管或掘进机在出洞或进洞中不发生坍塌现象.加固的方式有:高压旋喷桩,深层搅拌桩,压密注浆,冻结技术.

钢封门其他问题顶力计算(迎面阻力,侧阻力)超长顶管(中继间的设置,通风问题)曲线顶管顶管施工对土体的扰动顶管施工监测和环保控制措施顶管穿越河流,道路了解地下已有管线,障碍物情况.地质情况管道接口问题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、河流工作坑一级建造师市政（陈明+曹明铭+肖国祥+申玉辰）课件建筑（王树京+李佳升+李立军+王英）课件机电（董美英+唐琼+魏匡+李学斌）课件法规（陈印+王竹梅+武劲松+蔡恒）课件经济（梅世强+达江+刘戈+关涛+徐蓉）课件管理（朱俊文+成丽芹+丰景春）课件关注微信公众号课件免费下载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、工作坑工作坑平面呈矩形，一般沿管道方向较长，深度较深，坑壁支撑，一般采用钢板桩；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。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。管节顶进与接口管节接口接口加固在一节管子顶进以后，另一节管子下到工作坑里时，在两节管子接口外侧安装外套环以加固。流沙地区，除加放外套环加固外，还安放橡胶圈，增加防渗效果。

F型接口时，首先将已顶管节的雄口上套上涂抹硅油以利于润滑对接的“o”型止水橡胶圈，再在另一管节的雌口内安装什木接口衬垫。管节全部顶进后，在管内用聚硫密封膏嵌补什木衬垫接口处的空缺，并管内抹平。管节顶进与接口管节接口思考题1、简述顶管施工的适用场合。2、顶管施工中有哪些挖土方法？盾构施工一.盾构施工组成二、盾构工法的原理盾构机盾构隧道定义：用盾构机一边防止土砂的坍塌，一边进行挖掘，推进，并在盾尾进行衬砌作业从而修建排水管道的方法。盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。特点根据工作原理：一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。根据开挖方法：可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。为了减少盾构施工对地层的扰动，可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后在切口内进行土体开挖与运输。分类定义第四节井点降水井点概念一组口径50mm左右、深8m左右的管井适用条件地下水位高，水量大，土质为粉性和沙性土，易出现流沙时分类轻型井点喷射井点在地下水位接近地面的城镇，其排水管道在敷设施工时，常需降低地下水位。组成井点管、集水总管、抽水设备（真空泵和水射泵系统）井点现场图一、真空泵抽水系统井点排水要求降低的水位不大，不超过数米，所排水量一般较小，因此常采用真空系统抽水。采用真空泵的井点称为轻型井点，轻型井点降水深度一般不超过6m。二、水射泵抽水系统有自来水的地方，可用水射泵形成真空，称为喷射井点。水射泵造成的真空度较高，降水深度可达8m。在管道施工中，井点常沿沟槽排列成行，用总管连接，总管通真空系统。三、井点布置形式及要求井点降水常用于开槽埋管。井点的布置沿管槽排列成行，用总管连接，总管又连通井点的抽水设备。轻型井点布置分类单排线状双排线状环状1、井点布置形式单排线状井点单排线状井点布置图1井点管2总管3抽水设备1、井点布置形式1、井点布置形式双排线状井点双排线状井点布置图1、井点布置形式1、井点布置形式环状井点环状井点布置图1、井点布置形式2、井点布置要求井管距离槽壁一般应大于1m，井点管间距一般选用0.8m、1.2m、1.6m。一台干式真空泵可接总管长度60-80m，井点管约50根；一台水射泵可接总管长度30-40m，井点管约30根。水射泵形成的真空度比真空泵高。真空泵系统的降水深度不超过6m，而水射泵可达到8m。井点施工程序在使用井点降水时，要把其对周围环境的影响降到最小程度。开挖井点沟槽，铺设集水总管安装抽水机组，连接集水总管冲孔、埋设井点管，灌填砂滤料，将井点管同集水总管连接四、井点的施工井点施工程序井点施工一般程序为：一是开挖井点沟槽，铺设集水总管；二是冲孔、埋设井点管，灌填砂滤料，将井点管同集水总管连接；三是安装抽水机组，连接集水总管。排水管渠工程的施工准备和验收排水管道工程施工准备竣工验收工程施工管道埋设检查井砌筑施工准备工程交底工程设计意图、设计内容、施工要求、事故预防、环境影响编制施工组织设计施工说明施工设计图施工计划表施工预算现场核查地质状况、地下管线与建筑物、施工条件：水、电、路、通讯、施工通道、堆场编制施工组织设计施工说明施工设计图施工计划表施工预算工程性质、范围、工期；施工方法和进度；施工材料和机具设备；确保工程质量和安全施工的技术措施；劳动力安排；施工用地安排；雨季、冬季、汛期的施工措施。施工总平面图、施工分段图、施工工艺图总进度计划表、材料供应计划表、机具设备供应计划表、劳动力安排计划表。预算编制说明、分类工程量计算清单、工程预算竣工验收初步验收由施工单位组织，邀请有关工程建设单位、工程设计单位、监理单位、质量管理部门和工程接管单位参加竣工终验建设单位组织，必须对工程竣工技术资料进行详细验收竣工技术资料竣工阶段文件前期阶段文件施工阶段文件工程项目的有关请示、批复、批准文件、立项报告、可研报告、初设报告及其批复、工程概况、施工合同、规划许可证、工程地质勘查报告、设计计算书

工程开工及竣工申请报告、施工组织设计、工程预算清单、交领桩记录、工程控制点及施工基准线放样、复核记录、工程质量检查文件。施工材料质量保证文件、设计变更依据性文件、监理工作文件工程竣工报告、各专业竣工验收鉴定证书、工程质量保修书、工程决算、施工总结、全套施工图顶管施工工程简述西气东输管道工程西起新疆,东至上海,全长约4000km,为国家重点工程,本项目为郑州段黄河穿越部分。由长度3600m的钢顶管以及顶管工作井3座、接收井1座组成。工程位置及地形地貌工程位于黄河主河槽内,顶管穿越断面的地势,呈南高北低状,南岸为Ⅱ级阶地前缘,北岸漫滩开阔。穿越段断面呈“┗┙”字型,处于河床以下,地貌单元为河床及低漫滩。工程地质和水文条件管线穿越断面的地层主要由第四系全新统冲积的粉土、粉砂、中砂、黏性土、砾砂、坡积黄土状土及第四系上更新统冲积黄土状土,中更新统残积粉质黏土、冲积粉质黏土组成。工程地质评价工程范围内河床基本稳定,低漫滩和河床段穿越地层为水位以下的中砂地层,中密状态,中砂层成拱性差,水位以下易坍落,当水位差较大时,还会产生流砂、管涌等现象。低漫滩地下水是赋存在②层中之潜水,河床局部地段为黄河水所覆盖,和地下水连通。顶管总体设计方案

工程通过郑州黄河段河宽7.32km,采用顶管法通过主河槽,管道穿越长度3600m。沿线共设置3个工作井及1个接收井,其中3个位于现有主河道北侧滩地.工程施工2.2沉井施工过程（1）

施工坑开挖沉井采取在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面。开挖深度为6米，考虑到拆除垫架和支模操作的需要，基坑比沉井宽2米，四周挖排水沟，集水井，使地下水位降至比基坑底面低0.5m，挖土采用1台小松220-31.0m3反铲挖掘机进行。配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自卸车运至弃土场堆放。（2）沉井制作刃脚支设本沉井高度大，重量重，地基强度较低，采用垫架法支撑。沉井刃脚铺设标准枕木（160mm×220mm×2500mm）作支承垫架的垫木，然后在其上支设刃脚及井壁模板，浇筑砼。地基上铺设砂垫层，可减少垫架数量，将沉井的重量扩散到更大的面积上，避免制作中发生不均匀沉降，同时易于找平，便于铺设垫木和抽除。（3）

模板支设和钢筋绑扎

沉井制作的模板支设和钢筋绑扎与普通结构施工要求一样，只不过由于是在软基上施工，所以要均匀对称施工，以防止不均匀沉降。（4）混凝土浇筑混凝土采用商品砼，并用砼输送泵，送至沉井浇筑部位，沿井壁均匀对称浇筑。浇筑采用分层平铺法，每层厚30cm，将沉井沿周长分成若干段同时浇筑，保持对称均匀下料，以避免一侧浇筑，使沉井倾斜，每层混凝土量为23m3，要求2h内浇筑一层。两节混凝土的接缝处设凹型水平施工缝，上节混凝土须待下节混凝土强度达到70%后浇筑，接缝处经凿毛及冲洗处理，并浇10cm厚减半石子混凝土。沉井产生倾斜的可能原因⑴刃脚下土质软硬不均；⑵拆刃脚垫架时，抽出承垫木未对称同步进行，或未及时回填；⑶挖土不均，使井内土面高低悬殊；⑷刃脚下掏空过多，使沉井不均匀突然下沉；⑸排水下沉，井内一侧出现流砂现象；⑹刃脚局部被大石块或埋设物搁住；⑺井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。解决方法如沉井已经倾斜，可采取在刃脚较高一侧加强挖土并可在较低的一侧适当回填砂石，必要时配以井外射水，或局部偏心压载，都可使偏斜得到纠正。待其正位后，再均匀分层取土下沉。位移产生的原因多由于倾斜导致，如沉井在倾斜情况下下沉，则沉井向倾斜相反方向位移，或在倾斜纠正时，如倾斜一侧土质较松软时,由于重力作用，有时也沿倾斜方向产生一定位移，因此预防位移应避免在倾斜情况下下沉，加强观测,及时纠正倾斜。位移纠正措施一般是有意使沉井向位移相反方向倾斜，再沿倾斜方向下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时,再纠正倾斜，因纠正倾斜重力作用产生的位移，可有意向位移的一方倾斜后，使其向位移相反方向产生位移纠正。为解决穿黄顶管施工中的高水压、管周摩擦阻力大、障碍物复杂的难点，该项目采取泥水平衡顶管工艺，选用日本RASA公司的顶管机和日本特殊的粉状一体型减阻润滑材料，为克服富水砾岩砂卵石层和含有钙质结合的粘土层对顶管施工的不利影响，确保施工的顺利进行提供了可靠的保障。穿黄顶管关键技术主要有：后方顶和中继接力顶进、长距离微粒滚动减阻、GPS、激光和陀螺仪测量定向、砾石破碎泥水输送、PLC控制泥水平衡和有限空间超长距离通风保障技术等顶管技术。在施工中的问题和解决方法1.超长距离的砂砾地层中顶进，中继间止水密封部摩损极大解决方法：（1）止水圈可局部调整压密度

（2）止水圈可在线更换而不必使用压气。

（3）中继间上润滑注入孔的位置设在止水圈前方，顶进时与中继间同步开动注浆，可有效力隔离砂粒损坏止水圈2.顶管内有毒有害气体与灰尘对人体的伤害

解决方法：（1）保证顶管内的氧气浓度不低于20%，有毒有害气体与灰尘的浓度不大于有害于身体健康的浓度，其中CO≤30mg/m3，NO2≤50mg/m3，CO2≤0.5%，SO2≤0.0005%，工作面通风设备的噪音不超过80分贝。

（2）用于通风的空气必须清洁，在地下作业点新鲜空气量不低于每人每分钟4m3，风速大于0.15m/s，最大风速不超过6m/s。

（3）控制工作面温度不超过28°，相对湿度不超过80%。砾石破碎泥水平衡顶管系统优势(3)泥水加压使流砂层开挖面稳定安全;(4)水位以下,能常压作业(无需气压);(5)滞水砂层、含水量高的黏土层及高水压砾石层,泥水平衡顶管都能施工,其适应土质范围较广;(6)管路排泥,连续出土效率高,速度快,适合超长距顶管;(7)噪声较小,管内干净,地下工作环境好;(8)泥水平衡式顶管便于实现连续测量,顶管精度高顶管施工水平定向钻机一级建造师市政（陈明+曹明铭+肖国祥+申玉辰）课件建筑（王树京+李佳升+李立军+王英）课件机电（董美英+唐琼+魏匡+李学斌）课件法规（陈印+王竹梅+武劲松+蔡恒）课件经济（梅世强+达江+刘戈+关涛+徐蓉）课件管理（朱俊文+成丽芹+丰景春）课件关注微信公众号课件免费下载水平定向钻机(HDD)的定义水平定向钻机是指在不开挖地表表面的条件下，铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一种施工机械。主要用于穿越公路、铁路、建筑物、河流，以及在闹市区、文物保护区、农作物和植被保护区等不易开挖的条件下，进行供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油、污水排放等管线的铺设或更新。水平定向钻机(HDD)的定义大部分的水平定向钻机设备均采用回拖力来衡量设备能力的大小，例如：CASE6030、DitchWitchJT7020、VermeerD55×100、AUGERSDD990、北京土行孙DDW320、深圳钻通ZT-35等。进口设备一般以磅为计量单位，国产设备都以Kn来衡量推拉力。水平定向钻机(HDD)的定义除了推拉力，所有的设备还有一个重要的参数——扭矩。在定向钻发展的初期阶段，人们认为设备主要是用来回拖管线，制造厂商会着重宣传设备的推拉力。随着技术的发展，大家都认识到扭矩也是一个重要的因素。因为，在定向钻施工时，主要是靠扭矩来切削地下土层，设备没有合适的扭矩，也同样不能很好地完成工程。因此，对于不同能力的定向钻必须有相互配合的推拉力和扭矩。水平定向钻机(HDD)工作示意图水平定向钻机系统简介各种规格的水平定向钻机都是由钻机系统、动力系统、控向系统、泥浆系统、钻具及附助机具组成。1.钻机系统：它是穿越设备钻进作业及回拖作业的主体。它由钻机主机、转盘等组成。钻机主机放置在钻机架上，用以完成钻进作业和回拖作业。转盘装在钻机主机前端，连接钻杆，并通过改变转盘转向和输出转速及扭矩大小，达到不同作业状态的要求。水平定向钻机系统简介2.动力系统：由液压动力源和发电机组成动力源。它为钻机系统提供高压液压油作为钻机的动力，发电机为配套的电气设备及施工现场照明提供电力。3.控向系统：控向系统是通过计算机监测和控制钻头在地下的具体位置和其它参数，引导钻头正确钻进的方向性工具。由于有该系统的控制，钻头才能按设计曲线钻进，现经常采用的有手提无线式和有线式两种形式的控向系统。水平定向钻机系统简介4.泥浆系统：泥浆系统由泥浆混合搅拌罐和泥浆泵及泥浆管路组成，为钻机系统提供适合钻进工况的泥浆。5.钻具及辅助机具：是钻机钻进中钻孔和扩孔时所使用的各种机具。钻具主要有适合各种地质的钻杆、钻头、泥浆马达、扩孔器、切割刀等机具。辅助机具包括卡环、旋转活接头和各种管径的拖拉头。水平定向钻机国内主要生产厂家1.安徽两淮科力机械制造有限公司/main.asp安徽两淮科力机械制造有限责任公司为安徽省煤田地质局（安徽两淮建设集团）下属单位，是合肥市重点高新技术企业、全国唯一生产应用于煤田勘探领域顶驱钻机的厂家，并于2006年先后列入合肥高新技术开发区1346建设项目、合肥市121建设项目及安徽省861行动计划。主要机型：水平定向钻机国内主要生产厂家2.宝清县新东方工程机械厂/member/web/profile.aspx?id=99221主要机型：水平定向钻机国内主要生产厂家3.北京中海恒通科技发展有限公司/main.asp主要机型：水平定向钻机国内主要生产厂家4.德威土行孙工程机械（北京）有限公司/index1.asp德威土行孙工程机械（北京）有限公司--前身北京土行孙非开挖技术有限公司--被誉为中国非开挖水平定向钻机生产及销售的领军企业，与查尔斯机器制造公司--美国地下施工设备制造行业的佼佼者组建的合资企业。主要机型：

水平定向钻机国内主要生产厂家水平定向钻机国外主要生产厂家目前国外的水平定向钻机HDD制造商典型生产厂家有美国沟神DitchWitch、美国凯斯(Case)、美国威猛(Vermeer)，另外还有美国奥格Augers公司、IngersollRand公司、德国的Flowtex、Hutte公司、英国的Powermole、SteveVick公司、瑞士的Terra公司、加拿大的Utixl公司和意大利的Tecniwell公司等。国外水平定向钻机HDD优势目前国外HDD的产品大都具有以下几个技术特点：主轴驱动齿轮箱采用高强度钢体结构,传动扭矩大,性能可靠；全自动的钻杆装卸存取装置；大流量的泥浆供应系统和流量自动控制装置；先进的液压负载反馈，多种电气逻辑控制系统，高质量的PLC电子电路系统确保长时间的可靠工作；高强度整体式钻杆以及钻进和回拖钻具；快速锚固定位装置；先进的电子导向发射和接收系统。目前国内水平定向钻机HDD情况根据对35家水平定向钻机制造商（含代理商）的调查表明，2009年我国新投入市场的各类水平定向钻机达1534台，比2008年的1364台增加了170台，增长率达12.5％。在新增的钻机中，进口钻机9台，占仅总数的0.6%；出口钻机的数量为104台，占6.8%。到2009年底，在我国市场上的水平定向钻机总量已达到6767台，其中包括进口钻机384台，出口钻机511台。历年我国水平定向钻机的增长情况如下图。水平定向钻机HDD的机会推拉减速机回转减速机底盘行走减速机水平定向钻施工重点环节介绍

及经验交流

时间：2012年3月3日一级建造师市政（陈明+曹明铭+肖国祥+申玉辰）课件建筑（王树京+李佳升+李立军+王英）课件机电（董美英+唐琼+魏匡+李学斌）课件法规（陈印+王竹梅+武劲松+蔡恒）课件经济（梅世强+达江+刘戈+关涛+徐蓉）课件管理（朱俊文+成丽芹+丰景春）课件关注微信公众号课件免费下载四.泥浆配置

一.水平定向钻概述

二.施工现场勘察

目录三.穿越“仪器”概述，流程及曲线设计五.施工过程注意问题六.施工经验一、水平定向钻概述1、发展前景

随着城市高速现代化,地下管网建设迅速发展,管道穿越由于其技术综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影响交通、施工安全性好等优势日益受到人们的青睐。但面临下述问题1)市场竞争激烈,导致价格下降2)地下管网复杂,增加施工的风险2、施工工艺1)、管线勘察2)、穿越曲线设计3)、钻机进场4)、泥浆配置5)、钻导向孔6)、扩孔7)、回拖8)、环境保护9)、地貌恢复一、水平定向钻概述二、施工现场勘察一旦施工地点确定，应对相应区域进行勘测并绘制详细准确的地质地貌图纸。最终施工的精度取决于这一勘测结果的精度。1、地下管线探测城市地下管线资料残缺不全，有的资料精度不高或与现状不符等问题，以致影响地下管线规划建设的科学性和在工程建设过程中挖断、挖穿地下管线的事故时有发生。1）、地下管线探查地下管线探查是通过现场调查和不同的探测方法探寻各种管线的埋设位置和深度方法：要求业主提供工程现场地下管网资料寻找施工现场周围的工作井，查看管线的走向，情况不明打电话让相应负责部门到现场标明询问当地居民用管线探测仪进行测量钻机出入土点挖工作坑，至少1.5米深二、施工现场勘察2）、地下管线测绘地下管线测绘是对已查明的地下管线位置的平面位置和深度进行测量。我们要

沿穿越方向，对已探测地下管线的深度及管线走向做出标记；

根据探查结果，对现场地下管网进行复查，准确掌握地下各种管线和其他基础设施的分布及埋深，为导向孔轨迹提供准确的设计依据。2、地质勘察较长穿越工程应当让业主提供工程现场的地质勘察报告，根据地质勘察报告可以进行钻机及钻具组合的选择，也是我们提供工程报价的依据。二、施工现场勘察三、穿越“仪器”概述，流程及曲线设计1、导向仪三、穿越“仪器”概述，流程及曲线设计三、穿越“仪器”概述，流程及曲线设计操作界面Locate(定位)PowerOff(关闭)SetUs(设定超声波测量值)Configure(设置)设置

1Pt.Cal单点校准，2Pt.Cal双点校准，TeleCh信号频道TargetDepth目标深度，TargetPitch目标倾角，°Grade/%Grade斜度/百分数，UesMetric/UseEnglish使用公制/使用英制，Cold/NormalScreen冷暗/正常屏，SetTime设定时间，Code代码(维修用)，Exit退出。三、穿越“仪器”概述，流程及曲线设计2、碳棒的磁力线（信号）三、穿越“仪器”概述，流程及曲线设计3、定位点后定位点中位线前定位点三、穿越“仪器”概述，流程及曲线设计4、干扰信号⑴.有源（主动）干扰包括高压电缆，变电站，汽车发动机等所有有主动信号产生的物体。

⑵.无源（被动）干扰

包括大型钢结构，金属护栏，含盐量高的地层及金属含量高的地层，所有能够吸收并扭曲信号的物体。5、影响

⑴.深度不准确⑵.定位困难⑶.角度面向角丢失6、解决办法尽量远离干扰，调整工作时间，盲打。7、碳棒超过40℃（104℉）会发出警报声，碳棒一端的温度点如果变黑则表示碳棒接触到超过104℃的温度，应视为失灵。1、工程前期的交底，要对工程概况有所了解，根据现场情况初步确定能否进行穿越施工，及大概需要的长度、出入土点位置。2、物探，绘制物探图根据现场情况定出物探范围，物探一定要做到细致，把范围内的井盖全部打开，并用雷迪跟踪探测，确定管线走向及与穿越交叉处的深度，注意没有井盖的管线，例如由电线杆下来的电力，墙边的电信等。物探完成后绘制物探图，具体定出出入土点位置，测量预计穿越长度。三、穿越“仪器”概述，流程及曲线设计3、设计导向轨迹物探完成后，根据距离入土点最近的管线的深度及距离，定出入土角，如果不能达到所需要的角度可以适当延长入土点与管线之间的距离；根据距离出土点最近的管线的深度及距离，定出出土角，如果不能达到所需要的角度可以适当延长出土点与管线之间的距离；最后根据与所有管线交叉处的有效安全距离定出导向轨迹。有效安全距离应减去扩孔上浮的距离。如果有弯曲度，可以调整出入土坑的方向，尽量减小导线轨迹的弧度。三、穿越“仪器”概述，流程及曲线设计4、钻机入场后的摆放