顶管法施工技术
顶管法施工工艺

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
(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。
7.2.3 土压平衡式顶管机
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。
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顶管法施工技术(一)2024

顶管法施工技术(一)引言概述:顶管法施工技术是一种用于地下管道敷设的技术,它通过推进管道并同时开挖土层,来实现地下管道的快速敷设。
顶管法施工技术在城市市政工程和地下管线工程中得到广泛应用,并且具有高效、经济、环保等众多优势。
正文:1. 顶管法施工技术的原理及特点:- 顶管法施工技术的原理是通过推进管道并同时开挖土层,实现地下管道的安装。
- 顶管法施工技术具有高效快速、施工风险小、对地表破坏小等特点。
2. 顶管法施工技术的施工流程:- 预处理: 对施工区域进行清理,并对地下管道进行调查、勘察和设计。
- 预制准备: 根据设计和勘察情况,预制管道段,并对管道进行检测和检修。
- 顶推施工: 将预制好的管道段按照设计要求推进到目标地点,并同时进行土层开挖。
- 泥水处理: 对废弃泥浆进行处理,并确保环境不受污染。
- 管道连接: 将推进完成的管道段与现有管道连接,确保连接牢固。
3. 顶管法施工技术的施工设备:- 推进机: 用于推进管道的设备,可根据现场具体情况选择不同类型的推进机。
- 机械掘进机: 用于开挖土层、清理和加固施工区域,确保施工安全。
- 泥浆处理设备: 用于处理废弃泥浆,保证施工过程环境卫生。
4. 顶管法施工技术的质量控制措施:- 施工前的质量控制: 包括完善的施工方案、施工设备的检测和调试,确保施工顺利进行。
- 施工过程的质量控制: 包括施工人员的技术培训、工艺操作的规范执行,确保施工质量符合要求。
- 施工后的质量控制: 包括对施工完工后的管道进行检测和验收,确保管道安装质量达到标准要求。
5. 顶管法施工技术的应用领域:- 地下管线敷设: 适用于市政工程、给水、排水、天然气、石油等各类地下管线的敷设。
- 地铁、隧道工程: 适用于地铁隧道、地下交通、隧道工程中的通风管道、供电线路等的敷设。
- 输沙管道的敷设: 适用于河流淤积清淤、土方平衡等输沙管道的敷设。
总结:顶管法施工技术是一种高效、经济、环保的地下管道敷设技术,具有广泛的应用前景。
顶管法施工技术

引言概述:顶管法施工技术是一种现代化的管道施工方法,通过利用顶进式机械设备将钢管顶进地下,从而实现快速、高效地完成地下管道的施工。
本文将从施工前的准备工作、设备及工具的选择、施工方法和步骤、施工技术与注意事项以及施工后的检验和保养等五个大点展开详细阐述顶管法施工技术。
正文内容:一、施工前的准备工作1.确定施工目标:明确施工需求和目标,包括管道的材质、长度、直径等参数,以及施工环境等因素。
2.调查勘察:对施工区域进行详细的勘察和调查,包括地质条件、地下管线情况、地下水位等,为后续施工提供依据。
3.施工方案设计:根据勘察结果和施工目标,设计施工方案,包括钢管的选型、施工方法和步骤等。
二、设备及工具的选择1.顶进式机械设备:选择适合的顶进式机械设备,包括推顶机、定位器、后推力装置等,根据具体施工情况选择合适的设备。
2.钢管材质选择:根据施工环境和管道要求,选择适合的钢管材质,常见的有钢管、铸铁管、玻璃钢管等,需要考虑管道的耐腐蚀性、强度和导热性等因素。
3.其他工具:如测量工具、标定设备、施工现场的安全设施等。
三、施工方法和步骤1.准备施工现场:清理施工现场,确保施工区域的安全和整洁。
2.预埋管道:根据设计要求,在施工区域进行预埋管道的准备工作,包括挖掘沟槽、修整底床和安装管道支架等。
3.顶进施工:安装顶进式机械设备,进行钢管的顶进工作,根据施工方案进行顶管施工,不断调整和控制顶进的速度和力量。
4.连接和固定:完成顶进后,进行管道的连接和固定工作,包括焊接、连接件的安装等。
5.检验和漏水测试:对施工完成的管道进行检验和漏水测试,确保施工质量达到要求。
四、施工技术与注意事项1.地质条件:根据不同地质条件,采取相应的施工措施,如遇到软土或水文条件复杂的地区,需加强沟槽的支护和加固工作。
2.顶进力控制:合理控制顶进力量,避免过大过小,通过测量和监测设备进行力量的调整和控制。
3.施工环境保护:施工过程中要注意环境保护,减少对周围环境的影响和污染,采取相应的防护措施。
顶管法施工技术

顶管法施工1、技术简介顶管施工就是非开挖施工方法,是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。
顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力,克服管道与周围土壤的摩擦力,将管道按设计的坡度顶入土中,并将土方运走。
一节管子完成顶入土层之后,再下第二节管子继续顶进。
其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。
管道紧随工具管或掘进机后,埋设在两坑之间。
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。
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。
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DN800—4500。
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。
它的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。
这种技术的优点是: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。
该技术在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。
它能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物。
采用该技术施工,能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境污染和道路的堵塞,具有显著的经济效益和社会效益。
2、技术原理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。
顶管法施工工艺

顶管法施工工艺标题:顶管法施工工艺详解及应用一、引言顶管法是一种非开挖地下管线敷设技术,是在不开挖地表的情况下,通过工作井将预制的管道逐段推进,最终实现地下管道的铺设。
此方法具有对周边环境影响小、施工效率高、适用范围广等优点,在城市基础设施建设中得到广泛应用。
二、顶管法施工工艺流程1. 工程准备阶段:首先,根据设计要求和现场条件确定工作井位置,并进行施工作业面的清理与平整,搭建临时设施。
然后,进行工作井和接收井的挖掘与加固,确保井体结构稳定可靠。
2. 管道制作与安装阶段:根据设计图纸预制管道,包括防腐处理、接口密封等工序。
然后,将首节管道吊装至工作井内,安装导向系统和顶进设备。
3. 顶进施工阶段:利用顶进设备,如千斤顶,按照预定的轨迹和速度,将管道逐步向前顶进。
在顶进过程中,需实时监测管道姿态、顶进力、土压力等参数,及时调整顶进方案以保证施工安全与质量。
4. 连接与验收阶段:当管道顶进至接收井后,进行接口连接,确保管道的密封性和整体性。
完成管道连接后,进行功能性试验和工程质量验收。
三、顶管法施工关键技术要点- 导向控制技术:利用先进的测量仪器精确控制管道的前进方向和坡度。
- 土体改良与稳管技术:针对不同地质条件采取相应的注浆、改良土体措施,保持隧道稳定,防止地面沉降或隆起。
- 管道抗变形与密封技术:选用适合的管材,采用可靠的接口连接方式,确保管道在顶进过程中的刚度和密封性能。
四、结语顶管法施工工艺以其独特的优势在现代城市建设中发挥着重要作用。
随着科技的发展,顶管施工技术也在不断进步和完善,为解决复杂地理环境下的管道建设难题提供了新的思路和解决方案。
在未来,我们期待顶管法能在更多的工程项目中得到创新应用,进一步推动我国地下空间开发利用的可持续发展。
顶管法施工技术

顶管法施工技术5.1 顶管法施工的概念顶管法是指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的一种暗挖式施工方法。
顶管法属于非开挖施工,是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术,它不需要开挖面层就能穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。
顶管法施工工序是:在工作坑内借助顶进设备产生的顶力克服管道与周围土壤的摩擦力,将管道按设计坡度顶入土层中,并运走土方。
一节管道顶入土层中后,接续顶进第二节管道,这样依序顶入各节管道,做好接口,建成涵管。
其原理是借助主顶油缸、管道间及中继间等推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。
管道紧随其后,埋设在两坑之间,以实现非开挖敷设地下管道。
顶管法施工原理见图5.1。
图5.1 顶管法施工原理示意图5.2 顶管法施工技术发展史顶管法施工是继盾构法施工之后发展起来的地下管道施工方法,最早应用于1896年美国北太平洋铁路铺设工程,已有百年历史,20世纪60年代在世界各国推广应用,1970年,德国汉堡下水道混凝土顶管,直径 2.6m,一次最大顶进距离1200m,为国外首次最大顶距。
近20年,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。
20世纪50年代中国从北京、上海开始试用。
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:(-150,+150)mm,上下(-50,+50)mm。
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(-10,+10)mm。
1997年,中国上海黄浦江上游引水工程长桥支线钢管顶管,直径 3.5m,一次最大顶进距离为1743m,创造了钢管顶管世界纪录。
2001年,中国浙江嘉兴污水钢筋混凝土顶管,直径2m,一次最大顶进距离为2050m,创造了混凝土顶管世界纪录。
5.3 顶管机分类(1)按顶管口径大小分为大口径、中口径、小口径和微型顶管四种。
顶管施工技术

1、测量1)在顶第一节管(工具管)时,以及在校正偏差过程中,测量间隔不应超过30cm,保证管道入土的位置对的;管道进入土层后的正常顶进,测量间隔不宜超过100cm。
2)中心测量:顶进长度在60m范围内,可采用垂球拉线的方法进行测量,规定两垂球的间距尽也许地拉大,用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。
一次顶进超过60m应采用经纬仪或激光导向仪测量(即用激光束定位)。
3)高程测量:用水准仪及特制高程尺,根据工作坑内设立的水准点标高(设两个),测头一节管前端与后端管内底高程,以掌握头一节管子的走向趋势。
测量后应与工作坑内另一水准点闭合。
2、顶管设备本工程选用手掘式顶管施工方法,每个顶进设备选用4台推力为1200KN的主顶油缸,主顶油泵选用ZB250型。
导轨用两根槽钢相背焊接在轨枕上制成的。
它的导轨面标高与管子内管底的标高是相同的。
顶铁采用环形顶铁。
起重设备采用8吨的行车系统。
润滑泥浆用BW-200压浆泵通过总管、支管、球阀、管节上的予留注浆孔压到管子与外管土体之间,包住混凝土管。
四、工作坑内的布置在由钢板桩等构构筑成的工作坑内,后座墙应采用钢筋混凝土整体浇筑并且基下部最佳。
安装洞口止水圈。
洞口止水圈有多种多样,但其中心必须与所顶管子的中心轴线一致。
安放基坑导轨。
在安放基坑导轨时,其前端应尽量靠近洞口。
左右两边可以用槽钢支撑。
假如在底板上预埋好钢板情况下,导轨应和预埋钢板焊接在一起,特别是管径比较大时,更必须这样做。
导轨的水平状态可以与所设计的管子坡度相一致,也可以把导轨按水平状态安装。
在土质比较好地情况下常采用前一种方法安装,而在土质比较软的情况下,往往采用后一种方法安装的同时,还须把导轨比设计所规定的高程再提高30mm左右。
1、安放后靠背。
后靠背大多由钢结构件做成,其厚度在300mm 左右。
有人用普通的厚钢板做后靠背,它没有用钢结构件的好,特别在管径比较大的情况下应更不适合了。
2、安装主顶油缸。
通常,主顶油缸都安装在主顶油缸架上。
顶管法施工的基本原理

顶管法施工的基本原理一、引言顶管法是一种常用的地下管道施工技术,它可以在不开挖地面的情况下完成管道的铺设。
该技术具有施工速度快、对环境影响小等优点,因此被广泛应用于城市建设中。
本文将详细介绍顶管法施工的基本原理。
二、顶管法概述顶管法是一种通过推动钢管或塑料管在地下穿行,并在其后方进行土层掏空,然后再将管道逐段推入土层中的方法。
这种方法可以避免挖掘大量土方和破坏地表,因此被广泛应用于城市建设中。
三、顶管法施工流程1. 钢板桩预制:首先需要在隧道两侧钻孔成孔并打入钢板桩,以便支撑隧道。
2. 推进钢套筒:然后在孔口处安装钢套筒,并通过液压缸将其推入土层中。
3. 掏空土层:当钢套筒达到预定位置时,开始掏空土层,以便为管道留出空间。
4. 推进管道:当土层掏空到足够的深度时,就可以将管道逐段推入土层中。
5. 固定管道:当管道推进到位后,需要进行固定,以保证其稳定性。
四、顶管法施工设备1. 推进机:用于推进钢套筒和管道。
2. 土层掏空机:用于掏空土层。
3. 管道固定设备:用于固定管道。
五、顶管法施工的基本原理1. 推力原理:顶管法的主要原理是利用推力将钢套筒和管道推入土层中。
在施工过程中,需要通过液压缸等设备提供足够的推力,以确保钢套筒和管道能够顺利推进。
2. 土层掏空原理:为了让管道能够顺利地被推入土层中,需要先掏空一部分土层。
这一过程通常使用挖掘机或其他专门的土层掏空机进行。
3. 管道固定原理:在完成管道的推进后,需要对其进行固定以确保其稳定性。
通常采用钢筋混凝土或其他材料对其进行加固。
六、顶管法施工的优点1. 施工速度快:顶管法可以在不开挖地面的情况下完成管道的铺设,因此施工速度快。
2. 对环境影响小:由于不需要大量挖掘土方,因此对周围环境的影响较小。
3. 施工成本低:相比于传统的开挖施工方式,顶管法的施工成本较低。
七、顶管法施工的局限性1. 适用范围有限:顶管法适用于直线段或较小弯曲半径的道路,对于复杂路线或大弯曲半径的道路则不太适用。
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顶管法施工1、技术简介顶管施工就是非开挖施工方法,是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。
顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力,克服管道与周围土壤的摩擦力,将管道按设计的坡度顶入土中,并将土方运走。
一节管子完成顶入土层之后,再下第二节管子继续顶进。
其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。
管道紧随工具管或掘进机后,埋设在两坑之间。
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。
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。
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DN800—4500。
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。
它的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。
这种技术的优点是: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。
该技术在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。
它能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物。
采用该技术施工,能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境污染和道路的堵塞,具有显著的经济效益和社会效益。
2、技术原理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。
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。
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。
3、现状分析经过多年的发展,顶管技术在我国已得到大量地实际工程应用,且保持着高速的增长势头,无论在技术上、顶管设备还是施工工艺上取得了很大的进步,在某些方面甚至达到了世界领先水平。
2001年上海隧道股份有限公司在江苏省常州完成了长2050m、直径2m 的钢筋水泥管顶管工程,是目前已完成的我国最长的顶管工程。
2001年8月~12月嘉兴市污水处理排海工程一次顶进2050m超长距离钢筋混凝土顶管,由于选择了合理的顶管机具型式、成功地解决了减阻泥浆运用和轴线控制等技术难题,用约5个月完成全部顶进施工,创造了新的顶管施工记录。
全长3600m、管径为1.8米的钢管从23至25米深的地下于2002年9月成功横穿黄河,无论从顶进长度、埋深、地质条件,还是钢管直径在国内尚属首次。
其中最长的一段位于黄河主河床上,长达1259 米,还要穿越较厚的砾砂层与黄河主河槽,既是我国西气东输项目的关键工程,也是目前世界上复杂地质条件下大直径钢管一次性顶进距离最长的顶管工程。
2001年的上虞市污水处理工程中,玻璃纤维夹砂管首次成功地应用于顶管。
2008年在无锡长江引水工程中中铁十局十公司采用国产设备直径2200mm钢管双管同步顶进2500米。
以上工程均标志着我国的顶管施工水平达到一个新的高度,与世界先进水平日益靠近。
然而与国外发达国家,如日本、德国等先进的机械设备及施工技术水平相比,我国仍然有着显著的差距。
4、发展方向随着我国经济持续稳定地增长,城市化进程的进一步加快,我国的地下管线的需求量也在逐年增加。
加之人们对环境保护意识的增强顶管技术将在我国地下管线的施工中起到越来越重要的地位和作用。
非开挖技术的发展必将向规模化、规范化、国际化的方向发展。
在我国经济高速增长的支持下,顶管技术的发展将面临前所未有的机遇,在加快引进国外先进技术的基本上,努力消化创新,加强研发和人才培养, 其前景是非常乐观的。
纵观国内外顶管技术的发展,发展方向将是多元化和多样化。
在顶管直径方面,除了向大口径管的顶进发展以外,也向小口径管的顶进发展。
目前顶管技术最小顶进管的口径只有75mm,最大的已达到5m(德国),大口径顶管有取代小型盾构的趋势。
在适应性方面,发展宽范围、全土质型顶管机是必然趋势,适应范围将大为延伸,从N值为极小的土到N值为五十多的砾石,直至轴压强度达两百MPa的岩石。
将微电子技术、工业传感技术、实时控制技术和现代化控制理论与机械、液压技术综合运用于顶管机械上是顶管技术的发展趋势。
数字化、信息化、智能型顶管机的研制将得到更多的关注,纠偏精度、自动化程度也将得到大力提高。
在不久的将来,一些全自动、高精度的掘进机会成为施工机械的主流。
顶管的用途随着相关技术的发展也将继续扩,从目前的主要用于管道铺设将发展为管道铺设、涵顶进、地下人行通道管棚式施工等多用途型。
现在的顶管截面形状基本上都是圆形,今后的发展趋势是圆形、矩形、圆拱形、多边形等,以适应箱涵顶进等各种工程的需要,故截面形状多元化是必然趋势。
目前的顶管施工形式主要为土压式、泥水加压式,以后的发展将在进一步吸收国外技术的基础上,应用管套式、气泡式等等各种形式的顶管施工技术。
随着高精度长距离测量技术进一步的发展应运,通风系统的完善,中继间技术、注浆减摩技术的进步,排渣系统的发展、刀盘切削系统、推进系统、出土输送系统、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,现有的一次性顶进距离将不断刷新,各种复杂曲线顶管也将陆续出现。
目前我国已成立北京、上海、广州和武汉四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已突破100个,数量居世界第4、亚洲第1。
形成了行业协会、科研单位、研究中心和设备生产和施工企业组成的强大的阵营,而且每年不断有很多人不断加入到从事顶管等非开挖工作的行列,我国的顶管技术的必将迎来一个崭新的阶段。
5、顶管法施工工艺顶管法敷管的施工工艺类型很多,按照开挖工作面的施工方法,可以分为敞开式和封闭式两种。
5.1敞开式施工工艺敞开式施工工艺一般适用于土质条件稳定,无地下水干扰,工人可以进入工作面直接挖掘而不会出现大塌方或涌水等现象。
因其工作面常处于开放状态,故也称为开放式施工工艺。
根据工具管的不同可分为手掘式、挤压式、机械开挖式、挤压土层式掘进顶管。
(1)手掘式顶管工人可以直接进入工作面挖掘,施工人员可随时观察土层与工作面的稳定状态, 造价低、便于掌握,但效率低,必须将水位降低至管基以下 0.5m 后,方可施工。
当土质比较稳定的情况下,首节管可以不带前面的管帽,直接由首节管作为工具管进行顶管施工,也是常用的一种顶管施工方法,也称为人工掘进顶管。
(2)挤压式顶管挤压式掘进顶管一般适用于大中口径的管道,对潮湿、可压缩的黏性土、砂性土较为适宜。
该方法设备简单、安全,又避免了挖装土的工序,比人工挖掘提高效率1~2 倍。
它是将工作面用胸板隔开后,在胸板上留有一喇叭口形的锥筒,当顶进时将土体挤入喇叭口内,土体被压缩成从锥筒口吐出的条形土柱。
待条形土柱达到一定长度后,再用钢丝将其割断,由运土工具吊运至地面。
其结构形式如图8-2 所示。
(3)机械开挖式顶管机械开挖式顶管是在工具管的前方装有由电动机驱动的刀盘钻进挖土,被挖下来的土体由皮带运输机运出,从而代替了人工操作。
一般适用于无地下水干扰、土质稳定的黏性土或砂性土层。
其结构形式如图8-3 所示。
(4)挤压土层式顶管挤密土层式顶管前端的工具管可分为锥形和管帽形,仅适用于潮湿的黏土、砂土、粉质黏土,顶距较短的小口径钢管、铸铁管,且对地面变形要求不甚严格的地段。
这种工具管安装在被顶管道的前方,顶进时,工具管借助千斤顶的顶力将管子直接挤入土层里,管子周围的土层被挤密实,常引起地面较大的变形。
其结构形式如图8-4 所示。
5.2封闭式施工工艺封闭式施工工艺一般适用于土质不稳定、地下水位高,工人不能直接进行开挖的施工条件。
为防止工作面塌方、涌水对人身造成危害,常将机头前端的挖掘面与工人操作室之间用密封舱隔开,并在密封舱内充入空气、泥浆、泥水混合物等,借助气压、土压、泥水混合物的压力支撑开挖面,以达到稳定土层、防止塌方、涌水以及控制地面沉降的目的。
(1)水力掘进顶管法水力掘进顶管的挖土是利用高压水枪的射流将顶进前方的土冲成泥浆,再通过泥浆管道输送至地面储泥场。
整个工作是由装在混凝土管前端的工具管来完成的,其结构形式如图 8-5 所示。
工具管的前端为冲泥舱。
掘进时先开动千斤顶,由刃脚将土切入冲泥舱,然后用人工操纵水枪操作把,将土冲成泥浆。
泥浆经过格栅进入真空室由泥浆管吸入工作坑,再由泥浆泵排至储泥场。
冲泥舱是完全密封的,其上设有观察孔和小密封门,用于操作和维修。
管道的掘进方向由中间部位的校正管控制。
工具管的后端是气闸室。
气闸室是作为维修人员进出高压区时的升压和降压之用。
当前端工具管出现故障时,维修人员可通过小密封门进入冲泥舱,为防止小密封门打开后涌入大量泥水,可先封闭气闸室,经升压后再进行操作,保证气压和泥水压力的平衡。
维修完毕后,再逐渐降压,恢复正常掘进。
水力切削式机头生产效率高,其冲土、排泥连续进行,可改善劳动条件,减轻劳动强度,但需耗用大量的水,且需要有较大的存泥浆场地,故在某些缺水地区受到限制。
(2)土压平衡式顶管法土压平衡就是将刀盘切削下来的土、砂中注入流动性和不透水性的“作泥材料”,然后在刀盘强制转动、搅拌下,使切削下来的土变成流动性的、不透水的特殊土体使之充满密封舱,并保持一定压力来平衡开挖面的土压力。
此法的密封舱设置在工具管的前方,工作人员可在密封舱外,通过操作电控开关来控制刀盘切削和顶进速度。
螺旋输送器的出土量和顶进速度,应与刀盘的切削速度相配合,以保持密封舱内的土压力与开挖面的土压力始终处于平衡状态。
土压平衡式顶管法常用于含水量较高的黏性、砂性土以及地面隆陷值要求控制较严格的地区。
其结构形式如图8-6 所示。
(3)泥水平衡式顶管法泥水平衡顶管常用于控制地面变形小于 3cm,工作面位于地下水位以下,渗透系数大于 10-1cm/s的黏性土、砂性土、粉砂质土的作业条件。
其特点是挖掘面稳定,地面沉降小,可以连续出土,但因泥水量大,弃土的运输和堆放都比较困难。
此法和土压平衡式顶管法一样,都是在前方设有密封舱、刀盘、螺旋输送器等设备。
施工时,随着工具管的推进,刀盘不停地转动,进泥管不断地进泥水, 而抛泥管则不断地将混有弃土的泥水抛出密封舱。
在密封舱内,常采用护壁泥浆来平衡开挖面的土压力,即保持一定的泥水压力,以此来平衡土压力和地下水压力。