地下结构工程第七章顶管法PPT课件
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。
1
234
顶管施工方案ppt
顶管施工方案ppt一、施工概述本文档是关于顶管施工方案的详细介绍。
顶管施工是一种在地下进行的管道敷设工程，其主要目的是解决地下道路、河流和铁路等的交叉问题。
通过顶管施工，可以避免地表交通中断和地下道路破坏，提高施工效率。
二、施工前准备在开始顶管施工之前，需要做好一些准备工作。
具体准备工作如下：1. 施工图纸施工前需要准备详细的施工图纸，包括顶管的长度、直径、施工深度和交叉点位置等信息。
根据施工图纸，确定施工方案和施工队伍的组织。
2. 施工设备根据顶管施工的实际情况，准备相关的施工设备，包括顶管机、吊车、挖掘机等。
确保设备的正常运行和施工的顺利进行。
组织一支经验丰富的施工队伍，包括工程师、技术人员和作业人员。
施工人员需具备相关的技能和经验，能够熟练操作施工设备并确保施工的质量和安全。
4. 施工材料准备所需的施工材料，包括顶管、铺底材料、灌浆材料等。
材料的选择应符合施工要求和规范，并确保材料的质量合格。
5. 安全措施在施工前需要制定详细的安全措施，包括施工现场的防护措施、作业人员的安全培训和施工过程中的风险防控等。
确保施工过程中的安全。
三、施工步骤顶管施工的主要步骤如下：根据施工图纸，在地面上进行标线，确定顶管的施工起始点和终点。
清理施工区域，确保施工现场的平整和清洁。
2. 掘进顶管使用挖掘机进行土方开挖，按照施工图纸的要求，开挖顶管的轨迹。
掘进顶管需要严格控制顶管的坡度和偏差，确保顶管的质量和精度。
3. 安装顶管在掘进的同时，逐段安装顶管。
顶管可以采用一次性顶进或多次顶进的方式，具体根据施工图纸和施工要求进行选择。
在顶管过程中，需要注意防止顶管的变形和损坏。
4. 固定顶管在安装完顶管后，使用灌浆材料对顶管进行固定。
灌浆材料应选择适当的类型和配比，确保固定效果和施工质量。
5. 后续处理在顶管固定完成后，进行施工区域的修复。
包括填土、压实、平整和恢复道路交通等工作。
确保施工后的地面和交通情况恢复正常。
顶管与箱涵法施工
探
管管 管 标
槽
记
点
宁夏路管线探测综合断面图
比例 1：220
年月日
7.3.3 水平定向钻工程实例
峨眉站排管工程，排管长60米(2*6)，使用 的管材为PE管，壁厚12MM，内径160MM，排管需 穿越汉阳路和峨眉路，接进原有工井。顶管的 最深深度为6.09米。施工完毕后通牛发现部份 排管疏通有障碍。在2002年1月21日使用管道探 测器对排管进行探测，探测结果有几孔严重变 形，排管断面成椭圆形。(详细资料见管道探测 联系单)。
特制钢框 顶铁
钢闷板
管节出洞
施工流程图
利用特制钢框固定管 节，防止其回落
管节接长
封堵压浆 特制钢框
终顶处理
7.2.3 顶管法的施工工艺
动画显示
§7.3 水平定向钻施工
7.3.1 水平定向钻施工原理 7.3.2 水平定向钻施工前勘察 7.3.3 水平定向钻工程实例
水平导向钻的施工工艺
导向 扩孔（φ300、φ400、φ500、 φ600） 回拖管材
7.2.4 顶管法施工工程实例
垂直顶升工程
反力座 布设反力座及千斤顶
管节 千斤顶
第一节管节就位
(1) 在每次顶升前，测量立管的垂直度和中心偏移情况； (2) 竖管的第一个节段顶升至水平隧道顶部，将水平隧道顶 部切割出与竖管管节截面尺寸一致的钢壳作为可拆式封板，并 与竖管顶部相互焊接作为竖管的钢闷板； (3) 管节接长时，利用特制钢框固定已顶升完成的管节，以 防止其回落； (4) 竖直顶升完最后一节，与水平隧道利用螺栓及特制底框 连接固定。 (5) 在竖管与水平管交接处钢管外压注水泥浆，进行最后的 封堵压浆，以增强立管与水平隧道的水密性和连接稳定强度。
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。
顶管施工详解课件
1
目标井
工作坑 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
2
开 槽 施 工
顶 管 施 工
3
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。
39
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。
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
井点
概念 组成
一组口径50mm左右、深8m 左右的管井
井点管、集水总管、抽水设 备（真空泵和水射泵系统）
轻型井点 分类
喷射井点 40
井点现场图
41
一、真空泵抽水系统
4
顶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
7
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。
43
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
44
1、井点布置形式
单排线状井点
07 顶管法施工
1）沉井支护工作井承压壁后靠土体的稳定验算
无绝对把握的前提下，F1及F2均不予考虑。 若不考虑 F1 及 F2 ，一般采用下式进行沉井承压壁后靠 土体的稳定性验算：
P
Fp Fa S
S为沉井稳定系数，一般取S＝1.0~1.2。土质越差，S的 取值越大。
7.1 引言
顶管法施工示意图
7.1 引言
发展：近年来，头部和管节分开顶进的盾构式工具管的出现， 中继接力技术的形成，促进了顶管法施工技术的应用。 顶管施工优点：环境破坏小，施工周期短，综合成本低，社 会效益显著。 应用：穿越公路、铁路、河流与地上建筑物的地下管线施工 中；大直径油气管道以微型隧道方式顶进穿越。 顶管法常用混凝土管，每节管的长度为2.5~3m，重量以不超 过10t为宜。 顶管按挖土方式的不同分为：机械开挖顶进、挤压顶进、水 力机械开挖和人工开挖顶进 。 顶进的施工设备主要有：顶进工具管、开挖排泥设备、中继 接力环、后座顶进设备。
P 2F1 F2 Fp Fa
7.3 顶管的工程设计
7.3.3 顶管承压壁后靠土体的稳定验算
1）沉井支护工作井承压 壁后靠土体的稳定验算
1 F1 p a HB1 2
F2 W
Fp—沉井承压井壁的总被动土压力（kN） Fa—沉井顶向井壁的总主动土压力（kN）
7.3 顶管的工程设计
实质上是方形或圆形的小基坑，其支护类型同普通基坑， 其平面尺寸较小，支护经常采用钢筋混凝土沉井和钢板 桩。 管径≥1.8m或顶管埋深≥5.5m时普遍采用钢筋混凝土沉井 作为顶进工作井。 沉井作为工作井时，一般采用双向顶进； 采用钢板桩支护工作井时，一般采用单向顶进。
顶管施工工艺介绍PPT课件
暗挖法 较大
影响小 求高、对周边 较长
低
施工队伍要求较
环境影响较大
高
顶管法 较小
影响小
影响小
较短
较低
工艺较复杂、对 施工队伍要求较
高
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五、工程实例
序号
工程名称
工程规模
断面
施工情况
1
上海轨道交通9号线一期R415中春路站7号出入口 通道
44.725m
6×4m 施工完成
2
广州市轨道交通六号线东湖站及站前停车线九标 Ⅱb过街通道矩形顶管工程
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五、工程实例
上海轨道交通9号线R415中春路站7号出入口通道
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五、工程实例
广州市轨道交通六号线东湖站过街通道矩形顶管工程
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五、工程实例
广州市轨道交通二、八号线东晓南站Ⅲ号出入口通道
第28页/共32页
五、工程实例
南海区C地块地下空间项目地下通道
64.5m
5×3.3m 施工完成
3
广州市轨道交通二、八号线施工5标东晓南站Ⅲ号 出入口矩形顶管工程
36.9m
5×3.3m 施工完成
4
南海区桂城街道19、20街区地段C地块地下空间项 目顶管工程
4×60.5m
6×4m
施工完成
5
复旦大学附属中山医院综合楼地下通道矩形顶管 工程
78.8m
5×3.3m 施工完成
勇于跨越 追求卓越
第2页/共32页
一、顶管法简介
2、顶管施工优点及适用范围
1）、主要优点如下： （1）施工占地面积小，对城市干扰少，无阻碍城 市交通，无需迁改管线，对地面环境影响较小，文明 施工程度高。 （2）断面尺寸多样，适合各种形式断面的结构施 工。 （3）具有综合成本低、施工周期短。
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。
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计算示例
12(Hh)Kp(Hh)12hKph
1H2tg2(45)hH
2c K p
(H h)K p
K
p
tg (45o
2
)
无绝对把握的前提下，F1及F2均不予考虑。 若不考虑F1及F2，一般采用下式进行沉井承压
壁后靠土体的稳定性验算：
P Fp Fa S
S为沉井稳定系数，一般取S＝1.0~1.2。土质 越差，S的取值越大。
管径≥1.8m或顶管埋深≥5.5m时普遍采用钢 筋混凝土沉井作为顶进工作井。
沉井作为工作井时，一般采用双向顶进； 采用钢板桩支护工作井时，一般采用单向顶
进。
一井多用
工作井在施工结束后，一部分将改为阀门 井、检查井。
工作井地面影响范围一般按井深的1.5倍计 算，在此范围内的建筑物和管线等均应采 取必要的技术措施加以保护。
克服顶管管壁与土的摩阻力及前刃脚切土时的阻 力：
P k [N 1 f1 (N 1 N 2 )f2 2 E 3 R f]A
N1——管顶以上的荷载； N2——全部管道自重； E——顶管两侧的土压力； R——土对钢刃脚正面的单位面积阻力 k——系数，一般采用1.2。
7.2.3 顶管承压壁后靠土体的 稳定验算
防水构造
工作井的洞口应进行防水处理，设置挡水 圈和封门板，进出井的一段距离内应进行 井点降水或地基加固处理，以防土体流失， 保持土体和附近建筑物的稳定。
工作井的顶标高应满足防汛要求，坑内应 设置集水井，在暴雨季节施工时应防止地 下水流入工作井，事先在工作井周围设置 挡水围堰。
7.2.2 顶管顶力估算
三段两铰型水力挖土式 顶管工具管
多刀盘土压平衡式顶管工具
大刀盘土压平衡顶管机
即增加承压面积。
7.3 常用顶管工具管
顶管工具管有手掘式、挤压式、泥水平 衡式、三段两铰型水力挖土式和多刀盘 土压平衡式等。
手掘式顶管工具管为正面全敞开，采用 人工挖土，如图所示。
手掘式顶管工具管：正面全敞开 挤压式顶管工具管：网格切土装置或刃脚放大
泥水平衡式顶管工具管
设置密封舱
泥水平衡式顶管工具管
7.1.2 顶管法的关键技术
1）方向控制：与设计轴线一致，对顶力 的影响，保证中继环正常工作 ；
2）顶力大小及方向：管尾顶进方式，顶 进距离必然受到限制 ，一般采用中继环 接力；
3）工具管开挖面正面土体的稳定性； 4）承压壁后靠结构及土体的稳定性
7.1.3 顶管法的工程地质勘察
勘察要点： ①土层类别、埋深 ②各土层土体的物理、力学性质 ③地下水位、压力 ④地下水和土的腐蚀性 ⑤土层冻结深度 ⑥地下管线 ⑦地下洞室 ⑧临近建筑物基础 ⑨地面动载
输气、输油管道工程； ②穿越城市建筑群、繁华街道地下的上
下水、煤气管道工程； ③穿越重要公路、铁路路基下的通讯、
电力电缆管道工程； ④水库坝体涵管重建工程等。
发展趋势
中继环接力顶推装置、触变泥浆减阻顶 进技术，自动测斜纠偏技术、泥水平衡 技术、土压平衡技术、气压保护技术和 曲线顶管技术 。
1）沉井支护工作井 承压壁后靠土体的 稳定验算
P2F 1F2FpFa
各分量计算
F1
1 2
paHB1
F2 W
F a B 1 2 H 2 t g 2 ( 4 5 2 ) 2 c H t g ( 4 5 2 ) h H t g 2 ( 4 5 2 )
F p B 1 2 H 2 t g 2 ( 4 5 2 ) 2 c H t g ( 4 5 2 ) h H t g 2 ( 4 5 2 )
顶管工作井的深度
（1）顶进工作井
H1h1h2h3
h1——地表至导轨顶的高度（m）； h2——导轨高度（m）； h3——基础厚度（包括垫层）（m）。
（2）接收工作井
H2h1h3h4
H2——地表至基底的高度（m）； h1——地表至支承垫顶的高度（m）； h3——基础厚度（包括垫层）（m） h4——支承垫厚度（m）；
7.2 顶管工程设计
工作井设置，顶管顶力估 算以及承压壁后靠结构及 土体的稳定问题。
7.2.1 顶管工作井设置
1）供顶管机头安装用的 顶进工作井（称顶进井）；
2）供顶管工具管进坑和 拆卸用的接收工作井（称 接收井）。
（a）双向顶进；（b）单向顶进
工作井
实质上是方形或圆形的小基坑，其支护类型 同普通基坑，其平面尺寸较小，支护经常采 用钢筋混凝土沉井和钢板桩。
本讲要点
了解顶管法的工作原理； 理解顶管阻力的计算方法； 掌握沉井支护工作井承压壁后土体的稳
定验算。
2）钢板桩支护工作井承压壁后 靠土体的稳定验算
首先可以假定不存在板 桩。
pP/F
F bh2 板桩的参与作用，便出
现了一条类似于板桩弹 性曲线的荷载曲线
p0(h21 2h11 2h3)p2h
P p
bh 2
两段支护情况
只有最下面的一段参与 承受和传递来自承压壁 的反作用力 ；
要用混凝土将下段板桩 与上段板桩之间的空隙 填充起来，以构成封闭 的传力系统。否则，需
将h3缩短到上段板桩的
下沿。
单段支护下的顶管工作井
ph3
S
2P
b(h12h2h3)
当A点在后靠土体被动土压力线上
或在其左侧时，则后靠土体是稳定的，
地下结构工程
第07章
第7章 顶管法
顶管法与盾构法都是修建地下管道和隧道的重要 方法。
7.1 概述 7.1.1 顶管法简介 采用液压千斤顶或具有顶进、牵引功能的设备，
以顶管工作井作承压壁，将管子按设计高程、方 位、坡度逐根顶入土层直至达到目的地.
顶管法施工示意图
主要用于
特殊地质条件下的管道工程中 ： ①穿越江河、湖泊、港湾水体下的供水、
双段支护下的顶管工作井
p(h3h4)Sb(h12 2P h2h3)
留有孔口时
则平均压力应修改为：
p
P
bh2
1 D2
4
单段支护
ph3S(h122hP 2h3b2hh1 4 2D2)
双段支护 p(h3h4)S(h12 2h P 2h3b2h h1 4 2D 2)
当S<1时，
用缩小h3的办法来增大h2，或者增大b， 直至S达到1为止，直至降低P的数值。