第七讲顶管法
顶管法施工PPT演示课件
（a）企口形管及其接口
（b）“q”形橡胶止水圈
12
6.钢管顶管的接口形式
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。
9
3.增设中继环 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。
主要有导轨、千斤顶、油泵、顶铁等。
6
1.工作坑布置 （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。
中继环示意图
10
4.管节接缝的防水 钢筋混凝土管节的接口有平口、企口和承口三
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。
顶管施工法
顶管施工法
顶管———顶管法是借助顶推设备将工具管或掘进机从工作坑（始发井）内穿过土层一直推到接收坑（到达井）内，依靠安装在管道头部的钻掘系统不断地切削土屑，由出土系统将切削的土屑排出，边顶进，边切削，边输送，将管
道逐段向前铺设,与此同时，把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间的一种非开挖施工技术。
在顶进的过程
中通过激光导向系统纠偏来调节铺管方向。
工作原理
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.
特点：
1、非开挖技术不开挖地面，故而被铺设管道的上部土层未经扰动，管道的管节端不易产生段差变形，其管道寿命亦大于开挖法埋管。
2、采用房下非开挖技术能节约一大笔征地拆迁费用，减少动迁用房，缩短管线长度,有很大经济和社会效益。
3、施工时产生的噪音及振动很小，不扰民。
4、在现有道路下进行管线铺设时，不影响交通.
在顶管施工中最为流行的有三种平衡理论：
气压平衡、泥水平衡和土压平衡理论。
顶管施工最突出的特点就是适应性问题。
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。
顶管法
顶管法管道穿越交通量不大的四级公路或农村等级公路时，可以采用开槽法，即把路面挖开，其施工方法和一般地段相同。
只是特别要注意一定要做好垫层，夯实回填土，以防止路面下沉。
管道穿越Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级公路和铁路，以及不允许开槽的地段时，可以采取顶管法。
由我公司承建的杭州天然气城市管网建设施工中由于设计管线横穿一条重要铁路，为防止使用定向转穿越会对铁路路基产生下沉的风险，而采用了顶管穿越法。
管道穿越铁路时，一般要加套管。
套管多采用钢管或钢筋混凝土管，顶钢套管时，应在管前方焊上防腐层保护钢圈。
顶好套管后随即牵引工作管，牵引时防止损伤工作管防腐层。
顶管法的基本操作程序如下：先在铁路一侧挖工作坑，在工作坑内按管道设计位置，根据管子外径尺寸在地层内挖土洞，边挖土边用千斤顶等顶进设备把管节逐节顶入土洞内。
反复操作，直至顶到予计长度为止。
大口径管可采用普通顶管法(人工出土)，小口径管可以采用不出土挤压法。
一、顶进设施及顶进设备顶进设施是指施工时现场的临时性设施，包括工作坑、后背、导轨、基础等。
顶进设备主要有千斤顶、顶铁、刃脚。
1、工作坑①工作坑宽度BB=D+(2.5~3.0)米式中D—管节外径②长度LL=l+(3~3.5)米式中l—管节长度，钢筋砼管为2米左右。
③高度HH=D+h1+h2(米) 式中h1—基础厚；h2—管子与基础间间隙；h3—地面到管顶。
为了方便管节接口处理，要求接口底部有一定操作空间，称为接口操作井，操作井设在顶管进口以外最少1.5米处。
在工作坑内还应设置管道轴线基桩、临时水准点，做为测量标志。
2、后座墙后座墙位于顶管工作坑内顶进方向的对面，是顶进管节的千斤顶的支撑面。
后座墙的最低强度应在设计顶力的作用下不被破坏，并能充分发挥千斤顶的顶进效率。
后座墙表面平直，垂直于顶进管线的轴线，保证顶进方向。
后座墙有原土后座墙和人工后座墙。
原土后座墙主要由原状土承力。
原状土应有足够的厚度、高度，一般厚度不小于7米，以保证稳定性。
第七讲顶管法
中继环构造
（1）短冲程千斤顶组（冲程为150~300mm，规格、性能要求一致）； （2）液压、电器与操纵系统； （3）壳体和千斤顶紧固件、止水密封圈； （4）承压法兰片。
第七讲顶管法
中继环自动控制
• 从工具管向工作井依次按1#、2# ……编号。 • 工作时，首次启动1#， • 中继环顶推行程达到允许行程后停止1#中继环，启动2#中继环工
第七讲顶管法
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。
第七讲顶管法
单段支护下的顶管工作井承压壁稳定性计算示意图
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，
二、工作坑
工作坑平面呈矩形，一般沿沟道方向较长，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窨井。
坑的前后壁在沟道顶进时受力巨大，均应加固。
坑的后壁为千斤顶后座，承受全部推力的反作用力， 应进行土力学概算。
• 平均压力应修改为：
P
p
bh2
1 D2
4
• 后靠土体的稳定工作条件：
单段支护 两端支护
ph3S(h122hP 2h3b2hh1 4 2D2)
p(h3h4)S(h12 2h P 2h3b2h h1 4 2D 2)
第七讲顶管法
承压壁后靠土体的稳定性验算
• 估算承压壁的尺寸； • 计算承压壁后靠土体的稳定安全系数S； • 当S<1时，增加承压面积
顶管法施工原理解析
顶管法施工原理解析1. 引言顶管法施工是一种地下工程施工方法，通常用于建设城市地铁、隧道和管线等项目。
它依靠推动管道进入地下，从而避免了开挖地面和破坏周围环境的问题。
本文将对顶管法施工的原理进行解析，并探讨其在地下工程中的应用。
2. 顶管法施工的基本原理顶管法施工的基本原理是通过推力将管道推入地下，而不需要进行开挖。
这种方式适用于相对较小直径的管道，通常不超过3米。
顶管法施工主要包括以下几个步骤：2.1 预留井口：在施工区域的两端预留井口，用于管道的出入口和施工人员的进出。
2.2 钢管准备：根据工程需要选择合适的钢管，并进行井下预制。
2.3 推管机准备：选用适当的推管机械设备，并进行调试和测试。
2.4 定位导向：在推进口处进行导向装置和定位装置的安装，以确保推管方向的准确性。
2.5 推管施工：将推管机放入井口，并通过推力将管道逐渐推进至目标位置。
2.6 推出管道：一旦推管到位，将管道固定住，并将推管机械从井口中取出。
3. 顶管法施工的优势和应用顶管法施工具有以下几个优势，使得它成为一种广泛应用于地下工程中的施工方法：3.1 环境友好：相比于传统的地面开挖施工，顶管法施工减少地表破坏和噪音污染。
3.2 施工效率高：顶管法施工速度快，可以在较短的时间内完成施工任务。
3.3 成本节约：相对于传统的地面开挖方法，顶管法施工可以节约施工成本和人力资源。
顶管法施工在城市地铁、隧道和管线建设等领域有广泛应用。
它可以用于修建地铁隧道、给水管线、污水管道等。
在环境敏感区域或城市密集区域使用顶管法施工，可以降低对周围居民生活的影响。
4. 对顶管法施工的观点和理解我认为顶管法施工是一种非常有效和可行的地下工程施工方法。
它通过推动管道进入地下，可以避免开挖地面的破坏，保护周围环境。
顶管法施工速度快，可以在较短的时间内完成工程，节约了施工成本和人力资源。
然而，顶管法施工也存在一些挑战和限制。
对推管机械设备和操作人员的要求较高，需要有专业的技术和经验。
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。
顶管法的概念、发展由来、施工特点、设备构成及施工的关键技术
顶管法的概念、发展由来、施工特点、设备构成及施工的关键技术第一篇：顶管法的概念、发展由来、施工特点、设备构成及施工的关键技术问：顶管法的概念、发展由来、施工特点、设备构成及施工的关键技术答：一、概念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。
在施工时，通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管压入土层中，同时挖除并运走管正面的泥土。
当第一节管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进，这样将一节节管子顶入，作好接口，建成涵管。
顶管法特别适于修建穿过已成建筑物、交通线下面的涵管或河流、湖泊。
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等。
二、应用概况与发展方向1、发展过程顶管法施工是继盾构施工之后发展起来的地下管道施工方法；最早于1896年美国北太平洋铁路铺设工程中应用，已有百年历史；20世纪60年代在世界各国推广应用；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。
顶进速度最快：美国1980年，9.5小时顶进49m。
顶进距离最长：国外首次一次最大顶进距离1200m，1970年，德国汉堡下水道混凝土顶管，直径为2.6m。
国内创造混凝土顶管世界记录——一次最大顶进距离为2050m，2001浙江嘉兴污水顶管，钢筋砼管直径2m；国内创造钢管顶管世界记录——一次最大顶进距离为1743m，1997年上海黄浦江上游引水工程的长桥支线顶管，钢管直径3.5m；中国从50年代从北京、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：左右﹤±150mm，上下﹤±50mm。
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﹤10mm。
2、发展方向（1）长大距离顶管普通顶管一般距离≤100m，无中继环，（现在某些专家认为可能提高到300m），长距离顶管﹥100m，长大距离﹥1000m。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
工作井支护结构
• 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。 ➢ 有些工作井既可以用作前一管段顶进的接收井，又是后一管段顶进 的顶进井。 ➢ 工作井可以采用圆形的，也可以采用矩形的。 ➢ 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。
二、工作坑
工作坑平面呈矩形，一般沿沟道方向较长，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窨井。
坑的前后壁在沟道顶进时受力巨大，均应加固。
坑的后壁为千斤顶后座，承受全部推力的反作用力， 应进行土力学概算。
第七讲顶管法
第七讲顶管法
三、管节顶进与接口
(一) 挖土 挖掘方法
人工挖土 挤压切土
(二) 管节顶进方向控制
水力冲土 机械切土
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。
第七讲顶管法
第七讲顶管法
(三) 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。
• 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。
采用顶管法可以显著降低明挖法由 于基坑开挖和井点降水带来的环境 影响及危害。
第七讲顶管法
顶管法地下结构施工示意图
顶管法主要用于建造穿越城市交通繁忙地 带的地下工程，其长度、断面尺寸均受到 较大限制。国内最长的顶管隧道是西气东 输工程穿越黄河的隧道，长度近3000m，直 径约2m。
地下工程设计原理
第07章 顶管法
第七讲顶管法
本章主要内容
• 什么是顶管法？ ——顶管法的功能与适用环境
• 顶管法的设计与计算 • 顶管的组成与构造 • 顶管施工技术
学习要求： • 了解顶管法的功能和适用环境； • 掌握顶管结构的设计计算内容和方法。
第七讲顶管法
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。
• 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。
第七讲顶管法
顶管顶力估算
顶管推力应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。
第七讲顶管法
顶管工作井的深度 （1）顶进工作井
（2）接收工作井
H1h1h2h3
H2h1h3h4
h1——地表至导轨顶的高度（m）
h1——地表至支承垫顶的高度（m）
h2——导轨高度（m）
h3——基础厚度（包括垫层）（m）
h3——基础厚度（包括垫层）（m）
h4——支承垫厚度（m）
第七讲顶管法
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。
第七讲顶管法
顶管法的关键技术
1）方向控制：是顶管施工成败的关键。 与设计轴线一致，对长距离顶进，应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 防止坍塌、涌水和顶进方向的偏离；
4）承压壁后靠结构及土体的稳定性 承压壁结构的强度和刚度、加固后靠土体限制土体滑动等。
第七讲顶管法
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。
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，也就是起 埋设管节的作用
功能
挖土 方法
校正挖土方向,挖土,防止管节前土壤坍塌
手工 挤压 水冲 抽吸 第七讲顶管法
第七讲顶管法
顶管时接口管理
第七讲顶管法
顶管工程设计与计算
1. 顶管工作井设置
工作井的设置 顶管顶力估算 承压壁后靠结构及土体的稳定性
两种类型的工作井 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
第七讲顶管法
第七讲顶管法
顶管法的工程地质勘察
采用顶管法铺设地下管路时选线的依据之一是工程地质条件，为此应 进行足够详细的工程地质勘察，包括勘探、物探、室内土工和水力、 水质试验，并进行场地环境调查等。 勘察要点： 土：①土层类别、埋深；②各土层土体的物理、力学性质 水：③地下水位、压力；④地下水和土的腐蚀性 环境：⑤土层冻结深度 地下设施：⑥地下管线；⑦地下洞室； 地表条件：⑧临近建筑物基础；⑨地面动载
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。
内胀圈是两个半圆形金属圈，两者用螺栓即可把内圈 胀大，撑紧两节管子的接口。
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。
明挖法地下结构施工示意图
挖
盖（填） 建
第七讲顶管法
顶管法的适用环境
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、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。 顶管技术的发展促进了顶管法的安全应用和推广。 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 曲线顶管技术