地下工程施工课件第7章-顶管法施工

7.1.1 顶管施工的基本原理

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
图7.1 顶管施工示意图
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
2.
3.
4.
5.
7.1.3 顶管机类型
1）顶管分类
1.
按口径大小分：大口径、中口径、小口径和微型顶管四种
按一次顶进的长度分：普通顶管和长距离顶管
2.
3.
按顶管机的类型分：手掘式顶管和掘进机顶管（机械式和半
机械式之分），机械顶管主要有土压平衡式和泥水平衡式。
4.
按管材分：钢筋混凝土顶管、钢管顶管、其他管材的顶管。
7.1.3 顶管机类型
2）工具管

工具管是手掘式顶管时的关键机具，具有掘进、防坍、出泥
和导向等功能。

施工时，人进入工具管内用手工方法破碎工作面的土层，破 碎工具主要有镐、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。挖掘下来的土，大多采用人
力车推出或拉出管外，利用小绞车提升到地面。
按形状分：矩形、圆形、腰圆形（两端为半园形，中间为直
线形）、多边形等几种，其中以矩形为多；

按结构分：钢筋混凝土井、钢板桩井、瓦楞钢板井等；
按构筑方法分：沉井、地下连续墙井、钢板桩维护井、混凝 土砌块（或砖）井等。

7.2.1 工作井及布置
2）工作井的选择
（1）工作井的位置选择
避开房屋、地下管线、河塘、架空线等不利于施工作业 的场所。 （2）工作井数量的选择 应尽可能少布置；一个井兼顾两个方向的顶进。
轨、主顶千斤顶及千斤顶架、后靠背。其中主千斤顶及顶架布置尤为重
要，主千斤顶合力的作用点对于初始顶进的影响比较大。
7.2.1 工作井及布置
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图7.7 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
7 顶管法施工
7.1 顶管法简介
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。
（3）工作井构筑方式的选择
根据地质和水文地质条件选择。
7.2.1 工作井及布置 3）顶进工作井的布置
（1）井内布置
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
7.2.1 工作井及布置

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。
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。 后座墙的平面一定要与顶进轴线垂直。
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 应用与发展
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：
1.
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。
工具管பைடு நூலகம்
7.1.3 顶管机类型
3）土压平衡顶管机
图7.3 单刀盘式顶管机
7.1.3 顶管机类型
3）土压平衡顶管机
图7.4 多刀盘式土压平衡顶管机
7.1.3 顶管机类型
4）泥水平衡顶管机
7.2
顶管施工
7.2.1 工作井及布置
工作井：顶进井（始发井）和接收井。
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。
7.2.1 工作井及布置
1）工作井的形式

7.1.2 应用与发展

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，

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。