顶管施工全面详解讲义

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 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。泥水平衡式顶管工具管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 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 。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 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 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。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。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施工准备竣工验收 目前世界上的顶管技术已经发展到了十分成熟的阶段，各种各样的顶管方式方法出现。 施工技术原理同：一般都是垂直地面做工作井，然后用高压液压千斤顶，将水泥或者钢制管道顶入地下 各种技术的差别就在于运输管道内挖掘出来的泥土，石头等渣子的方法，有人工的，有水抽式的，先进的还有遥控的。 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 不容易施工好 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DN800~4500mm。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 目前，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. 非开挖顶管施工采用油压驱动，施工时噪音远远小于开槽式敷设管道，几乎没有地盘沉降的现象，对周遭的影响降低到最小程度。而且在较深的埋深情况下施工成本要小于开槽式敷设管道。无需隔断交通噪音以及震动都很小 几个优点可以在很深的地下敷设管道可以安全的穿越铁路对施工周遭的影响很小可以穿越障碍物顶管工法与其它工法比较 顶管 盾构 定向钻 水平钻机 夯管锤 工法特点（优点） 顶进精度高，方向控制精度可达5cm之内 适用于大口径隧道 施工速度快 施工速度快 施工速度快、成本低 工法特点（缺点） 施工成本较高 管材成本高 由于精度限制，无法用于污水管道施工 施工精度较低 方向控制精度低、施工震动大，仅适用于钢管施工 顶管 盾构 定向钻 水平钻机 夯管锤 适用范围 通信管、排污管、煤气管、自来水管、综合管道 综合管道、地铁、隧道 通信管、煤气管、自来水管 通信管、煤气管、自来水管 通信管、煤气管、自来水管 适用管径 Φ350--Φ4000 Φ3000--Φ14000 Φ100--Φ1000 Φ100--Φ1500 Φ200--Φ1800 顶管 盾构 定向钻 水平钻机 夯管锤 施工精度 50mm以内 50mm以内 1000mm以内 500mm以内 施工速度 2--4天/100m 1天/100m 1--2天/100m 1--2天/100m顶管机顶管机械顶管机械顶管机械顶管机械导向钻进铺管钻机最大反扩孔径450mm顶管机械辽宁建平工程施工辽宁兴城工程施工顶管机械顶管机械顶管机械顶管机械土压泥水两用顶管机械多边形偏心破碎泥水平衡顶管机的改良型用于各种强风化、中风化的岩石。适用于软土：整机重量轻；结构简单；造价低廉；操作简单；可用停止某个刀盘的转动来达到比用纠偏油缸更好方向修正效果。顶管机械顶管机械 管道顶进方法的选择，是根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素，经技术经济比较后确定的。 普通顶管法是在黏性或砂性土层，且无地下水影响时，采取的手掘式或机构挖掘式顶管法。顶管的施工过程 （1）工作坑 ①顶管工作坑的位置的设置应便于排水、出土和运输，并对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全生产 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。 ②采用装配式后背墙由方木、型钢或钢板等组装而成，组装后的后背运动员具有足够的强度和刚度。 ③工作坑的支撑应形成封闭式模框架，矩形工作坑的四角应加斜撑。黄石工地工作井黄石工地工作井江西xx土顶工作照武穴施工600管道xx施工中的鹅卵石xx开顶前的准备工作xx机头顶进中 （2）设备安装 ①导轨：选用钢质材料制作，安装牢固、顺直、平行、等高，其纵坡与管道设计坡度一致。在使用中经常检查校核导轨，防止产生位移。 ②千斤顶：安装时固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点在管道中的中心的垂线上。 ③油泵：与千斤顶相匹配，并用备用油泵；安装完毕后进行试运转。顶进过程中油压突然增高时，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进。 ④顶铁： 分块拼装式顶铁应有足够的刚度，并且顶铁的相邻面相互垂直。 安装后的顶铁轴线应与管道轴线平等、对称，顶铁与导轨之间的接触面不得有泥土、油污。 顶铁与管口之间采用缓冲材料衬垫，当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管口应增加U型或环形顶铁。 ⑤起重设备：正式作业前应试吊，检查重物捆扎情况和制动性能；严禁超负荷吊装。 （3）顶进 ①将地下水位降到管底以下不小于0.5M处，并防止其他水源进入顶管管道。 ②全部设备经过检查并试运转合格后可进行顶进。顶进程序是：安装顶铁，开动油泵，顶镐活塞伸出一个行程后，关油泵，顶镐停止运行，活塞收缩，在空隙处加上顶铁，再开油泵，如此周而复始。 ③工具管开始顶进5-10m的范围内，允许偏差为：轴线位置3mm，高程0~+3mm.当超过允许偏差时，采取措施纠正。 ④采用手工掘进顶进时规定： 工具管接触或切入土层后，自上而下分层开挖。 在允许超挖的稳定土层中正常顶时时，管下部135度范围内不得超挖；管顶以上超挖量不得大于15mm；管前超挖根据具体情况确定，并制定安全保护措施。 ⑤顶管结束后，管节接口的内侧间隙按设计规定处理，设计无规定时，可采用石棉水泥、弹性密封膏或水泥秒浆密封。填塞物应抹平，不得凸入管内。 ⑥顶进时测量工具管的中心和高程 采用手工掘进时，工具管进入土层过程中，每顶进0.3m，测量不少于一次；管道进入土层后正常顶进时，每1.0m测量一次，纠偏时增加测量次数。 全段顶完后，在每个管节接口处测量其轴线位置和高程；有错口时测出相对高差。 ⑦纠偏 采用小角度、顶进中逐渐纠偏 纠偏方法 挖土校正法：即在管子偏向一侧少挖土，而在别一侧多超挖些，强制管子在前进时向另一侧偏移。适用于偏差为10-20mm时。 木杠支撑法：如管端下陷，管子发生错口时，可采用木杠支撑法方法校正，适用于偏差为20mm时。 ⑧顶进过程中，出现下列紧急情况时应采取措施进行处理： 工具管前方遇到障碍后墙变形严重顶铁发生扭曲现象管位偏差过大且校正无效顶力超过管端的允许顶力油泵、油路发生异常现象接缝中漏泥浆顶管工作坑、接收坑和洞口止水装置掘进机主顶管装置顶铁基坑导轨、后座和测量装置顶管施工的中继间顶管施工的中继间顶管施工的中继间施工工艺图顶力-管径变化顶力-顶距变化顶管施工顶管施工顶管工法开放型 密封型刃口推进工法泥水式推进工法土压式推进工法泥浓式推进工法顶管工法分类顶进面状况管内掘削状况井内出土状况井上门吊出土 泥水推进工法 通过刀盘以及顶速平衡正面土压力，调节循环水压力用以平衡地下水压力。 采用流体输送切削入泥仓的土体，顶进过程中不间断，施工速度快。无需地盘改良或降水处理，施工后地表沉降小。 泥水平衡顶管机可在地下水压力较高以及土质变化范围较大的条件下使用。一般管径在φ1350一下采用。泥水顶管施工总推力比较小，对所顶管子周围土体扰动小，易控制地面沉降，可实现连续出土作业，顶进速度较快 特点： 1、减速机与刀盘同轴线，无偏心。 2、具备独立泥水、注浆系统、刀盘清洁装置。尤其适合N值较大的硬土。 3、顶进速度快，最快顶进速度每分钟60mm。 4、施工精度高，上、下、左、右可纠偏，最大纠偏角度2.5度，并可作较长距离的顶进 适合土质：软土层、流砂层、粉砂层、粘土层、砂砾层。 土压式推进工法 通过向切削仓内注入一定比例的混合材料，使得充满泥仓的泥土混合体平衡正面土压以及地下水压力。 无需泥浆泵等后部配套装置，整机造价低廉。 无需泥浆处理，施工成本低。 泥浓式推进工法 可以不加破碎的排出孔径约为顶管机直径1/3的砾石 采用了二次注浆方法，大大的减少了磨阻力，适合长距离顶进其他分类 偏心破碎泥水平衡顶管机 刀盘可伸缩泥水平衡顶管机 岩盘破碎泥水平衡顶管机 沙砾石专用泥水平衡顶管机 遥控型土压平衡顶管机 超级水力切割顶管机 单刀盘土压平衡顶管机 多刀盘土压平衡顶管机 矩形顶管机 微型无排土挤压顶管机 土压泥水两用顶管机 局部气压平衡顶管机 非开挖导向钻机铺设地下管道是二十世纪末的一项国际先进技术 地表干扰极小的情况下，无需开挖工作坑，不破坏环境不破坏道路和建筑物的结构，不影响交通，定位准确，施工快捷，安全性好。 广泛用于公路、铁路、街道、河流及建筑物。顶管适用几种土质及选型 1、淤泥质黏土此种软土的形成是在较弱的海浪岸流及潮汐的水动力作用下逐渐形成的。土的颜色多呈灰色或黑灰色，光润油滑且有腐烂植物的气味，多呈软塑或半流塑状态。其天然含水量很大，一般都大于30%，饱和度一般大于90%，液限一般在35-60%之间，软土的天然重度较小，约在15-19KN/m3之间。孔隙比大于1，天然含水量高、孔隙比大，所以具有软土地基变形大，强度低的特点。顶管适用几种土质及选型 2、砂性土由于曾受到海水的冲击，部分地区沉积层含有海水所搬运的大量沉积物，其中主要为细砂及粉砂。含黏土的成分较少，所以称为砂性土。砂性土的土颗粒较一般的黏土大，一般在20μ以上，土颗粒之间的凝聚力较小，呈单粒结构。孔隙比较大，很容易在水动力的作用下产生流沙现象。 3、黄土凡以风力搬运沉积又没有经过次生扰动的、无层理的黄色粉质、含碳酸盐类并具有肉眼可见的、大孔的土状沉积物成为黄土（也称原生黄土），其它成因的、黄色的、又常具有层理和夹有砂、砾石层的土状沉积物称之为黄土状土（也称次生黄土）。 4、强风化岩强风化岩是指风化很强的岩石，此种土质的组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化，含有大量黏土质黏土矿物。风化裂隙很发育，岩体被切割成碎块，干时可用手折断或捏碎，浸水或干湿交替时可较迅速地软化或崩解。用镐或锹可挖掘，干钻可钻进。 5、微风化及中风化岩微风化岩是指岩质新鲜，表面稍有风化迹象的岩石，强度大于50Mpa，硬度很高的岩石。在此地层中顶进较困难，而且一般顶进距离超过100米时需要更换刀头。中风化岩较软，其组织结构部分破坏。矿物成分发生变化，用镐难挖掘。 对于顶管工程来说，针对不同的土质情况（包括地表、土中勘察等等其他情况）选用不同的机型是很关键的，甚至直接关系到顶管施工的成败。针对性的掘进机选型就成了顶管成败的重中之重。