顶管施工分类

顶管工法分类
盐城市燎原顶管工程建设有限公司 2009-02-11 15:18:14 作
者:SystemMaster 来源: 文字大小:[大][中][小]
一、刃口推进工法
顶进面状况管内掘削状况井内出土状况井上门吊出土
二、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。

三、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。

四、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。

顶管施工：各种模式汇总和方法详解开放式顶管开放式顶管：当工作面土层的物理力学性质良好且土层处于稳定状态时，操作时不会出现塌方现象，能直接挖土，且工作面开敞。

1.机械式顶管机适用于岩层，硬土层和整体稳定性较好的土层，工作效率比较高2.挤压式顶管机适用于淤泥质土，流塑性土质，而且要求覆土深度比较深3.人工挖掘顶管机适用于地基强度较高的土层，也有在软土中应用的，前提采用注浆改善土质，或在工具管前加网格，以稳定挖掘面，最大特点是适应地下障碍物较多且较大的条件，可排除障碍的可能性最大最好泥水平衡式基本原理优点:适用于各种不同的土质情况,扰动较小,地层损失小,产生的地表面变形小,同时顶进时总顶力较小.缺点:弃土的运输和存放均较困难,如采用泥浆运输,用水量较大,成本较高.作业所需场地大,设备复杂成本较高,如遇上顶管的超浅埋土层,或遇上渗透系数特别大的砾砂,卵石层,施工作业往往受阻.掘进机械1.具有浮动切削刀盘的泥水平衡顶管掘进机当刀盘前土压力过小时,他就前伸,当刀盘前土压力过大时,就往后退,前伸时,应加快推进速度,后退时应减慢推进速度,这样就可以使刀盘前的土压力控制在设定范围内.用机械来平衡土压力2.具有破碎功能的泥水平衡顶管进机适用口径从600到2400,口径越小,能破碎的砾石的粒径也越小,通长600的能破碎粒径为100mm的砾石,2400的能破碎500mm的砾石.有的机头破碎粒径可达顶管口径的40%~50%3.气压式泥水平衡顶管掘进适用于大直径顶管工程通过调节供给的压缩空气的压力大小,实施调节泥水舱内压力的高低.可精确到0.1KPa.特点:平衡比较彻底,施工后地面沉降极小.4.浓泥水平衡顶管掘进机比普通泥水式掘进机适用的泥水相对密度要高很多,接近泥浆,为使浓泥水的流动性更好,需在浓泥水中加入许多添加剂( 仍归属在泥水式顶管范畴,浓泥水的相对密度接近泥浆,其流动性比泥浆要好得多).特别适用于卵石层地质(渗透性特别大的卵石层).不需对卵石进行破碎,可排出卵石的粒径可达管径的1/3.与其他泥水式顶管比较,采用浓泥水式顶管的推力要低很多,尤其在沙砾土中表现更加明显,非常适用于长距离顶管和曲线顶管.◆土压平衡式工艺原理:根据土压平衡的基本原理,利用顶管机的刀盘切削和支承机内土压舱的正面土体,抵抗开挖面的水,土压力以达到稳定的目的.以顶管机的顶速即切削量为常量,螺旋输送机转速即排土量为变量进行控制土压舱内的水,土压力与切削面的水,土压力保持平衡分类:泥土式,泥浆式,混合式泥浆式:指排出含水量相当大的弃土(可能是地下水丰富,也可能是人为的加入添加剂造成的)优点:适用的土质范围广,从软黏土到砂砾土都能适用,是一种全土质的顶管掘进机,能保持挖掘面稳定,地面变形极小,施工时的覆土可很浅,是其他形式的顶管机无法做到的(覆土太浅时,手掘式顶管地面易塌陷,泥水式和气压式顶管则易冒顶和跑气).弃土运输处理方便,作业环境好.缺点:在砂砾层和粘粒含量少的砂层中施工时,必须采用添加剂改良土体.掘进机多刀盘土压平衡顶管掘进机DK式土压平衡顶管掘进机中心螺旋式顶管掘进机切削密封土压式掘进机◆气压平衡式与泥水平衡式的最大区别在于:气压平衡式顶管机通过一个隔板将破碎室分隔为两个区域,后面是压力室,以压力墙为界,在其上部可以形成一个压气区,平衡压力就是通过这一压气区作用于气水不平衡的工作面上.◆全气压式挖掘面上和管道内所有工作人员都在气压条件下工作,整个顶管管道内都充满一定压力的压缩空气.全气压顶管的工具管大多为手掘式,挖土的多用人工,工具管构造较简单.施工效率很低,仅为普通手掘式顶管的30%~50%有钢制的气压舱也有混凝土管制的气压舱◆局部气压式压缩空气仅仅作用在挖掘面上,相对于全气压施工而言.操作人员在常压下工作.气压施工的特殊要求1.对土质的要求渗透系数大于1X10-2cm/s的砂砾层中,因透气性大,且地下水多,漏气很厉害,不宜采用2.对环境的要求设备多,占地较大,空压机噪音很大,不宜在居民密集区材采用3.对作业人员的要求必须是进过训练的专业人员,身强力壮.优点:平衡压力的调节和排泥系统的排量是截然分开的,互不干扰,可更准确的调节平衡压力,特别是非均匀地层中施工.缺点:造成的地面沉降较大,因为气压在疏干地下水过程中,会造成土体的压密沉降,另外顶进过程中又会对土体产生扰动沉降.全气压式设备复杂,要求可靠性高,劳动强度大,对作业人员身体健康有特殊要求,除了为排除机械故障和为清除顶进中的障碍外很少采用全气压式。

常⽤的⼏种顶管施⼯⼯法、适⽤⼟质及顶管3D⼯作原理图 01 顶管施⼯概述长期以来，城市建设过程中，城市道路被频繁开挖严重影响了⼈民的⽣活。

⼀项⾮开挖施⼯技术——顶管施⼯技术，不需开挖地⾯，并且能够穿越公路、铁路、河道、湖泊、建筑物、以及各种地下管线等，解决了市政施⼯难题，⽽且，顶管施⼯随着城市建设的发展已越来越普及，已运⽤到给排⽔、煤⽓、电⼒、通信等管道的施⼯。

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。

02 顶管施⼯的基本原理图顶管施⼯原理图顶管施⼯法是先在⼯作井内设置⽀座和安装主千⽄顶，所需铺设的管道紧跟在⼯具管后，在主千⽄顶推⼒的作⽤下⼯具管向⼟层内掘进，掘出的泥⼟由⼟泵或螺旋输送机排出或以泥浆的形式通过泥浆泵经管道排出.，推进⼀节管道后，主千⽄顶缩回，吊装上另⼀节管道，继续顶进。

如此往复，直⾄管道铺设完毕。

管道铺设完毕后，⼯具管从接收井吊⾄地⾯。

03 顶管施⼯⼯法分类据介绍，⽬前，顶管施⼯常采⽤的施⼯⼯法分为敞开⼈⼯⼿掘式（开放型）和密封机械式顶管（密封型）施⼯⽅法，其中机械式顶管施⼯常⽤的施⼯⽅法⼜有泥⽔平衡式和⼟压平衡式两种，顶管施⼯常⽤的管材有砼管、钢管、玻璃夹砂钢管。

施⼯所采⽤的主要设备为信息化及全⾃动化泥⽔平衡顶管机。

图施⼯⼯艺分类3.1 开放型刃⼝推进⼯法图刃⼝式推进⼯法施⼯⼯艺⽰意图刃⼝式推进⼯法的掘进机结构较简单，其刃⼝部分（即机头）加⼯简便，可以根据⼟质条件加⼯成全敞开式、半敞开式或活瓣式，⼀般称之为敞开式掘进机。

刃⼝式推进⼯法可适⽤于软⼟地层中、地下⽔位以上黄⼟地层中、地下⽔位以上强风岩地层中。

刃⼝式推进⼯法的特点是施⼯成本低，在顶进过程中如遇前⽅障碍物可⽴即采⽤⼈⼯⽅式排除；其缺点是顶进管径应⼤于Φ800mm，否则不便于⼈员进出；顶进距离不宜过长，⼀般对于Φ800mm顶管、其顶进距离不宜超过150m，管径较⼤时可适当延长顶进距离；同时在管内应设置照明、通风和通讯设备；由于是采⽤敞开式或半敞开式取⼟，顶进完成后地表均有沉降现象，不适⽤于已建成的建筑物区域，⼀般在类似于农⽥对地⾯沉降要求不严格的情况下或随新建市政道路⼯程同时施⼯的情况下采⽤。

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。

顶管施工工艺顶管法施工是在地下工作坑内，借助顶进设备的顶力将管子逐渐顶入土中，并将阻挡管道向前顶进的土壤，从管内用人工或机械挖出。

这种方法比开槽挖土减少大量土方，并节约施工用地，特别是要穿越建筑物时，采用此法更为有利。

随着城市建设的发展，顶管法在地下工程中普遍采用。

顶管法所用的管子通常采用钢筋混凝土管或钢管，管径一般为700-2600MM,顶管施工主要包括：作业坑设置、后背（又称后座）修筑与导轨铺设、顶进设备布置、工作管准备、降水与排水、顶进、挖土与出土、下管与接口等。

1顶管法施工的分类目前顶管法施工可分为对顶法、对拉法、中继法、后顶法、牵引法、深覆土减摩顶进法等。

在地下工程采用顶管法施工时，可按照地下工程的特点、设计要求、技术标准、有关规程，工程环境的实际情况、施工的力量和经济效益采取不同的顶管法施工。

2顶管法施工准备工作确定采用顶管施工方案前：（1）、施工单位应组织有关人员，对勘察、设计单位所提供的顶管施工沿线的工程地质及水文情况，以及地质勘察报告进行学习了解;尤其是对土壤种类、物理力学性质、含石量及其粒径分析、渗透性以及地下水位等的情况进行熟悉掌握。

（2）调查清楚顶管沿线的地下障碍物的情况，对管道穿越地段上部的建筑物、构筑物所必须采取的安全防护措施。

（3）编制工程项目顶管施工组织设计方案，其中必须制订有针对性、实效性的安全技术措施和专项方案。

（4）建立各类安全生产管理制度，落实有关的规范、标准，明确安全生产责任制，明确安全生产责任制，职责、责任落实到具体人员。

3物资、设备的施工准备工作（1）采用的钢筋混凝土管、钢管、其他辅助材料均须合格。

（2）顶管前必须对所用的顶管机具（如油泵车、千斤顶等）进行检查，保养完好后方能投入使用。

（3）顶管工作坑的位置、水平与纵深尺寸、支撑方法与材料平台的结构与规模、后背的结构与安装、坑底基础的处理与导轨的安装、顶进设备的选用及其在坑底的平面布置等均应符合规定要求。