顶管法施工技术(新、选)
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顶管法施工技术(一)引言概述:顶管法施工技术是一种用于地下管道敷设的技术,它通过推进管道并同时开挖土层,来实现地下管道的快速敷设。
顶管法施工技术在城市市政工程和地下管线工程中得到广泛应用,并且具有高效、经济、环保等众多优势。
正文:1. 顶管法施工技术的原理及特点:- 顶管法施工技术的原理是通过推进管道并同时开挖土层,实现地下管道的安装。
- 顶管法施工技术具有高效快速、施工风险小、对地表破坏小等特点。
2. 顶管法施工技术的施工流程:- 预处理: 对施工区域进行清理,并对地下管道进行调查、勘察和设计。
- 预制准备: 根据设计和勘察情况,预制管道段,并对管道进行检测和检修。
- 顶推施工: 将预制好的管道段按照设计要求推进到目标地点,并同时进行土层开挖。
- 泥水处理: 对废弃泥浆进行处理,并确保环境不受污染。
- 管道连接: 将推进完成的管道段与现有管道连接,确保连接牢固。
3. 顶管法施工技术的施工设备:- 推进机: 用于推进管道的设备,可根据现场具体情况选择不同类型的推进机。
- 机械掘进机: 用于开挖土层、清理和加固施工区域,确保施工安全。
- 泥浆处理设备: 用于处理废弃泥浆,保证施工过程环境卫生。
4. 顶管法施工技术的质量控制措施:- 施工前的质量控制: 包括完善的施工方案、施工设备的检测和调试,确保施工顺利进行。
- 施工过程的质量控制: 包括施工人员的技术培训、工艺操作的规范执行,确保施工质量符合要求。
- 施工后的质量控制: 包括对施工完工后的管道进行检测和验收,确保管道安装质量达到标准要求。
5. 顶管法施工技术的应用领域:- 地下管线敷设: 适用于市政工程、给水、排水、天然气、石油等各类地下管线的敷设。
- 地铁、隧道工程: 适用于地铁隧道、地下交通、隧道工程中的通风管道、供电线路等的敷设。
- 输沙管道的敷设: 适用于河流淤积清淤、土方平衡等输沙管道的敷设。
总结:顶管法施工技术是一种高效、经济、环保的地下管道敷设技术,具有广泛的应用前景。
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。
顶管施工方法一、土压平衡施工法主要用途:主要用于非开挖穿越山林、公路、建筑物、河流等铺设直径1200mm—2200mm 的水泥管道或其他坚硬质料的管道。
技术原理:在推进时靠刀盘切削下来的土体使开挖面地层保持稳定。
盾构的前端紧靠刀盘设置密封土舱,盾构推进时,前端刀盘旋转切削土层,切削下来的土体进入密封土舱,当土舱内的土体足够多时,可与开挖面上的土、水压力相抗衡,使开挖面地层保持平衡。
适用范围:主要适用于土层和回填层。
主要特点:1、采用螺旋输送机将碴土排送至土箱,再运送至地面。
2、能有效的保持开挖面的稳定,施工的安全性和可操作性高。
3、对周围环境影响较小。
施工原理图:二、定向钻施工法主要用途:用于非开挖穿越公路、铁路、建筑物、机场、河流,湖泊、山体等铺设石油管道、通信电力管道、天然气管道、自来水管道等各类管线。
技术原理:按预先设定的地下铺管轨迹靠钻头挤压形成一个小口径先导孔,随后在先导孔出口端的钻杆头部安装扩孔器回拉扩孔,当扩孔至尺寸要求后,在扩孔器的后端连接旋转接头、拉管头和管线,回拉铺设地下管线。
适用范围:粘土、粉沙土、泥流层,一般风化岩,含少量砾石地层等主要特点:1.穿越精度高,易于调整铺设方向和深埋管线,弧形铺设距离长,完全可以满足设计要求深埋并且可以使管线绕过地下障碍物。
2.与其他施工方法比较,进出场地速度快,施工场地可以灵活调整,施工占地少,工程成本低,造价低,施工速度快。
3.不损坏道路的基础结构,施工不受季节限制,具有施工周期短、使用人员少、成功率高,施工安全可靠的特点。
4、可一次性穿越多孔管道。
注:沙卵石层不能施工施工原理图:三、液压顶管施工法主要用途:主要用于非开挖穿越高速路、铁路、公路、建筑物等直线铺设钢管或水泥管道。
技术原理:采用液压设备,对钢管(或外套管)轴向加压,将其直接顶进地层实现穿越铺设。
根据地层条件和管材直径大小,可采用一次顶进,边钻边顶,边掏边顶等工艺方法。
适用范围:1.管径在600mm -- 2200mm。
顶管施工方法(1)井体施工工作井及接收根据地勘报告及现场实际情况,工作井采用逆作法施工,其井的形状可做为圆形,由于圆形受力情况比方形受力情况好,施工进度快且有利于检查井的恢复,所以此工作井与接收井采用圆形,其工作井与接收井的大小根据手掘式施工要求结合现场实际确定并计算。
①、在平整好场地后,先放出井的中心点位,根据中心点在井四周设控制点,并在挖井附近设置水准点,数量不得少于2个,所有点都不得受井影响,井位控制点的允许偏差不得超过20㎝,在定位的基础开始挖井,在井上方设置吊架,吊架用Φ100钢管搭设,平台用四根30号槽钢制作,在吊梁上安定向滑轮,负责运输孔内土方及下管,在挖井过程中随时检查井径和垂直度,发现问题及时调整和处理,在井接近至设计标高时要细心开挖,保证井底平整没有虚土。
井完成后应对轴线标高进行验收,合格后进行下道工序。
②工作井尺寸的核算工作井尺寸及检查井的设计要求根据顶管操作技术要求决定。
A、工作井的尺寸工作井应有足够的空间和工作面,保证下管、安装顶进设备和操作单蹄。
B、工作井的深度工作井的深度由设计高程和基础底板的厚度决定。
因此,设计院设计的工作井、接收井满足实际需要。
C、顶力计算与后背设计本工程是将壁板加厚作为千斤顶的后背墙。
D、后背结构及抗力计算后背作为千斤顶的支撑结构,要有足够的强度和硬度,且压缩变形均匀。
所以,应进行强度和稳定性计算。
本工程采用组合钢结构后背,这种后背安装方便,安装时应满足下列要求:使用千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3。
③工作井施工程序工作井的施工程序为:④工作井测量放样根据工程地质报告所显示的地质情况,以及现场的实际情况,并根据工作井的中心座标定出中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。
施工放样结束后,须经监理工程师复核准确无误后方可开工。
⑤工作井挖土工作井采用人工挖土,用自卸汽车运土。
基井开挖至要求标高时,根据地质资料,地下水位较高,挖土过程中可能遇到地下水,此时采用水泵外排进行降水。
顶管施工技术方案精选7篇人工顶管施工方案篇一人工顶管施工方案2008-07-30 22:29:39|分类:默认分类|标签:|字号大中小订阅。
人工顶管施工方案第一章编写依据本施工方案编写依据如下:1、《广州开发区市南路北段(黄沙快速干线~黄阁大道段)扩建工程》设计图图纸;2、《给水排水管道施工及验收规范》GB50268-97;3、《混凝土质量控制标准》GB50164-92;4、《市政道路工程质量检验评定标准》CJJ1-90;5、《市政排水管渠工程质量检验评定标准》CJJ3-90;6、广州市建设委员会颁发的有关建筑规程,安全、质量及文明施工等文件;第二章工程概况2.1 工程简介本工程原设计采用机械顶管施工,但由于工期紧、施工场地有限、现场交通繁杂、地下管线复杂、有可能遇上地下障碍物等情况,将影响本工程机械顶管正常施工的不利因素,故将本工程中的顶管工程改用人工顶管。
管材采用DN800 及DN1200 的玻璃钢管埋深约为5~7m。
改用人工人工顶管施工方案篇二人工顶管施工方案第一章编写依据本施工方案编写依据如下:1、《滨江新区天沙河路(江沙路~新南路)工程第二标段》设计图图纸;2、《给水排水管道施工及验收规范》GB50268-97;3、《混凝土质量控制标准》GB50164-92;4、《市政道路工程质量检验评定标准》CJJ1-90;5、《市政排水管渠工程质量检验评定标准》CJJ3-90;6、江门市建设委员会颁发的有关建筑规程,安全、质量及文明施工等文件;第二章工程概况2.1 工程简介本工程原设计采用机械顶管施工,但由于工期紧、施工场地有限、现场交通繁杂、地下管线复杂、有可能遇上地下障碍物等情况,将影响本工程机械顶管正常施工的不利因素,故将本工程中的顶管工程改用人工顶管。
管材采用DN800 及DN1200 的玻璃钢管埋深约为5~7m。
改用人工顶管后,工作井、接收井及检查井的井位和管段长度将根据现场实际情况(顶进长度、地下障碍物、交通影响等)而确定。
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。
1、测量1)在顶第一节管(工具管)时,以及在校正偏差过程中,测量间隔不应超过30cm,保证管道入土的位置对的;管道进入土层后的正常顶进,测量间隔不宜超过100cm。
2)中心测量:顶进长度在60m范围内,可采用垂球拉线的方法进行测量,规定两垂球的间距尽也许地拉大,用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。
一次顶进超过60m应采用经纬仪或激光导向仪测量(即用激光束定位)。
3)高程测量:用水准仪及特制高程尺,根据工作坑内设立的水准点标高(设两个),测头一节管前端与后端管内底高程,以掌握头一节管子的走向趋势。
测量后应与工作坑内另一水准点闭合。
2、顶管设备本工程选用手掘式顶管施工方法,每个顶进设备选用4台推力为1200KN的主顶油缸,主顶油泵选用ZB250型。
导轨用两根槽钢相背焊接在轨枕上制成的。
它的导轨面标高与管子内管底的标高是相同的。
顶铁采用环形顶铁。
起重设备采用8吨的行车系统。
润滑泥浆用BW-200压浆泵通过总管、支管、球阀、管节上的予留注浆孔压到管子与外管土体之间,包住混凝土管。
四、工作坑内的布置在由钢板桩等构构筑成的工作坑内,后座墙应采用钢筋混凝土整体浇筑并且基下部最佳。
安装洞口止水圈。
洞口止水圈有多种多样,但其中心必须与所顶管子的中心轴线一致。
安放基坑导轨。
在安放基坑导轨时,其前端应尽量靠近洞口。
左右两边可以用槽钢支撑。
假如在底板上预埋好钢板情况下,导轨应和预埋钢板焊接在一起,特别是管径比较大时,更必须这样做。
导轨的水平状态可以与所设计的管子坡度相一致,也可以把导轨按水平状态安装。
在土质比较好地情况下常采用前一种方法安装,而在土质比较软的情况下,往往采用后一种方法安装的同时,还须把导轨比设计所规定的高程再提高30mm左右。
1、安放后靠背。
后靠背大多由钢结构件做成,其厚度在300mm 左右。
有人用普通的厚钢板做后靠背,它没有用钢结构件的好,特别在管径比较大的情况下应更不适合了。
2、安装主顶油缸。
通常,主顶油缸都安装在主顶油缸架上。
顶管施工技术方案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。
下面为大家共享顶管施工技术方案,欢送大家阅读扫瞄。
一、顶管工作原理及工艺选择顶管工作原理:顶管施工是以顶管工作井为起始点,在工作井内安装主顶千斤顶系统供给水平推力,先将安装在导轨上的顶管机头从前墙预留的出洞口破封门推入土中,由机头导向,然后将钢筋砼管跟随机头一节一节地推向前顶进。
与此同时,机头挖掘的泥土被不断排出,经水平运输至工作井,再经垂直运输至地面外运弃土。
承受24 小时连续施工,直至机头进入接收井回收,完成该次顶管管道铺设。
顶管工艺选择:顶管有土压平衡法、泥水平衡法及气压平衡法等多种施工方法,是由顶管工具管(机头)的功能分类而定的。
应依据机头穿越的土层性质和地下水状况等因素,选择适宜的顶管机头。
顶管机头安装在管道的前端,它具有掌握顶管方向、挖掘和防止坍方等功能,其外形和尺寸与管节相近。
本工程拟选择泥水平衡平衡机头。
二、设备配置和安装(1)井内顶推设备1、主顶千斤顶:每套顶进总站配置 3 台300t 油压千斤顶,其中1 台备用。
2、组合支架:主顶千斤顶固定在组合支架上,按管道截面左右对称布置。
3、油泵:为保证油压千斤顶行程同步,共同作用,承受1 台电动高压油泵形成并联油路向千斤顶供油压。
每个千斤顶均备有独立的掌握阀。
4、后座承压壁:主顶油缸供给水平推力将管道在土层中向前推动,其反推力作用在后座钢构件上并传递集中到工作井后壁上。
后座构造承受 50mm 厚钢板(重约 2t),和厚 50cm 砼墙体组成。
后座与工作井后壁之间垫一层 5cm 厚木板,这样即可将 2 台油缸的集中顶力传递集中到工作井壁上。
5、顶铁和分压环:分压环外径、内径与钢筋砼管全都,其长度为 50cm,二台主顶油缸的顶推力作用在分压环上,分压环再均匀集中传递到砼管的后端面。
环形顶铁的构造与分压环一样,它的作用是由于油缸的一次行程缺乏以将一节砼管推顶到位,需要将油缸收回后,在分压环与油缸之间加垫该顶铁构造,然后利用油缸的其次次行程再推,这样反复屡次即可将一节大大超过油缸行程长度的砼管推顶到位。
顶管施工技术及验收规范1总则1.0.1 为统一全国顶管施工技术要求,做到技术先进,经济合理,安全可靠,确保施工质量,使顶管施工规范化,中国非开挖技术协会特组织制定本规范。
1.0.2 当地下管道或其他管线的铺设可以通过顶进施工方法在交通、建筑、经济和环境保护方面带来好的效益,应该采用非开挖施工方法。
1.0.3 本规范适用于敞开式和封闭式顶管施工方法。
根据施工方法的不同,顶管机可分为敞开式顶管掘进机和封闭式顶管掘进机两大类。
敞开式顶管掘进机有手掘式、挤压式和网格式等;封闭式顶管掘进机有土压平衡、泥水平衡、混合型等型式。
1.0.4 本规范适用于所有预制管道的地下非开挖施工,包括常用的断面为圆形、长方形以及其他不规则形状的管道。
1.0.5 根据管道的材料和各自的连接方法来选择合适的管道之间的连接方法即:刚性连接或柔性连接。
1.0.6 对采用顶管施工方法引起的地表变形和对周围环境的影响,应事先做出充分预测,并使之符合建设单位的相关要求。
当预计影响难以确保地面建筑物、道路交通和地下管线的正常使用时,应在建设单位的组织下,会同有关部门商定采取有效的技术措施进行监测和保护。
1.0.7 当两条平行管道采用顶管法施工时,应贯彻先深后浅、先大后小的原则。
两段管道平行顶进时,其相邻管壁间最小净距应根据施工地区的地质条件、不同的顶进方法和施工时间等因素来确定。
一般情况下,相邻顶管外壁的间距应不小于大管道的外径。
第1页1.0.8 一般情况下,顶管的覆土厚度不小于3m,或者不小于1.5倍的管道外径,否则应采取相应的技术措施。
1.0.9 在进行顶管工程施工设计前,应对施工线路进行工程勘察,调查分析施工区域的水文地质和工程地质情况,充分掌握与顶进施工有关的现场资料。
施工人员必须根据设计图纸、技术标准和现场施工条件等因素,认真编写施工组织设计,对操作人员进行详细的技术交底,明确职责分工。
1.0.10 对于机械化程度较高的土压平衡、泥水平衡和?昆合式顶管机操作员,应加强专业技术和安全教育,并须持证上岗。
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。
3、现状分析经过多年的发展,顶管技术在我国已得到大量地实际工程应用,且保持着高速的增长势头,无论在技术上、顶管设备还是施工工艺上取得了很大的进步,在某些方面甚至达到了世界领先水平。
2001年上海隧道股份有限公司在江苏省常州完成了长 2050m、直径 2m的钢筋水泥管顶管工程,是目前已完成的我国最长的顶管工程。
2001年8月~12月嘉兴市污水处理排海工程一次顶进2050m超长距离钢筋混凝土顶管,由于选择了合理的顶管机具型式、成功地解决了减阻泥浆运用和轴线控制等技术难题,用约5个月完成全部顶进施工,创造了新的顶管施工记录。
全长3600m、管径为1.8米的钢管从23至25米深的地下于2002年9月成功横穿黄河,无论从顶进长度、埋深、地质条件,还是钢管直径在国内尚属首次。
其中最长的一段位于黄河主河床上,长达1259 米,还要穿越较厚的砾砂层与黄河主河槽,既是我国西气东输项目的关键工程,也是目前世界上复杂地质条件下大直径钢管一次性顶进距离最长的顶管工程。
2001年的上虞市污水处理工程中,玻璃纤维夹砂管首次成功地应用于顶管。
2008年在无锡长江引水工程中中铁十局十公司采用国产设备直径2200mm钢管双管同步顶进2500米。
以上工程均标志着我国的顶管施工水平达到一个新的高度,与世界先进水平日益靠近。
然而与国外发达国家,如日本、德国等先进的机械设备及施工技术水平相比,我国仍然有着显著的差距。
4、发展方向随着我国经济持续稳定地增长,城市化进程的进一步加快,我国的地下管线的需求量也在逐年增加。
加之人们对环境保护意识的增强顶管技术将在我国地下管线的施工中起到越来越重要的地位和作用。
非开挖技术的发展必将向规模化、规范化、国际化的方向发展。
在我国经济高速增长的支持下,顶管技术的发展将面临前所未有的机遇,在加快引进国外先进技术的基本上,努力消化创新,加强研发和人才培养,其前景是非常乐观的。
纵观国内外顶管技术的发展,发展方向将是多元化和多样化。
在顶管直径方面,除了向大口径管的顶进发展以外,也向小口径管的顶进发展。
目前顶管技术最小顶进管的口径只有75mm,最大的已达到5m(德国),大口径顶管有取代小型盾构的趋势。
在适应性方面,发展宽范围、全土质型顶管机是必然趋势,适应范围将大为延伸,从N值为极小的土到N 值为五十多的砾石,直至轴压强度达两百MPa的岩石。
将微电子技术、工业传感技术、实时控制技术和现代化控制理论与机械、液压技术综合运用于顶管机械上是顶管技术的发展趋势。
数字化、信息化、智能型顶管机的研制将得到更多的关注,纠偏精度、自动化程度也将得到大力提高。
在不久的将来,一些全自动、高精度的掘进机会成为施工机械的主流。
顶管的用途随着相关技术的发展也将继续扩,从目前的主要用于管道铺设将发展为管道铺设、涵顶进、地下人行通道管棚式施工等多用途型。
现在的顶管截面形状基本上都是圆形,今后的发展趋势是圆形、矩形、圆拱形、多边形等,以适应箱涵顶进等各种工程的需要,故截面形状多元化是必然趋势。
目前的顶管施工形式主要为土压式、泥水加压式,以后的发展将在进一步吸收国外技术的基础上,应用管套式、气泡式等等各种形式的顶管施工技术。
随着高精度长距离测量技术进一步的发展应运,通风系统的完善,中继间技术、注浆减摩技术的进步,排渣系统的发展、刀盘切削系统、推进系统、出土输送系统、供电液压系统、监控系统、测量导向系统,等一系列技术的突破,现有的一次性顶进距离将不断刷新,各种复杂曲线顶管也将陆续出现。
目前我国已成立北京、上海、广州和武汉四个非开挖技术研究中心,我国国际非开挖技术协会单位会员已突破100个,数量居世界第4、亚洲第1。
形成了行业协会、科研单位、研究中心和设备生产和施工企业组成的强大的阵营,而且每年不断有很多人不断加入到从事顶管等非开挖工作的行列,我国的顶管技术的必将迎来一个崭新的阶段。
5、顶管法施工工艺顶管法敷管的施工工艺类型很多,按照开挖工作面的施工方法,可以分为敞开式和封闭式两种。
5.1敞开式施工工艺敞开式施工工艺一般适用于土质条件稳定,无地下水干扰,工人可以进入工作面直接挖掘而不会出现大塌方或涌水等现象。
因其工作面常处于开放状态,故也称为开放式施工工艺。
根据工具管的不同可分为手掘式、挤压式、机械开挖式、挤压土层式掘进顶管。
(1)手掘式顶管工人可以直接进入工作面挖掘,施工人员可随时观察土层与工作面的稳定状态,造价低、便于掌握,但效率低,必须将水位降低至管基以下 0.5m 后,方可施工。
当土质比较稳定的情况下,首节管可以不带前面的管帽,直接由首节管作为工具管进行顶管施工,也是常用的一种顶管施工方法,也称为人工掘进顶管。
(2)挤压式顶管挤压式掘进顶管一般适用于大中口径的管道,对潮湿、可压缩的黏性土、砂性土较为适宜。
该方法设备简单、安全,又避免了挖装土的工序,比人工挖掘提高效率1~2 倍。
它是将工作面用胸板隔开后,在胸板上留有一喇叭口形的锥筒,当顶进时将土体挤入喇叭口内,土体被压缩成从锥筒口吐出的条形土柱。
待条形土柱达到一定长度后,再用钢丝将其割断,由运土工具吊运至地面。
其结构形式如图8-2 所示。
(3)机械开挖式顶管机械开挖式顶管是在工具管的前方装有由电动机驱动的刀盘钻进挖土,被挖下来的土体由皮带运输机运出,从而代替了人工操作。
一般适用于无地下水干扰、土质稳定的黏性土或砂性土层。
其结构形式如图8-3 所示。
(4)挤压土层式顶管挤密土层式顶管前端的工具管可分为锥形和管帽形,仅适用于潮湿的黏土、砂土、粉质黏土,顶距较短的小口径钢管、铸铁管,且对地面变形要求不甚严格的地段。
这种工具管安装在被顶管道的前方,顶进时,工具管借助千斤顶的顶力将管子直接挤入土层里,管子周围的土层被挤密实,常引起地面较大的变形。
其结构形式如图8-4 所示。
5.2封闭式施工工艺封闭式施工工艺一般适用于土质不稳定、地下水位高,工人不能直接进行开挖的施工条件。
为防止工作面塌方、涌水对人身造成危害,常将机头前端的挖掘面与工人操作室之间用密封舱隔开,并在密封舱内充入空气、泥浆、泥水混合物等,借助气压、土压、泥水混合物的压力支撑开挖面,以达到稳定土层、防止塌方、涌水以及控制地面沉降的目的。
(1)水力掘进顶管法水力掘进顶管的挖土是利用高压水枪的射流将顶进前方的土冲成泥浆,再通过泥浆管道输送至地面储泥场。
整个工作是由装在混凝土管前端的工具管来完成的,其结构形式如图8-5 所示。
工具管的前端为冲泥舱。
掘进时先开动千斤顶,由刃脚将土切入冲泥舱,然后用人工操纵水枪操作把,将土冲成泥浆。
泥浆经过格栅进入真空室由泥浆管吸入工作坑,再由泥浆泵排至储泥场。
冲泥舱是完全密封的,其上设有观察孔和小密封门,用于操作和维修。
管道的掘进方向由中间部位的校正管控制。
工具管的后端是气闸室。
气闸室是作为维修人员进出高压区时的升压和降压之用。
当前端工具管出现故障时,维修人员可通过小密封门进入冲泥舱,为防止小密封门打开后涌入大量泥水,可先封闭气闸室,经升压后再进行操作,保证气压和泥水压力的平衡。
维修完毕后,再逐渐降压,恢复正常掘进。
水力切削式机头生产效率高,其冲土、排泥连续进行,可改善劳动条件,减轻劳动强度,但需耗用大量的水,且需要有较大的存泥浆场地,故在某些缺水地区受到限制。
(2)土压平衡式顶管法土压平衡就是将刀盘切削下来的土、砂中注入流动性和不透水性的“作泥材料”,然后在刀盘强制转动、搅拌下,使切削下来的土变成流动性的、不透水的特殊土体使之充满密封舱,并保持一定压力来平衡开挖面的土压力。
此法的密封舱设置在工具管的前方,工作人员可在密封舱外,通过操作电控开关来控制刀盘切削和顶进速度。
螺旋输送器的出土量和顶进速度,应与刀盘的切削速度相配合,以保持密封舱内的土压力与开挖面的土压力始终处于平衡状态。
土压平衡式顶管法常用于含水量较高的黏性、砂性土以及地面隆陷值要求控制较严格的地区。
其结构形式如图8-6 所示。
(3)泥水平衡式顶管法泥水平衡顶管常用于控制地面变形小于 3cm,工作面位于地下水位以下,渗透系数大于 10-1cm/s 的黏性土、砂性土、粉砂质土的作业条件。
其特点是挖掘面稳定,地面沉降小,可以连续出土,但因泥水量大,弃土的运输和堆放都比较困难。
此法和土压平衡式顶管法一样,都是在前方设有密封舱、刀盘、螺旋输送器等设备。
施工时,随着工具管的推进,刀盘不停地转动,进泥管不断地进泥水,而抛泥管则不断地将混有弃土的泥水抛出密封舱。
在密封舱内,常采用护壁泥浆来平衡开挖面的土压力,即保持一定的泥水压力,以此来平衡土压力和地下水压力。