頂管法施工(正文)[工藝技巧]

1、浙江大學城市學院工程學院頂管法在市政工程中的應用羊濤2011/5/17目錄關鍵詞1前言2第一章：頂管法施工的發(fā)展3第二章：頂管法施工的技術與工藝4第三章：頂管法施工對象5第四章：頂管法施工的機械6第五章：頂管法施工需要注意的事項7結語8參考文獻9關鍵詞：頂管法、市政工程、頂管機械、頂管施工注意事項。前言 頂管法：隧道或地下管道穿越鐵路、道路、河流或建筑物等各種障礙物時采用的一種暗挖式施工方法。在施工時，通過傳力頂鐵和導向軌道，用支承于基坑后座上的液壓千斤頂將管壓入土層中，同時挖除并運走管正面的泥土。當?shù)谝还?jié)管全部頂入土層后，接著將第二節(jié)管接在后面繼續(xù)頂進，這樣將一節(jié)節(jié)管子頂入，作好接口，建成涵

2、管。頂管法特別適于修建穿過已成建筑物、交通線下面的涵管或河流、湖泊。頂管按挖土方式的不同分為機械開挖頂進、擠壓頂進、水力機械開挖和人工開挖頂進等。由于頂管法用到的的管不但是在土中掘進時的空間支護,而且是最后的建筑構件,因此具有雙重作用。而且在施工的時候不用挖槽支撐,所以能使施工的進度加快,造價降低, 尤其是在運用加氣壓等輔助方法后, 能夠解決穿越各種構筑物和江河等特殊環(huán)境下的管道施工,世界上好多國家都在應用。近期,由于管節(jié)和頭部分開頂進的盾構式工具管的出現(xiàn), 中繼接力技術的形成,使得頂管法施工技術的運用,讓頂進距離變得越來越長。現(xiàn)在我國市政工程施工已經普遍采用了頂管法。個人認為，如今的施工工藝

3、發(fā)展很快，如城市隧道施工，有地鐵地下隧道，穿山隧道，這些隧道的施工一般已采用隧道頂管施工。地鐵采用盾構法施工或者明挖法，穿山隧道一般由于其地址條件的限制不采用頂管法施工，而采用掘進法施工。但是頂管法施工還是在市政工程中占有較大的分量。不僅僅是鋼筋混凝土管道可以采用頂管法施工，塑料管道也已采用頂管法施工，社會效益良好。第一章 頂管法施工的發(fā)展1.發(fā)展過程國外：頂管法施工是繼盾構施工之后發(fā)展起來的地下管道施工方法； 最早于1896年美國北太平洋鐵路鋪設工程中應用，已有百年歷史； 20世紀60年代在世界各國推廣應用； 近20年，日本研究開發(fā)土壓平衡、水壓平衡頂管機等先進頂管機頭和工法。 美國1980

4、年，9.5小時頂進49m； 國外首次一次最大頂進距離1200m；1970年，德國漢堡下水道混凝土頂管，直徑為2.6m。 國內：國內創(chuàng)造鋼管頂管世界記錄一次最大頂進距離為1743m，1997年上海黃浦江上游引水工程的長橋支線頂管，鋼管直徑3.5m； 中國從50年代從北京、上海開始試用。 1986年上海穿越黃浦江輸水鋼質管道，應用計算機控制，激光導向等先進技術，單向頂進距離1120m，頂進軸線精度：左右150mm，上下50mm。 1981年浙江鎮(zhèn)海穿越甬江管道，直徑2.6m，單向頂進581m，采用5只中繼環(huán)，上下左右偏差10mm。2.發(fā)展方向（1）長大距離頂管 普通頂管一般距離100m，無中繼環(huán)，

5、（現(xiàn)在某些專家認為可能提高到300m），長距離頂管100m，長大距離1000m。 （2）大管徑頂管 過去一般認為頂管最大直徑為3m。 現(xiàn)在日本、德國等國頂管管徑可達45m。 （3）微型管頂管 過去頂管管徑一般300mm，目前最小可達75mm。 頂管按管徑分類： 大口徑： 2000mm 中口徑：1200 2000mm 小口徑：500 1200mm 微口徑： 500mm （4）曲線頂管 S形曲線、水平與垂直兼有曲線、小曲率半徑曲線。 （5）自動控制 自動測量、自動記錄、自動糾偏。第二章 頂管法的施工工藝1.工作坑設置工作坑的位置是按管線位置、地形、障礙物種類以及管道設計要求設置, 排水管道頂進的工

6、作坑通常設在檢查井位置,以便頂管工作結束后工作坑砌筑成檢查井。相鄰工作坑的間距應按照每次能頂進的長度、土質情況來決定。首先安置儀器確定出管線的中心線,如果有必要,可在工作坑前后加補兩點,這樣方便施工中隨時校核。然后按順序放出工作坑的尺寸。工作坑應橫向垂直于管道的中心線, 這樣可確保在后續(xù)頂進過程中管道中心的走向。工作坑要有足夠的工作面, 應該按照每節(jié)管長度、管徑大小、設備尺寸和頂管的方法來決定。工作坑的開挖大小用下面的公式計算:深度h= 地面高程- 設計底高程+ 基礎及墊層厚度寬度B=D1+S,其中D1為管外徑,S為操作寬度長度L=L1+L2+L3+L4+L5,其中L1為工作寬度,L2為管節(jié)長

7、度,L3為運土工作的長度,L4為千斤頂長度,L5為后背墻厚度。2頂管設備安裝(1)導軌:應用鋼質的材料制作,兩個導軌應該安裝得牢固、順直、平行、等高。應采用裝配式導軌, 根據(jù)所測設的軸線高程安裝, 導軌定位之后必須穩(wěn)固、正確, 保證能在頂進過程中承受各種負載時不位移、不變形、不沉降。兩根軌道一定要相互等高、平行,導軌的中心一定要經過復核,這樣能確保頂進軸線的精度, 導軌的坡度也要與設計管道坡度對應。在使用中需經常檢查校核導軌,防止出現(xiàn)位移等情況。(2)千斤頂:在安裝時應固定在支架上,而且要與管道中心垂線對稱, 這樣它的合力的作用點就在管道中心的垂線上了。(3)油泵:要和千斤頂相匹配,而且要用備

8、用油泵；在安裝完成后進行試運轉。如果頂進過程中油壓突然增高時, 這時應馬上停止頂進, 查找原因并且在處理之后才可以繼續(xù)頂進。(4)頂鐵:分塊拼裝式頂鐵需要有足夠的剛度,而且頂鐵的相鄰面需要相互垂直。安裝后的頂鐵軸線應該和管道軸線對稱、平行, 導軌和頂鐵之間的接觸面不能有油污、泥土。在更換頂鐵時, 應先用大長度的頂鐵,在拼裝后需要鎖定。在頂進時工作人員不能在頂鐵上方和側面停留, 而且要隨時觀察頂鐵是否出現(xiàn)異常。在管口和頂鐵之間采用緩沖材料襯墊, 如果頂力接近管節(jié)材料的允許抗壓強度, 那么管口需要增加環(huán)形或U 形頂鐵。(5)起重設備:在正式作業(yè)前需要做試吊,查看制動性能與重物捆扎情況,禁止超負荷吊

9、裝情況出現(xiàn)。3. 挖土與出土管前挖土是保障管道上方建筑物安全與頂管質量的關鍵。如果用人工挖土,則需慎重把握管子的頂進方向。挖土的時候工人需要在管內進行操作,防止塌方傷人,并且要注意不能擾動管道地基土層。挖土一次進尺深相當于頂鎬活塞的一個行程,挖完以后應立即頂進,防止坍塌。管道周圍超挖通常限定在:管道上方小于等于15mm,這樣可以減小頂進阻力；管道下方中角135度范圍內不能超挖,但是可少挖10mm余留土層,在管子頂進時候切去,這樣可確保土基和管道的接觸良好；如果在不允許有下沉的地段(如重要建筑物,鐵路下等),管周圍不能超挖；如果土層松軟,可以把土層余留厚點,這樣可防管子下沉。挖出來的土,要及時清

10、運到管外,當運土車到達工作坑內的出土區(qū)后, 用垂直運輸機械吊到工作平臺, 運送到工作棚外的堆土區(qū)。4.頂進頂進程序是:安裝頂鐵-開動油泵-項鎬活塞伸出一個行程-關油泵-活塞收縮-在空隙處加上頂鐵-再開油泵,這樣反復下去。千斤頂在工作坑內的布置方式分并列、單列和環(huán)列等。千斤頂?shù)捻斄狭ξ恢帽仨毰c頂進抗力的位置在同一個軸線上。頂進抗力就是土壁與管壁的摩擦阻力或管前端的切土阻力。按照以往的施工經驗,千斤頂在管端面的著力點必須在管子垂直直徑的1/4到1/5處。安裝頂鐵的時候,應該順直,絕對不可以出現(xiàn)偏扭現(xiàn)象。在第一節(jié)管節(jié)頂?shù)酵谕凉ぷ髅娴臅r候,需要進行一次測量,檢查它的高程、坡度和軸線,確定無誤時,才可

11、開始挖土。第一節(jié)管頂進質量涉及到整個頂管工程的質量。第三章：頂管法施工對象即頂管法施工，可以對何種材料進行施工。常見的有：鋼筋砼管：C50以上，應用最多，用于短距下水道中； 鋼 管：列應用第二位，用于自來水、煤氣；HDPE中空纏繞管：應用在排水，輸氣。管徑在800mm左右； 第四章：頂管法施工的機械1. 構成頂進設備、掘進機（工具管）、中繼環(huán)、工程管、排土設備等五部分組成。 2.頂進設備 主頂進系統(tǒng)主油缸：24只，行程1.1m，頂力400-1000-2000t/只; 單只千斤頂頂力不能過大：千斤頂、管段、后座材料。 主油泵：32-45-50MPa;操縱臺、高壓油管。 頂鐵：彌補油缸行程不足，厚

12、度油缸行程 導軌：頂管導向 中繼間中繼油缸、中繼油泵或主油泵。 1) 掘進機 按挖土方式和平衡土體方式不同分為： 手工挖土掘進機、擠壓掘進機、氣壓平衡掘進機、 泥水平衡掘進機、土壓平衡掘進機。 工具管無刀盤的泥水平衡頂管機又稱為工具管，是頂管關鍵設備，安裝在管道最前端，外形與管道相似，結構為為三段雙鉸管。 作用：破土、定向、糾偏、防止塌方、出泥等功能。 組成：沖泥倉（前）、操作室（中）、控制室（后） 設水平鉸鏈和上下糾偏油缸，調上下方向 （即坡度）； 設垂直鉸鏈和水平糾偏油缸，調左右方向 （水平曲線）。 泥漿環(huán)、控制室 、左右調節(jié)油缸、上下調節(jié)油缸 、操作室、吸泥管 、沖泥倉 、柵 格 、工具

13、管結構 2) 中繼環(huán) 中繼環(huán)在中繼環(huán)成環(huán)形布置若干中繼油缸，油缸行程200mm。 中繼環(huán)油缸工作時，后面的管段成了后座，將前面相鄰管段推向前方，分段克服側面摩擦力。 3.排土設備 人工出土人工挖土時。 螺旋輸送機土壓平衡頂管機。 吸泥排泥設備泥水平衡、泥水加氣平衡頂管機。第五章 頂管施工需注意的事項1.千斤頂?shù)闹c著力點一般位于管子總高的1/4到1/3的地方。2.頂進方向控制管道的方向應用經緯儀校核, 管子每頂30cm需用經緯儀校核一次,若管道頂進的方向和設計軸線方向不對應, 應該用工作管內的調節(jié)千斤頂進行校正。管道的水平方向用水準儀進行測量糾偏, 同樣是管子每頂進30cm,用水準儀測量管子

14、兩端的高程, 若有偏差需進行糾偏直到達到施工要求。3.糾偏的方法:(1)挖土校正法:就是在管子偏向一側少挖土,但在另一側多超挖些,使得管節(jié)在頂進時向另一側偏移。這種適用于偏差在10到20mm時。(2)木杠支撐法:若管端下陷或管節(jié)發(fā)生錯口, 那么采取木杠支撐法進行校正。4.地下水位地下水位距離管底不能小于0.5m,不然需要根據(jù)現(xiàn)場情況及實地勘測, 應做好打井降水工作, 這對保證工程質量和安全起著非常重要的作用, 井點必須布置在中軸線的兩端, 鑿井深度應做準確的計算。5.其他情況如果遇到挖土工作面塌方或遇到障礙物、后背變形或傾斜、管位偏差超限、頂力突然增大時應停止工作, 處理后再施頂。結語每一樣施工技術的前進，離不開科學技術的發(fā)展。頂管法施工