手掘式頂管法施工工藝講義總結(jié)PPT

1、手掘式頂管法施工工藝,手掘式頂管法概述 頂管施工的優(yōu)點(diǎn) 頂管施工的幾種工法 手掘式頂管施工的適用范圍 手掘式頂管法施工的優(yōu)缺點(diǎn) 工藝流程圖 手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作 調(diào)查研究，摸清情況 編制施工方案的主要內(nèi)容 工作坑尺寸的確定 工作坑底基礎(chǔ)與導(dǎo)軌 頂力計(jì)算 后背墻與后背 頂管設(shè)備 挖土與頂進(jìn) 管前挖土 頂進(jìn) 糾偏與校正 觸變泥漿減阻-觸變泥漿減阻 中繼站-中繼站,一、手掘式頂管法概述,1、頂管施工的優(yōu)點(diǎn),無需隔斷交通 噪音以及震動(dòng)都很小 可以在很深的地下敷設(shè)管道,一、手掘式頂管法概述,1、頂管施工的優(yōu)點(diǎn),可以安全的穿越鐵路 對施工周遭的影響很小 可以穿越障礙物,頂管施工采用油壓驅(qū)動(dòng)，施工時(shí)噪音遠(yuǎn)

2、遠(yuǎn)小于開槽式敷設(shè)管道，幾乎沒有地盤沉降的現(xiàn)象，對周遭的影響降低到最小程度。而且在較深的埋深情況下施工成本要小于開槽式敷設(shè)管道。,一、手掘式頂管法概述,2、頂管施工的幾種工法 手掘式頂管法 泥水式頂管法 土壓式頂管法 不取土頂管法,一、手掘式頂管法概述,3、手掘式頂管施工的適用范圍 適用于黏性、砂性或硬質(zhì)泥巖土層，且無地下水影響，管徑10003000之間的排水工程。,一、手掘式頂管法概述,4、手掘式頂管法施工的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn) 具有頂管施工的所有優(yōu)點(diǎn)。 工作坑占用場地小。 設(shè)備簡單、技術(shù)難度低，易于推廣。,一、手掘式頂管法概述,4、手掘式頂管法施工的優(yōu)缺點(diǎn)： 缺點(diǎn) 對不同地質(zhì)條件有很大的局限性。

3、頂進(jìn)面土壓不能平衡，容易塌方。 勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工進(jìn)度慢。,5、頂管工藝流程圖,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,1、調(diào)查研究，摸清情況 掌握管道埋設(shè)、管徑、管材和接口要求。 掌握地下土質(zhì)、水位等有關(guān)水文地質(zhì)資料。 掌握地下管線情況。 現(xiàn)場施工環(huán)境、運(yùn)輸、電源等情況。,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,2、編制施工方案的主要內(nèi)容 確定工作坑的位置和尺寸。 頂管后背的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。 確定掘進(jìn)和出土的方法，下管和運(yùn)管的方式和設(shè)備，工作平臺的支搭結(jié)構(gòu)。 進(jìn)行頂力計(jì)算，選擇頂進(jìn)設(shè)備。 遇有地下水時(shí)，選用降水方法。 制定保證工程質(zhì)量和安全的技術(shù)措施。,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,3、工作坑尺寸的確定 工作坑一般選在

4、檢查井的位置，并與建筑物有一定的安全距離。其工作坑底長、寬尺寸可按下圖計(jì)算。 底寬：WD+2(B+b) 式中 B-工作面凈寬，一般為1.21.5m； b-支撐厚度； D-管外徑。,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,3、工作坑尺寸的確定 底長：LL1+L2+L3+L4+L5 式中 L1-后背結(jié)構(gòu)厚度； L2-千斤頂長度； L3-出土工作面長度，一般取1.01.5m； L4-每節(jié)頂管長度； L5-頂進(jìn)管口尾部留出工作坑壁的最小長度，一般為0.3m。,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,3、工作坑底基礎(chǔ)與導(dǎo)軌 基礎(chǔ) 頂進(jìn)過程中，防止工作坑地基沉降，導(dǎo)致管子頂進(jìn)偏差過大，應(yīng)在工作坑底鋪設(shè)基礎(chǔ)。 枕木基礎(chǔ) 當(dāng)工作坑土

5、質(zhì)好、無地下水、管徑小、工期短，可采用。 分為密鋪和疏鋪兩種。 混凝土基礎(chǔ) 當(dāng)工作土質(zhì)較差、有地下水、管徑較大，可采用?；炷?強(qiáng)度等級不小于C15，厚度100150mm。 混凝土臥枕木基礎(chǔ) 適用于地基土質(zhì)松軟、有地下水、管徑偏大等狀況?；炷翉?qiáng)度等級不小于C15，厚度200250mm。混凝土表面低于枕木表面1015mm。,導(dǎo)軌 導(dǎo)軌的作用是控制管身按設(shè)計(jì)的管中心線和高程頂進(jìn)，保證管身在頂入之前位置符合設(shè)計(jì)要求。導(dǎo)軌的安裝是否準(zhǔn)確和牢固，對管道頂進(jìn)質(zhì)量影響較大。 導(dǎo)軌凈距與管道外徑大小有關(guān)，根據(jù)直角三角形計(jì)算。 導(dǎo)軌標(biāo)高與導(dǎo)軌凈距和管壁厚度有關(guān)。 導(dǎo)軌安裝應(yīng)牢固、順直、平行、等高，其縱坡與管道

6、設(shè)計(jì)坡度一致。 在使用中經(jīng)常檢查較核導(dǎo)軌，防止產(chǎn)生位移。,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,5、頂力計(jì)算 頂管施工必須有足夠的頂力，才能克服管子在頂進(jìn)過程中土對管子產(chǎn)生的阻力。 頂管的總頂力應(yīng)大于或等于管正面阻力和管四周摩擦阻力之和。 F=F1+F2 式中：F 總頂力； F1管正面阻力； F2管道摩擦阻力。,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,正面阻力F1： 不同管前端裝置其正面阻力各不相同 。 當(dāng)采用簡易工具管時(shí)，可按下式計(jì)算： 管正面阻力 F1=(D-t)t*R 式中 D管外徑 t工具管刃腳厚度 R擠壓阻力 (可取300500kN/m2) 當(dāng)采用超前開挖頂管時(shí)，管正面阻力可忽

7、略不計(jì)。,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,摩擦阻力F2： 摩擦阻力是指管壁與土之間的摩擦阻力 。 在正常情況下，可按下式計(jì)算： 管正面阻力 F2 = f2 * L 單位長度管道摩擦阻力 f2 = D(P1+P2)+ W 垂直土壓力 P1h 水平土壓力 P2(H+D/2)*tg2(45-/2) 式中 D 管外徑 L管道長度 摩擦系數(shù) W單位長度管子自重 土的重度 H 管頂浮土高度 土的內(nèi)摩擦角,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,6、后座墻與后背 后座墻與后背是頂力的支撐結(jié)構(gòu)，通常采用原土做后座墻，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，頂管覆土24m時(shí)，原土后背墻的長度需要47 m。如無法使用原土做后背墻時(shí)，可筑人工后座墻，也可利

8、用已施工完的管道做后座墻。 后背的作用是減少對后座墻的單位面積的壓力。,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,注意事項(xiàng) 后背土壁應(yīng)鏟平，使土壁墻面與管道頂進(jìn)方向相垂直。 靠土壁橫排方木面積，一般土質(zhì)按承載力不超過15t/m2。 方木應(yīng)臥入工作坑底以下0.5m，使千斤頂?shù)淖饔昧χ行母叨炔恍∮诜侥竞蟊掣叨鹊?/3。 方木斷面可用150mm150mm,立鐵可用200mm300mm工字鋼，橫鐵可用150mm400mm工字鋼。 土質(zhì)松軟或頂力較大時(shí)，可在方木前加墊鋼板。,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,7、頂管設(shè)備 千斤頂 它是頂管的主要設(shè)備之一。 目前多采用液壓千斤頂，根據(jù)需要頂力，選擇臺數(shù)。 如選擇一臺，千斤頂中

9、心放置位置與管中心線的垂線相交； 若使用多臺并列式放置，應(yīng)使頂力合力作用點(diǎn)與管壁反作用點(diǎn) 在同一軸線上，防止產(chǎn)生力偶，造成頂進(jìn)偏差。,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,高壓油泵 一般選用定額壓力為32MPa的柱塞油泵，經(jīng)分配器、控制閥進(jìn)入千斤頂。 若裝有兩臺以上千斤頂，需將油管并聯(lián)在一起，以使各千斤頂活塞的行程一致。,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,頂鐵 頂鐵是傳遞頂力的墊鐵，分為橫頂鐵、順頂鐵、U型或環(huán)型頂鐵。 順頂鐵長短應(yīng)有多種尺寸，以便隨著管子頂進(jìn)，用順頂鐵放入其頂進(jìn)空隙之內(nèi)，再繼續(xù)掘土頂進(jìn)。 U型或環(huán)形頂鐵放在管子端面，順頂鐵作用其上，其弧形斷面尺寸形狀與被頂進(jìn)管子相同，其作用是使混凝土管口受力

10、均勻，以免管口損壞。,二、手掘式頂管施工準(zhǔn)備工作,起重設(shè)備 主要作用是下管和運(yùn)土。 一般采用單梁式電動(dòng)葫蘆吊。 正式作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行試吊，檢查重物捆綁情況和制動(dòng)性能。 嚴(yán)禁超負(fù)荷吊裝。,三、挖土與頂進(jìn),1、管前挖土 將地下水位降至管底以下不小于0.5m處，并采取其它措施防止其他水源進(jìn)入頂管管道。 管前挖土一次進(jìn)尺長度，以千斤頂?shù)囊粋€(gè)行程長度為宜。土質(zhì)好可超前500mm以內(nèi)。不宜超前開挖過長，以免引起管位偏差大和管端上方土坍塌。 應(yīng)嚴(yán)格控制管周圍土的超挖，管端上部可超挖15mm，以減少阻力；管端下部135包角范圍內(nèi)不得超挖。,三、挖土與頂進(jìn),在不允許頂管上部土層下沉地段頂進(jìn)時(shí)，管周圍不得超挖。 在松

11、軟性土層中頂進(jìn)時(shí)，應(yīng)采取土體加固措施或其它有效措施。 管前挖出的土應(yīng)及時(shí)外運(yùn)。,三、挖土與頂進(jìn),2、頂進(jìn) 工藝流程： 安裝頂鐵開動(dòng)油泵頂鎬活塞伸出一個(gè)行程關(guān)油泵頂鎬停止運(yùn)行活塞收縮在空隙處加上頂鐵再開動(dòng)油泵。如此循環(huán)。,三、挖土與頂進(jìn),頂進(jìn)時(shí)注意事項(xiàng)： 頂進(jìn)時(shí)應(yīng)先挖土后頂進(jìn)，隨挖隨頂。應(yīng)組織連續(xù)作業(yè)，不宜中途停止，增加頂進(jìn)的難度。 安裝頂鐵應(yīng)平順，不得歪斜，每次加放頂鐵時(shí)，使頂鐵連接塊數(shù)最少為宜。 工具管進(jìn)入土層時(shí)，每頂進(jìn)0.3m，測量不少于一次。管道進(jìn)入土層后正常頂進(jìn)時(shí)，每1.0m測量一次，糾偏時(shí)增加測量次數(shù)。（包括管中心線和管底高程）,三、挖土與頂進(jìn),頂進(jìn)過程中，發(fā)現(xiàn)下列緊急情況時(shí)應(yīng)采取措

12、施進(jìn)行處理： 工具管前方遇到障礙物。 后背墻變形嚴(yán)重。 頂鐵發(fā)生扭曲現(xiàn)象。 管位偏差過大且校正無效。 頂力超過管端的允許頂力。 油泵壓力表指針升高異常。,三、挖土與頂進(jìn),3、糾偏與校正 采用小角度、頂進(jìn)中逐漸糾偏，不得猛糾硬調(diào)。 挖土糾偏法 頂木校正法 校正環(huán)校正法,三、挖土與頂進(jìn),挖土糾偏法 在管子偏向一側(cè)少挖土，而在另一側(cè)多超挖些，強(qiáng)制管子在前進(jìn)時(shí)向另一側(cè)偏移，從而達(dá)到糾偏的效果。 適用偏差為10 20mm時(shí)。,三、挖土與頂進(jìn),頂木糾偏法 管端下陷，可采用下圖方法。 適用偏差大于20mm時(shí)。,三、挖土與頂進(jìn),校正環(huán)校正法 校正環(huán)安裝在工具管的后面，上下左右各有一個(gè)小千斤頂，發(fā)生偏差時(shí)，可開

13、動(dòng)相應(yīng)的小千斤頂進(jìn)行校正。,四、觸變泥漿減阻,頂力控制的關(guān)鍵是最大限度地降低頂進(jìn)阻力，而降低頂進(jìn)阻力最有效的方法是進(jìn)行注漿。注漿使管周外壁形成泥漿潤滑套，從而降低了頂進(jìn)時(shí)的摩阻力。,四、觸變泥漿減阻,選擇優(yōu)質(zhì)的觸變泥漿材料，對膨潤土取樣測試。主要指標(biāo)為造漿率、失水量和動(dòng)塑比。 在管子上預(yù)埋壓漿孔，壓漿孔的設(shè)置要有利于漿套的形成。 膨潤土的貯藏及漿液配制、攪拌、膨脹時(shí)間，聽取供應(yīng)商的建議但都必須按照規(guī)范進(jìn)行 壓漿方式要以同步注漿為主，補(bǔ)漿為輔。在頂進(jìn)過程中，要經(jīng)常檢查各推進(jìn)段的漿液形成情況。,四、觸變泥漿減阻,注漿設(shè)備和管路要可靠，具有足夠的耐壓和良好的密封性能。在注漿孔中設(shè)置一個(gè)單向閥，使?jié){液管外的土不能倒灌而堵塞注漿孔，從而影響注漿效果。 注漿工藝由專人負(fù)責(zé)，質(zhì)量員定期檢查。 注漿泵選擇脈動(dòng)小的螺桿泵，流量與頂進(jìn)速度相應(yīng)配。,五、中繼站,為了克服頂