城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)

1、市政公用工程一級建造師繼續(xù)教育培訓(xùn)市政公用工程一級建造師繼續(xù)教育培訓(xùn) 城市地下管道頂進(jìn)施工城市地下管道頂進(jìn)施工 與修復(fù)新技術(shù)與修復(fù)新技術(shù)第一章第一章. .頂管施工技術(shù)頂管施工技術(shù)1.11.1頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀頂管頂管借助于頂推裝置，將預(yù)制管節(jié)頂借助于頂推裝置，將預(yù)制管節(jié)頂入土中的地下管道不開槽施工方法。入土中的地下管道不開槽施工方法。 （不開槽施工方法有頂管法、盾構(gòu)法、淺埋不開槽施工方法有頂管法、盾構(gòu)法、淺埋暗挖法、地表水平定向鉆法等）暗挖法、地表水平定向鉆法等）頂管用途頂管用途：排水管道、上水管道、天然：排水管道、上水管道、天然氣管道、電力管道、熱力管道、輸油管氣管

2、道、電力管道、熱力管道、輸油管道等。道等。頂管技術(shù)普遍用于交通、水利、電力、頂管技術(shù)普遍用于交通、水利、電力、市政建設(shè)等行業(yè)市政建設(shè)等行業(yè)頂管管材頂管管材：鋼管、鋼筋砼管、玻璃鋼夾：鋼管、鋼筋砼管、玻璃鋼夾砂管、聚合物砼管、陶瓷管及鑄鐵管等砂管、聚合物砼管、陶瓷管及鑄鐵管等1.11.1頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀頂管施工歷史頂管施工歷史18961896年美國最早的穿越北太平洋鐵路鋪設(shè)管道年美國最早的穿越北太平洋鐵路鋪設(shè)管道的施工；的施工；19481948年日本穿越尼崎市鐵路，年日本穿越尼崎市鐵路，600600鑄鐵管，頂鑄鐵管，頂距距6 6米；米；19531953年我國北京首次頂

3、管穿越鐵路（鋼筋砼管年我國北京首次頂管穿越鐵路（鋼筋砼管）；）；19561956年上海開始頂管，穿越黃浦江江堤（鋼管年上海開始頂管，穿越黃浦江江堤（鋼管）；）；19641964年前后，上海進(jìn)行了大口徑機(jī)械式頂管各年前后，上海進(jìn)行了大口徑機(jī)械式頂管各種試驗(yàn)，口徑在種試驗(yàn)，口徑在2m2m的鋼筋砼管的一次推進(jìn)距離的鋼筋砼管的一次推進(jìn)距離可達(dá)可達(dá)120120米，開創(chuàng)了使用中繼間先河；米，開創(chuàng)了使用中繼間先河；1.11.1頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀19781978年上海開發(fā)擠壓法頂管，特別適用于軟粘土和淤年上海開發(fā)擠壓法頂管，特別適用于軟粘土和淤泥質(zhì)粘土，效率比手掘式頂管提高一倍；泥質(zhì)

4、粘土，效率比手掘式頂管提高一倍； 19841984年上海市政公司、南京市政公司年上海市政公司、南京市政公司分別從日本引進(jìn)分別從日本引進(jìn)了了DN800DN800、DN600DN600偏壓破碎型泥水平衡頂管設(shè)備；偏壓破碎型泥水平衡頂管設(shè)備；19891989年上海成功研制第一臺年上海成功研制第一臺DN1200DN1200泥水平衡頂管機(jī)泥水平衡頂管機(jī)；19921992年上海成功研制我國第一臺年上海成功研制我國第一臺DN1440DN1440土壓平衡掘土壓平衡掘進(jìn)機(jī)；進(jìn)機(jī)；19921992年上海成功研制最大口徑年上海成功研制最大口徑DN3540DN3540加泥式土壓平加泥式土壓平衡掘進(jìn)機(jī)；衡掘進(jìn)機(jī)；200

5、42004年上海研發(fā)出年上海研發(fā)出矩形大截面矩形大截面頂管機(jī)（頂管機(jī)（3.83.8米米3.83.8米）米）；20062006年揚(yáng)州生產(chǎn)處矩形截面頂管機(jī)（年揚(yáng)州生產(chǎn)處矩形截面頂管機(jī)（4.34.3米米6 6米）。米）。1.11.1頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀19921992年上海奉賢開發(fā)區(qū)向杭州灣深水區(qū)單向一年上海奉賢開發(fā)區(qū)向杭州灣深水區(qū)單向一次頂進(jìn)次頂進(jìn)DN1600DN1600 15111511米，成為米，成為我國第一根單向我國第一根單向一次頂進(jìn)超千米的鋼筋砼管一次頂進(jìn)超千米的鋼筋砼管；19971997年上海黃浦江引水工程單向一次頂進(jìn)年上海黃浦江引水工程單向一次頂進(jìn)DN3500D

6、N3500鋼管鋼管17431743米，創(chuàng)米，創(chuàng)鋼管鋼管頂管世界紀(jì)錄；頂管世界紀(jì)錄；20082008年汕頭第二條過海頂管工程，一次頂進(jìn)年汕頭第二條過海頂管工程，一次頂進(jìn)DN2000DN2000鋼管鋼管20802080米，再創(chuàng)米，再創(chuàng)鋼管鋼管頂進(jìn)世界紀(jì)錄頂進(jìn)世界紀(jì)錄；20102010年浙江嘉興污水排海頂管工程，單向頂年浙江嘉興污水排海頂管工程，單向頂進(jìn)進(jìn) DN2000 DN2000鋼筋砼管鋼筋砼管20592059米，超長距離砼頂管米，超長距離砼頂管進(jìn)入世界先進(jìn)行業(yè)；進(jìn)入世界先進(jìn)行業(yè)；1.11.1頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀世界上砼頂管首次超千米的是德國漢堡下水世界上砼頂管首次超千米

7、的是德國漢堡下水道頂管，道頂管，DN2600DN2600鋼筋砼管單向頂進(jìn)鋼筋砼管單向頂進(jìn)12001200米米（19701970年），采用全氣壓法頂管技術(shù)。年），采用全氣壓法頂管技術(shù)。世界上最長的砼頂管在荷蘭世界上最長的砼頂管在荷蘭，DN3000DN3000鋼筋鋼筋砼管，單向頂進(jìn)長度砼管，單向頂進(jìn)長度25352535米（米（19941994年）；年）；世界上頂管管道最大口徑世界上頂管管道最大口徑是是DN4400DN4400（德國（德國）德國、日本是公認(rèn)的頂管技術(shù)最先進(jìn)的國家德國、日本是公認(rèn)的頂管技術(shù)最先進(jìn)的國家1.11.1頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀頂管頂管優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：施工面由線縮

8、成點(diǎn)，占地面積??；施工面由線縮成點(diǎn)，占地面積?。坏孛婊顒硬皇苁┕び绊?，對交通干擾小；地面活動不受施工影響，對交通干擾小；噪音和震動低，城市中施工對居民生活環(huán)境噪音和震動低，城市中施工對居民生活環(huán)境干擾小，不影響現(xiàn)有管線及構(gòu)筑物的使用；干擾小，不影響現(xiàn)有管線及構(gòu)筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷設(shè)管道；可以在很深的地下或水下敷設(shè)管道；可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物， 減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價。減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價。 1.2 1.2 頂管施工工藝頂管施工工藝頂管施工工藝頂管施工工藝：施工準(zhǔn)備、：施工準(zhǔn)備、頂進(jìn)設(shè)備安裝、頂管機(jī)井內(nèi)

9、頂進(jìn)設(shè)備安裝、頂管機(jī)井內(nèi)就位、頂管機(jī)出洞、管節(jié)頂就位、頂管機(jī)出洞、管節(jié)頂進(jìn)、管節(jié)拼接進(jìn)、管節(jié)拼接1.2 1.2 頂管施工工藝頂管施工工藝 機(jī)械頂管施工流程：機(jī)械頂管施工流程：施工準(zhǔn)備施工準(zhǔn)備：建工作井、接收井；測量放樣；建工作井、接收井；測量放樣；頂進(jìn)設(shè)備安裝頂進(jìn)設(shè)備安裝：軌道安裝、后靠背安裝、主軌道安裝、后靠背安裝、主 千斤頂安裝、洞口止水裝置安裝；千斤頂安裝、洞口止水裝置安裝；頂管機(jī)井內(nèi)就位頂管機(jī)井內(nèi)就位：頂管機(jī)試運(yùn)行；：頂管機(jī)試運(yùn)行；頂管機(jī)出洞頂管機(jī)出洞：拆除封洞、主千斤頂頂進(jìn)、出：拆除封洞、主千斤頂頂進(jìn)、出泥準(zhǔn)備；泥準(zhǔn)備；管節(jié)頂進(jìn)管節(jié)頂進(jìn)：偏差測量、出泥、頂進(jìn)糾偏；：偏差測量、出泥、頂

10、進(jìn)糾偏；管節(jié)拼接管節(jié)拼接：接口檢驗(yàn)、管節(jié)進(jìn)場驗(yàn)收。：接口檢驗(yàn)、管節(jié)進(jìn)場驗(yàn)收。1.3 1.3 頂管分類頂管分類3.13.1按頂管直徑按頂管直徑：大直徑頂管：直徑大直徑頂管：直徑DN2000DN2000；中直徑頂管：直徑為中直徑頂管：直徑為DN800DN800DN1800DN1800；小直徑頂管：直徑小直徑頂管：直徑DN600DN600；3.23.2按頂進(jìn)距離（一次）：按頂進(jìn)距離（一次）：短距離：頂進(jìn)不需要采用中繼間的頂管；短距離：頂進(jìn)不需要采用中繼間的頂管；長距離：頂進(jìn)距離超過長距離：頂進(jìn)距離超過400400米的頂管，考慮米的頂管，考慮 設(shè)置通風(fēng)、中繼間等；設(shè)置通風(fēng)、中繼間等；超長距離：頂進(jìn)長度

11、超過超長距離：頂進(jìn)長度超過10001000米的頂管；米的頂管；3.33.3按頂管管材：按頂管管材：鋼管、鋼筋砼管、玻璃夾砂管等其他管材；鋼管、鋼筋砼管、玻璃夾砂管等其他管材；1.3 1.3 頂管分類頂管分類3.43.4按頂管作業(yè)方式：按頂管作業(yè)方式：人工頂管人工頂管：管前人工挖土、出土、糾偏等，管前人工挖土、出土、糾偏等，對土質(zhì)條件要求高，管徑對土質(zhì)條件要求高，管徑800800以上；以上；機(jī)械頂管機(jī)械頂管：土壓平衡頂管法土壓平衡頂管法：掘進(jìn)機(jī)土倉內(nèi)泥土的：掘進(jìn)機(jī)土倉內(nèi)泥土的壓力來平衡掘進(jìn)機(jī)所處土層的土壓力和壓力來平衡掘進(jìn)機(jī)所處土層的土壓力和地下水頂管方法；地下水頂管方法；泥水平衡頂管法泥水平衡

12、頂管法：以含有一定濃度、粘：以含有一定濃度、粘度、密度的泥漿水充滿掘進(jìn)機(jī)的泥水倉度、密度的泥漿水充滿掘進(jìn)機(jī)的泥水倉，并對它施加一定壓力以平衡地下水壓，并對它施加一定壓力以平衡地下水壓力和土壓力的頂管方法；力和土壓力的頂管方法；氣壓平衡頂管法氣壓平衡頂管法：在所頂進(jìn)管道的挖掘：在所頂進(jìn)管道的挖掘面充滿一定壓力的空氣，以平衡機(jī)頭前面充滿一定壓力的空氣，以平衡機(jī)頭前地下水壓力并疏干挖掘面土體內(nèi)地下水地下水壓力并疏干挖掘面土體內(nèi)地下水的頂管方法。的頂管方法。1.3 1.3 頂管分類頂管分類1.3 1.3 頂管分類頂管分類3.53.5按管軸線：按管軸線：直線頂管直線頂管曲線頂管曲線頂管3.63.6按地下

13、水位分：按地下水位分：干法頂管干法頂管水下頂管水下頂管1.4 1.4 頂管施工頂管施工4.14.1頂管工程施工頂管工程施工主要包括工作井、推進(jìn)主要包括工作井、推進(jìn)系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、定位糾偏系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、定位糾偏系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)。系統(tǒng)。工作井工作井：工作平臺、洞口止水圈、扶梯：工作平臺、洞口止水圈、扶梯、 集水井、后靠背、基礎(chǔ)與導(dǎo)軌；集水井、后靠背、基礎(chǔ)與導(dǎo)軌；推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)：注漿系統(tǒng)注漿系統(tǒng)：拌漿設(shè)備、注漿泵、管道；：拌漿設(shè)備、注漿泵、管道；定位糾偏系統(tǒng)定位糾偏系統(tǒng)：測量設(shè)備、糾偏裝置；：測量設(shè)備、糾偏裝置；輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)：輸土設(shè)備、起吊設(shè)備、：輸土設(shè)備、起吊設(shè)備、 輔助施工、供電

14、照明、通風(fēng)換氣輔助施工、供電照明、通風(fēng)換氣1.4 1.4 頂管施工頂管施工4.24.2頂管專項(xiàng)施工方案編制要求（頂管專項(xiàng)施工方案編制要求（GB50268-2008GB50268-2008）：）：1 1、頂進(jìn)方法比選頂進(jìn)方法比選和頂管段單元長度確定；和頂管段單元長度確定；2 2、頂管機(jī)選型及各類設(shè)備的規(guī)格、型號及數(shù)量；、頂管機(jī)選型及各類設(shè)備的規(guī)格、型號及數(shù)量；3 3、工作井位置選擇、結(jié)構(gòu)類型及洞口封門設(shè)計(jì)；、工作井位置選擇、結(jié)構(gòu)類型及洞口封門設(shè)計(jì)；4 4、管節(jié)、接口選型及檢驗(yàn)，內(nèi)外防腐處理；、管節(jié)、接口選型及檢驗(yàn)，內(nèi)外防腐處理；5 5、頂管進(jìn)、出洞技術(shù)措施，地基改良措施；頂管進(jìn)、出洞技術(shù)措施，地

15、基改良措施；6 6、頂力計(jì)算、后背設(shè)計(jì)和中繼間設(shè)置；頂力計(jì)算、后背設(shè)計(jì)和中繼間設(shè)置；7 7、減阻劑選擇及相應(yīng)技術(shù)措施；、減阻劑選擇及相應(yīng)技術(shù)措施；8 8、施工測量、糾偏的方法；、施工測量、糾偏的方法；9 9、曲線頂管及垂直頂升的技術(shù)控制及措施；、曲線頂管及垂直頂升的技術(shù)控制及措施；1010、地表及構(gòu)筑物變形與形變監(jiān)測和控制措施；、地表及構(gòu)筑物變形與形變監(jiān)測和控制措施；1111、安全技術(shù)措施、應(yīng)急預(yù)案。、安全技術(shù)措施、應(yīng)急預(yù)案。1.4 1.4 頂管施工頂管施工危險性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法危險性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法建質(zhì)建質(zhì)200987200987號號第三條第三條危險性較大的分部分

16、項(xiàng)工程是指建筑工程在施工過程中危險性較大的分部分項(xiàng)工程是指建筑工程在施工過程中存在存在的、可能導(dǎo)致作業(yè)人員群死群傷或造成重大不良社會影響的、可能導(dǎo)致作業(yè)人員群死群傷或造成重大不良社會影響的分部分項(xiàng)的分部分項(xiàng)工程。工程。第五條第五條施工單位應(yīng)當(dāng)在危險性較大的分部分項(xiàng)工程施工前編制專項(xiàng)施工單位應(yīng)當(dāng)在危險性較大的分部分項(xiàng)工程施工前編制專項(xiàng)方案；對于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項(xiàng)工程，施工單位應(yīng)方案；對于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項(xiàng)工程，施工單位應(yīng)當(dāng)組織專家對專項(xiàng)方案進(jìn)行論證。當(dāng)組織專家對專項(xiàng)方案進(jìn)行論證。超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項(xiàng)工程范圍超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項(xiàng)工程范圍一

17、、深基坑工程一、深基坑工程二、模板工程及支撐體系二、模板工程及支撐體系三、起重吊裝及安裝拆卸工程三、起重吊裝及安裝拆卸工程四、腳手架工程四、腳手架工程五、拆除、爆破工程五、拆除、爆破工程六、地下暗挖工程、六、地下暗挖工程、頂管工程頂管工程、水下作業(yè)工程。、水下作業(yè)工程。1.4 1.4 頂管施工頂管施工4.24.2頂管頂進(jìn)方法的選擇頂管頂進(jìn)方法的選擇 應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求、工程水文地質(zhì)應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求、工程水文地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和現(xiàn)場條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較條件、周圍環(huán)境和現(xiàn)場條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：后確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：1) 1) 采用敞口式（人工挖土）頂管機(jī)采用敞口式（

18、人工挖土）頂管機(jī)時，應(yīng)將地時，應(yīng)將地下水位降至管底以下不小于下水位降至管底以下不小于0.5m0.5m處；處；2) 2) 周圍環(huán)境要求控制地層變形、或無降水條件周圍環(huán)境要求控制地層變形、或無降水條件時，時，宜采用封閉式的土壓平衡或泥水平衡頂管宜采用封閉式的土壓平衡或泥水平衡頂管機(jī)施工；機(jī)施工；3) 3) 穿越建（構(gòu)）筑物、鐵路、公路、重要管線穿越建（構(gòu)）筑物、鐵路、公路、重要管線時，應(yīng)制訂相應(yīng)的保護(hù)措施；時，應(yīng)制訂相應(yīng)的保護(hù)措施；4) 4) 對于小口徑的金屬管道，無地層變形控制要對于小口徑的金屬管道，無地層變形控制要求且頂力滿足施工要求時，可采用一次頂進(jìn)的求且頂力滿足施工要求時，可采用一次頂進(jìn)的

19、擠密土層頂管法；擠密土層頂管法；1.4 1.4 頂管施工頂管施工1層雜填土層雜填土層粉砂層粉土夾薄層粉砂層粉質(zhì)粘土1）根據(jù)當(dāng)今的頂管技術(shù)水平，從淤泥到）根據(jù)當(dāng)今的頂管技術(shù)水平，從淤泥到巖石各類土層都可以頂進(jìn)。只是哪類土層巖石各類土層都可以頂進(jìn)。只是哪類土層更適于頂進(jìn)，在哪類土層中需要采用一定更適于頂進(jìn)，在哪類土層中需要采用一定技術(shù)措施。技術(shù)措施。2）淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)）淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘土以及滲透系數(shù)小于粘土以及滲透系數(shù)小于10-3cm/s的砂土的砂土比較適于頂管。比較適于頂管。3）淤泥質(zhì)、松填土和沼澤地基強(qiáng)度特別）淤泥質(zhì)、松填土和沼澤地基強(qiáng)度特別低，不均勻性特別

20、大，頂管軸線不易控制，低，不均勻性特別大，頂管軸線不易控制，糾偏困難，易造成工作面坍塌和頂管軸線糾偏困難，易造成工作面坍塌和頂管軸線失穩(wěn)，屬于不宜頂管的土層。失穩(wěn)，屬于不宜頂管的土層。4）受壓強(qiáng)度大于）受壓強(qiáng)度大于15MPa的弱風(fēng)化以及中的弱風(fēng)化以及中等風(fēng)化的巖石，不宜選用頂管穿越層。等風(fēng)化的巖石，不宜選用頂管穿越層。1.4 1.4 頂管施工頂管施工頂進(jìn)進(jìn)頂進(jìn)進(jìn)1.4 1.4 頂管施工頂管施工4.44.4頂管機(jī)選型頂管機(jī)選型頂管誕生施工至今一百余年，發(fā)展經(jīng)頂管誕生施工至今一百余年，發(fā)展經(jīng)過四個階段：挖掘面敞開的頂管、氣過四個階段：挖掘面敞開的頂管、氣壓頂管、泥水平衡頂管和土壓平衡頂壓頂管、泥水

21、平衡頂管和土壓平衡頂管階段。管階段。頂管機(jī)選用的基本原則：頂管機(jī)選用的基本原則：1 1、適應(yīng)性原則、適應(yīng)性原則（1 1）與土質(zhì)相適應(yīng)）與土質(zhì)相適應(yīng)（2 2）與設(shè)計(jì)條件相適應(yīng)）與設(shè)計(jì)條件相適應(yīng)（3 3）與地面條件相適應(yīng)）與地面條件相適應(yīng)（4 4）與地下條件相適應(yīng)）與地下條件相適應(yīng)2 2、可靠性原則、可靠性原則（1 1）易使用性和操作性）易使用性和操作性（2 2）頂管機(jī)耐用性）頂管機(jī)耐用性（3 3）設(shè)備的可維修性）設(shè)備的可維修性1.4 1.4 頂管施工頂管施工3 3、安全性原則、安全性原則（1 1）機(jī)械的安全性）機(jī)械的安全性（2 2）應(yīng)對外部條件的安全性）應(yīng)對外部條件的安全性4 4、經(jīng)濟(jì)性原則、經(jīng)

22、濟(jì)性原則（1 1）頂管機(jī)的性價比高）頂管機(jī)的性價比高（2 2）頂管機(jī)的適用范圍廣）頂管機(jī)的適用范圍廣（3 3）頂管機(jī)的施工速度快）頂管機(jī)的施工速度快（4 4）棄土處理容易且成本低）棄土處理容易且成本低1.4 1.4 頂管施工頂管施工4.54.5頂管施工頂力的選擇頂管施工頂力的選擇1 1、頂進(jìn)阻力計(jì)算、頂進(jìn)阻力計(jì)算應(yīng)按當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)公式，或按公式應(yīng)按當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)公式，或按公式6.3.46.3.4計(jì)算：計(jì)算： （6.3.46.3.4）式中式中: : FpFp頂力（頂力（kNkN）；）；DoDo管道的外徑（管道的外徑（mm）；）；L L管道設(shè)計(jì)頂進(jìn)長度（管道設(shè)計(jì)頂進(jìn)長度（mm）；）；f f管道外壁與土的單

23、位面積平均摩阻力（管道外壁與土的單位面積平均摩阻力（kN/m2kN/m2），通過試驗(yàn)確），通過試驗(yàn)確定；對于采用觸變泥漿減阻技術(shù)的宜按表定；對于采用觸變泥漿減阻技術(shù)的宜按表6.3.4-26.3.4-2選用；選用；NFNF頂管機(jī)的迎面阻力（頂管機(jī)的迎面阻力（kNkN）；不同類型頂管機(jī)的迎面阻力宜按）；不同類型頂管機(jī)的迎面阻力宜按表表6.3.4-16.3.4-1選擇計(jì)算式。選擇計(jì)算式。2 2、工作井允許頂力計(jì)算、工作井允許頂力計(jì)算3 3、后靠背允許頂力計(jì)算、后靠背允許頂力計(jì)算4 4、頂管管材允許頂力計(jì)算、頂管管材允許頂力計(jì)算施工最大頂力應(yīng)大于頂進(jìn)阻力，施工最大頂力應(yīng)大于頂進(jìn)阻力，但不得超過管材或工

24、作井后背墻的允許頂力但不得超過管材或工作井后背墻的允許頂力FpNDoLfF1.4 1.4 頂管施工頂管施工1.4 1.4 頂管施工頂管施工1.4 1.4 頂管施工頂管施工計(jì)算施工最大頂力時，應(yīng)綜合考慮管節(jié)材質(zhì)計(jì)算施工最大頂力時，應(yīng)綜合考慮管節(jié)材質(zhì)、頂進(jìn)工作井后背墻結(jié)構(gòu)的允許最大荷載、頂進(jìn)工作井后背墻結(jié)構(gòu)的允許最大荷載、頂進(jìn)設(shè)備能力、施工技術(shù)措施等因素。頂進(jìn)設(shè)備能力、施工技術(shù)措施等因素。頂進(jìn)應(yīng)連續(xù)作業(yè)，遇下列情況之一時，應(yīng)暫頂進(jìn)應(yīng)連續(xù)作業(yè)，遇下列情況之一時，應(yīng)暫停頂進(jìn)，及時處理：停頂進(jìn)，及時處理：1 1）頂管機(jī)前方遇到障礙；）頂管機(jī)前方遇到障礙；2 2）后背墻變形嚴(yán)重；）后背墻變形嚴(yán)重； 3 3

25、）頂鐵發(fā)生扭曲現(xiàn)象；）頂鐵發(fā)生扭曲現(xiàn)象；4 4）管位偏差過大且糾偏無效；）管位偏差過大且糾偏無效；5 5）頂力超過管材的允許頂力；）頂力超過管材的允許頂力；6 6）油泵、油路發(fā)生異?，F(xiàn)象；）油泵、油路發(fā)生異?，F(xiàn)象；7 7）管節(jié)接縫、中繼間滲漏泥水、泥漿；）管節(jié)接縫、中繼間滲漏泥水、泥漿； 8 8）地層、臨近建（構(gòu)）筑物、管線等周圍環(huán)）地層、臨近建（構(gòu)）筑物、管線等周圍環(huán)境的變形量超出控制允許值。境的變形量超出控制允許值。1.5 1.5 頂管新概念頂管新概念摩阻力摩阻力頂管受力分析概念頂管受力分析概念管道頂進(jìn)要承受土壓力和頂力的聯(lián)合作用。管道頂進(jìn)要承受土壓力和頂力的聯(lián)合作用。頂管管壁摩阻力計(jì)算兩

26、種方法：頂管管壁摩阻力計(jì)算兩種方法：1 1、管壁摩阻力與土壓力有關(guān)，由土壓力乘以摩擦系數(shù)；、管壁摩阻力與土壓力有關(guān)，由土壓力乘以摩擦系數(shù)；2 2、根據(jù)不同土質(zhì)的單位面積摩阻力計(jì)算管壁摩阻力（摩阻力與土壓、根據(jù)不同土質(zhì)的單位面積摩阻力計(jì)算管壁摩阻力（摩阻力與土壓力無直接關(guān)系）力無直接關(guān)系）1.5 1.5 頂管新概念頂管新概念摩阻力摩阻力案例案例1 1：用：用9000KN9000KN頂力推動頂力推動2KM2KM長度頂管長度頂管浙江省嘉興某污水排海頂管工程，將一根浙江省嘉興某污水排海頂管工程，將一根DN2000DN2000鋼筋砼管單向頂進(jìn)鋼筋砼管單向頂進(jìn)20502050米。米。頂進(jìn)土層有砂質(zhì)粉土夾粉

27、砂、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土淤泥質(zhì)黏頂進(jìn)土層有砂質(zhì)粉土夾粉砂、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土淤泥質(zhì)黏土，覆蓋層較厚，最大厚度達(dá)土，覆蓋層較厚，最大厚度達(dá)2020米左右。米左右。該工程實(shí)際頂力較小，中繼間僅在管道啟動時使用。管道啟動后僅靠該工程實(shí)際頂力較小，中繼間僅在管道啟動時使用。管道啟動后僅靠工作井的工作井的9000KN9000KN頂力就完成全程管道頂進(jìn)。頂力就完成全程管道頂進(jìn)。該工程該工程頂進(jìn)特點(diǎn)頂進(jìn)特點(diǎn)是：頂進(jìn)軸線偏差小，補(bǔ)漿點(diǎn)多而且補(bǔ)漿充分。是：頂進(jìn)軸線偏差小，補(bǔ)漿點(diǎn)多而且補(bǔ)漿充分。經(jīng)核算，經(jīng)核算，頂進(jìn)動態(tài)摩阻力為頂進(jìn)動態(tài)摩阻力為0.43KN/m20.43KN/m2，約為規(guī)范經(jīng)驗(yàn)值的，約為規(guī)

28、范經(jīng)驗(yàn)值的1/101/10；原因分析原因分析：良好的注漿條件和效果，造成管道浮在泥漿中向前移動，：良好的注漿條件和效果，造成管道浮在泥漿中向前移動，而不受管周土壓力作用。而不受管周土壓力作用。1.5 1.5 頂管新概念頂管新概念摩阻力摩阻力案例案例2 2：頂管停工一個月，頂力可以逆轉(zhuǎn)：頂管停工一個月，頂力可以逆轉(zhuǎn)廈門大學(xué)城某頂管工程，管徑廈門大學(xué)城某頂管工程，管徑DN2200DN2200鋼鋼管，全長管，全長484484米。在同一工作井內(nèi)共有兩米。在同一工作井內(nèi)共有兩根管道，因頂力過大，其中一根管道當(dāng)頂根管道，因頂力過大，其中一根管道當(dāng)頂力達(dá)到力達(dá)到12000KN12000KN時將工作井后背墻損

29、壞時將工作井后背墻損壞，停工一個月。，停工一個月。修復(fù)后為避免管道在啟動時破壞，決定不修復(fù)后為避免管道在啟動時破壞，決定不提高頂力，在管道內(nèi)每隔六米增設(shè)補(bǔ)漿孔提高頂力，在管道內(nèi)每隔六米增設(shè)補(bǔ)漿孔，全線補(bǔ)漿后第四天啟動頂管，頂力很快，全線補(bǔ)漿后第四天啟動頂管，頂力很快下降到下降到8000KN8000KN。正常頂進(jìn)后，頂力又持。正常頂進(jìn)后，頂力又持續(xù)下降，最后順利頂完全程。續(xù)下降，最后順利頂完全程。分析分析：管道彎曲下，并且在充分補(bǔ)漿后漿管道彎曲下，并且在充分補(bǔ)漿后漿液將管道與土隔開，使摩阻力逐步降低，液將管道與土隔開，使摩阻力逐步降低，證明了證明了“管壁摩阻力可以逆轉(zhuǎn)管壁摩阻力可以逆轉(zhuǎn)”。1.5

30、 1.5 頂管新概念頂管新概念摩阻力摩阻力管道摩阻力與覆蓋層厚度的關(guān)系管道摩阻力與覆蓋層厚度的關(guān)系另一個案例是超長距離頂管中的中繼間另一個案例是超長距離頂管中的中繼間頂力變化規(guī)律，中繼間測試反映在管道彎曲段頂力增加，而直線段頂力頂力變化規(guī)律，中繼間測試反映在管道彎曲段頂力增加，而直線段頂力幾乎無變化，表明覆蓋層的厚薄對中繼間的頂力沒有影響。再次證實(shí)土幾乎無變化，表明覆蓋層的厚薄對中繼間的頂力沒有影響。再次證實(shí)土壓力不直接作用在管道上。壓力不直接作用在管道上。另外，另外，在無地下水土層頂管，土層比較穩(wěn)定，土的力學(xué)指標(biāo)較高，管道在無地下水土層頂管，土層比較穩(wěn)定，土的力學(xué)指標(biāo)較高，管道的減阻措施是擴(kuò)

31、孔，由于存在土拱作用，管道承受土壓力作用很小。的減阻措施是擴(kuò)孔，由于存在土拱作用，管道承受土壓力作用很小。頂管新概念頂管新概念1 1）注漿頂進(jìn)管道不直接承受土壓力作用。加減阻泥漿時，管道浮在泥漿注漿頂進(jìn)管道不直接承受土壓力作用。加減阻泥漿時，管道浮在泥漿中向前移動，干挖施工，管道壁除管底外均與土體脫開；中向前移動，干挖施工，管道壁除管底外均與土體脫開；2 2）直線頂進(jìn)的管道摩阻力很小，停止頂進(jìn)后管壁的摩阻力升高后再注漿直線頂進(jìn)的管道摩阻力很小，停止頂進(jìn)后管壁的摩阻力升高后再注漿可以使摩阻力逆轉(zhuǎn)；可以使摩阻力逆轉(zhuǎn)；3 3）管道彎曲是管壁阻力的主要原因，而且是不可逆轉(zhuǎn)的。管道彎曲是管壁阻力的主要原

32、因，而且是不可逆轉(zhuǎn)的。第二章第二章. .大直徑鋼管頂進(jìn)大直徑鋼管頂進(jìn) 施工技術(shù)施工技術(shù)2.2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)實(shí)例工程簡介實(shí)例工程簡介（1 1）輸配管線工程是城郊水源地原水工程陸域輸配管線工程是城郊水源地原水工程陸域輸水系統(tǒng)重要組成部分，工程供水規(guī)模為輸水系統(tǒng)重要組成部分，工程供水規(guī)模為440440萬萬m3/dm3/d，采用，采用兩根兩根DN3600DN3600鋼管鋼管，單管全長約單管全長約27.10km27.10km。（2 2）J8J6J8J6為工程的最長頂管段，雙排為工程的最長頂管段，雙排DN3600DN3600鋼頂管，鋼頂管，長度為均為長度為均為920m920

33、m，管道埋深，管道埋深約約12m12m；頂管沿線地面情況復(fù)雜，多次穿越五；頂管沿線地面情況復(fù)雜，多次穿越五洲大道高架及洲大道高架及A20A20外環(huán)線主干道；外環(huán)線主干道；（3 3）頂管主要穿越土層為頂管主要穿越土層為2 2層砂質(zhì)粉土夾淤層砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和層淤泥質(zhì)黏土。參考同類型泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和層淤泥質(zhì)黏土。參考同類型工程施工經(jīng)驗(yàn)，選用工程施工經(jīng)驗(yàn)，選用DN3600DN3600大刀盤泥水平衡大刀盤泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)頂管掘進(jìn)機(jī)。該掘進(jìn)機(jī)具有大扭矩、頂進(jìn)效率。該掘進(jìn)機(jī)具有大扭矩、頂進(jìn)效率高、沉降控制精度高和操作簡便的特點(diǎn)高、沉降控制精度高和操作簡便的特點(diǎn)。2.2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)大直徑

34、鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)（4 4）每段頂管設(shè)置每段頂管設(shè)置2 2個中繼間個中繼間；第一套中繼間；第一套中繼間設(shè)置在機(jī)頭后設(shè)置在機(jī)頭后30m30m，第二套中繼間設(shè)置在機(jī)頭，第二套中繼間設(shè)置在機(jī)頭后后250m250m。1 1）每套中繼環(huán)安裝）每套中繼環(huán)安裝2424只只800kN800kN雙作用油缸，雙作用油缸，總推力總推力19200kN19200kN（實(shí)際控制頂力為（實(shí)際控制頂力為12000kN12000kN），油缸行程為），油缸行程為500mm500mm。2 2）中繼間的密封結(jié)構(gòu)中繼間的密封結(jié)構(gòu)采用雙道徑向可調(diào)的橡采用雙道徑向可調(diào)的橡膠密封，另增加兩道鷹嘴形橡膠止水圈。雙道膠密封，另增加兩道鷹嘴形橡膠止

35、水圈。雙道徑向可調(diào)的橡膠密封用于中繼間伸縮時密封裝徑向可調(diào)的橡膠密封用于中繼間伸縮時密封裝置。置。3 3）中斷間處理步驟中斷間處理步驟：利用中繼間處的預(yù)留注：利用中繼間處的預(yù)留注漿孔，向中繼間內(nèi)外殼環(huán)形空隙中壓注雙液水漿孔，向中繼間內(nèi)外殼環(huán)形空隙中壓注雙液水泥漿，以替換膨潤土泥漿并加固土體，每只中泥漿，以替換膨潤土泥漿并加固土體，每只中繼間共同繼間共同6 6只注漿孔，注漿約只注漿孔，注漿約2t2t。2.2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)（5 5）下穿建（構(gòu)）筑物的保護(hù)措施下穿建（構(gòu)）筑物的保護(hù)措施1 1）頂管段多次下穿五洲大道高架及頂管段多次下穿五洲大道高架及A20A20外外環(huán)線

36、主干道，頂管施工影響的建（構(gòu)）筑環(huán)線主干道，頂管施工影響的建（構(gòu)）筑物見下表。物見下表。頂管沿線穿越周邊建（構(gòu)）筑物情況表頂管沿線穿越周邊建（構(gòu)）筑物情況表2.2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)2 2）減小地面沉降的措施：）減小地面沉降的措施：頂管施工過程中，由于鋼管的現(xiàn)場焊接時間比較長，頻繁發(fā)生的較長頂管施工過程中，由于鋼管的現(xiàn)場焊接時間比較長，頻繁發(fā)生的較長時間停止和重新啟動頂進(jìn)過程對沉降的控制可能會造成不利的影響。時間停止和重新啟動頂進(jìn)過程對沉降的控制可能會造成不利的影響。上表的建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)距離頂管的軸線都比較近，且頂管管道穿越上表的建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)距離頂管的軸線都比較

37、近，且頂管管道穿越層多為砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土層比較不穩(wěn)定，為此制定以下層多為砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土層比較不穩(wěn)定，為此制定以下控制地面沉降的具體措施：控制地面沉降的具體措施： a a）選擇大刀盤泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)）選擇大刀盤泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)工程實(shí)踐表明：大刀盤泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)對地表的沉降控制精度最工程實(shí)踐表明：大刀盤泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)對地表的沉降控制精度最高、效果最好。嚴(yán)格控制泥水艙泥水壓力，將這一壓力控制在比所處高、效果最好。嚴(yán)格控制泥水艙泥水壓力，將這一壓力控制在比所處的地下水壓力高的地下水壓力高0.01MPa0.01MPa的范圍，可以較好地確保開挖面穩(wěn)定控制。的范圍，可以

38、較好地確保開挖面穩(wěn)定控制。b b）合理應(yīng)用）合理應(yīng)用“觸變泥漿套觸變泥漿套”原理原理管外壁完整的觸變泥漿潤滑套的建立，可以及時填充各種原因引起的管外壁完整的觸變泥漿潤滑套的建立，可以及時填充各種原因引起的建筑空隙，并防止管外壁背土對土體的擾動。施工中應(yīng)特別注意要從建筑空隙，并防止管外壁背土對土體的擾動。施工中應(yīng)特別注意要從出工作井口開始壓漿，機(jī)尾的同步壓漿和管道沿線定時補(bǔ)漿也同樣重出工作井口開始壓漿，機(jī)尾的同步壓漿和管道沿線定時補(bǔ)漿也同樣重要。要。2.2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)c c）做好置換泥漿工作）做好置換泥漿工作當(dāng)頂進(jìn)結(jié)束后，在拆除觸變泥漿壓注當(dāng)頂進(jìn)結(jié)束后，在拆除觸

39、變泥漿壓注孔接頭之前，必須對每個孔的球閥內(nèi)孔接頭之前，必須對每個孔的球閥內(nèi)用水泥漿置換觸變泥漿，以避免和管用水泥漿置換觸變泥漿，以避免和管道的后期沉降。置換漿的工作應(yīng)依次道的后期沉降。置換漿的工作應(yīng)依次按順序進(jìn)行，邊放漿邊壓注水泥漿，按順序進(jìn)行，邊放漿邊壓注水泥漿，直到整個管道全部完成。直到整個管道全部完成。d d）后期沉降的觀測與控制）后期沉降的觀測與控制頂管施工結(jié)束后，應(yīng)對地表及周邊建頂管施工結(jié)束后，應(yīng)對地表及周邊建筑物、管線持續(xù)進(jìn)行監(jiān)測，并作好后筑物、管線持續(xù)進(jìn)行監(jiān)測，并作好后期注漿、加固，直到沉降基本穩(wěn)定為期注漿、加固，直到沉降基本穩(wěn)定為止。止。2.2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)大直徑鋼管

40、頂進(jìn)施工技術(shù)（6 6） 鋼管接口與外防腐鋼管接口與外防腐1 1）現(xiàn)場焊接采用技術(shù)比較成熟的二氧化碳?xì)怏w保）現(xiàn)場焊接采用技術(shù)比較成熟的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊護(hù)焊鋼管材質(zhì)均為鋼管材質(zhì)均為Q235BQ235B鋼材，鋼材，DN3600DN3600鋼管壁厚為鋼管壁厚為34mm34mm，DN2200DN2200鋼管壁厚鋼管壁厚22mm22mm；管節(jié)長度根據(jù)；管節(jié)長度根據(jù)卷管鋼板的寬度卷管鋼板的寬度2.2m2.2m定為定為6.6m6.6m或或8.8m8.8m一節(jié)（根一節(jié)（根據(jù)頂管工作井尺寸決定）。據(jù)頂管工作井尺寸決定）。2 2）采用單邊）采用單邊“V”V”字形鴛鴦坡口形式字形鴛鴦坡口形式即管道上半圓為外壁坡口，

41、下半圓為內(nèi)壁坡口，即管道上半圓為外壁坡口，下半圓為內(nèi)壁坡口，坡口角度為坡口角度為4040，焊縫背面采用陶質(zhì)襯墊，管道，焊縫背面采用陶質(zhì)襯墊，管道組對時單邊組對時單邊“V”V”字形鴛鴦坡口形式，解決了管道字形鴛鴦坡口形式，解決了管道下部的仰焊難題，同時又可以將焊接作為分為管下部的仰焊難題，同時又可以將焊接作為分為管道外部（上半圓）和管道內(nèi)部（下半圓）兩個作道外部（上半圓）和管道內(nèi)部（下半圓）兩個作業(yè)面，加快了施工進(jìn)度。業(yè)面，加快了施工進(jìn)度。3 3）焊接作業(yè)采用擺動焊接方式）焊接作業(yè)采用擺動焊接方式在管內(nèi)施焊時沿逆時針方向進(jìn)行全位置角焊（多在管內(nèi)施焊時沿逆時針方向進(jìn)行全位置角焊（多層多道焊），時刻

42、確保焊接工作質(zhì)量的高效穩(wěn)定層多道焊），時刻確保焊接工作質(zhì)量的高效穩(wěn)定。2.2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)4 4）管道對接在頂管使用的導(dǎo)軌上進(jìn)行）管道對接在頂管使用的導(dǎo)軌上進(jìn)行鋼管組對前將焊口表面用磨光機(jī)打磨干鋼管組對前將焊口表面用磨光機(jī)打磨干凈，不得有銹蝕、油漬及其他污跡，坡凈，不得有銹蝕、油漬及其他污跡，坡口及焊口內(nèi)外清理范圍不小于口及焊口內(nèi)外清理范圍不小于10mm10mm。鋼管焊接前先修口、清根，檢查管端端鋼管焊接前先修口、清根，檢查管端端面的坡口角度、鈍邊、間隙。面的坡口角度、鈍邊、間隙。5 5）鋼管接口外防腐）鋼管接口外防腐鋼管接口處的外防腐迅速進(jìn)行。鋼管接鋼管接口處

43、的外防腐迅速進(jìn)行。鋼管接口外防腐（補(bǔ)口）應(yīng)在頂進(jìn)前和焊縫無口外防腐（補(bǔ)口）應(yīng)在頂進(jìn)前和焊縫無損檢測后進(jìn)行，頂管接頭的外防腐層采損檢測后進(jìn)行，頂管接頭的外防腐層采用與頂管管道防腐層相同的標(biāo)準(zhǔn)。用與頂管管道防腐層相同的標(biāo)準(zhǔn)。2.2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)（7 7） 內(nèi)防腐施工及養(yǎng)護(hù)內(nèi)防腐施工及養(yǎng)護(hù)內(nèi)防腐采用水泥砂漿襯里，管道內(nèi)表面處內(nèi)防腐采用水泥砂漿襯里，管道內(nèi)表面處理和內(nèi)襯厚度、工藝和質(zhì)量等應(yīng)府合理和內(nèi)襯厚度、工藝和質(zhì)量等應(yīng)府合埋埋地給水鋼管道水泥砂漿襯里技術(shù)規(guī)范地給水鋼管道水泥砂漿襯里技術(shù)規(guī)范（CECS10CECS10：8989）的規(guī)定。除彎頭、三通等）的規(guī)定。除彎頭、三

44、通等不宜機(jī)噴法施工而采用人工抹壓法施工外不宜機(jī)噴法施工而采用人工抹壓法施工外，其余全部采用機(jī)噴法施工。，其余全部采用機(jī)噴法施工。（8 8）管道功能性試驗(yàn)）管道功能性試驗(yàn)1 1試驗(yàn)參數(shù)的確定試驗(yàn)參數(shù)的確定（1 1）根據(jù)）根據(jù)給水排水管道工程施工及驗(yàn)收給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范規(guī)范（GB50268GB50268）的要求：當(dāng)管道工作）的要求：當(dāng)管道工作壓力大于或等于壓力大于或等于0.1MPa0.1MPa時，應(yīng)進(jìn)行壓力管時，應(yīng)進(jìn)行壓力管道的水壓試驗(yàn)。道的水壓試驗(yàn)。DN3600DN3600鋼管道設(shè)計(jì)工作壓鋼管道設(shè)計(jì)工作壓力為力為0.8MPa0.8MPa，試驗(yàn)壓力為，試驗(yàn)壓力為0.8+0.5=1.3

45、0.8+0.5=1.3 MPaMPa。2.2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)2.2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)（9 9）工程結(jié)果）工程結(jié)果（a a）嚴(yán)橋支線工程作為青草沙水源泉地原嚴(yán)橋支線工程作為青草沙水源泉地原水工程陸域輸水系統(tǒng)于水工程陸域輸水系統(tǒng)于20102010年年1212月月1 1日順利日順利投入運(yùn)行。從青草沙原水工程基本建成，全投入運(yùn)行。從青草沙原水工程基本建成，全面投入運(yùn)行，受益總?cè)丝趧t超過面投入運(yùn)行，受益總?cè)丝趧t超過11001100萬人。萬人。（b b）長距離、大口徑鋼管頂進(jìn)施工，技術(shù)長距離、大口徑鋼管頂進(jìn)施工，技術(shù)難度更高、質(zhì)量成本風(fēng)險大、軸線精

46、度測量難度更高、質(zhì)量成本風(fēng)險大、軸線精度測量等技術(shù)質(zhì)量等難題。等技術(shù)質(zhì)量等難題。（c c）管道外防腐和大口徑管道剛度是鋼管管道外防腐和大口徑管道剛度是鋼管頂進(jìn)亟待解決的技術(shù)難題。頂進(jìn)亟待解決的技術(shù)難題。 （d d）數(shù)項(xiàng)施工關(guān)鍵技術(shù)研究成果代表了我數(shù)項(xiàng)施工關(guān)鍵技術(shù)研究成果代表了我國大口徑鋼管頂管施工技術(shù)水平，奠定了我國大口徑鋼管頂管施工技術(shù)水平，奠定了我國在國內(nèi)外行業(yè)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的地位。（錄像國在國內(nèi)外行業(yè)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的地位。（錄像）第三章第三章. .玻璃夾砂管長距離玻璃夾砂管長距離 頂進(jìn)施工技術(shù)頂進(jìn)施工技術(shù)3.3.玻璃夾砂管長距離頂進(jìn)施工技術(shù)玻璃夾砂管長距離頂進(jìn)施工技術(shù) 玻璃鋼管頂管施工技術(shù)（玻璃

47、鋼管頂管施工技術(shù)（FRPMFRPM）玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管（玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管（Fiber Glass Reinforced Plastic Matrix Fiber Glass Reinforced Plastic Matrix PipesPipes）簡稱玻璃鋼管，是一種新型柔性非金屬（）簡稱玻璃鋼管，是一種新型柔性非金屬（樹脂、纖維、砂樹脂、纖維、砂等）復(fù)等）復(fù)合材料管道，一般采用離心澆鑄工藝生產(chǎn)，是目前國內(nèi)外逐漸推廣使用合材料管道，一般采用離心澆鑄工藝生產(chǎn)，是目前國內(nèi)外逐漸推廣使用的一種柔性復(fù)合材料管道。的一種柔性復(fù)合材料管道。3.3.玻璃夾砂管長距離頂進(jìn)施工技術(shù)玻璃夾砂管長距離頂進(jìn)

48、施工技術(shù)定義：定義：中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GBGBT 21238T 2123820072007玻璃纖維增強(qiáng)塑玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管料夾砂管3.13.1玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾管玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾管glass fiber reinforced plastics mortar glass fiber reinforced plastics mortar pipespipes：以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料，以不飽和聚酯樹脂等為：以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料，以不飽和聚酯樹脂等為基體材料，以石英砂及碳酸鈣等無機(jī)非金屬顆粒材料為填料，采基體材料，以石英砂及碳酸鈣等無機(jī)非金屬顆粒材料為填料

49、，采用定長纏繞工藝、離心澆鑄工藝、連續(xù)纏橈工藝方法制成的管道用定長纏繞工藝、離心澆鑄工藝、連續(xù)纏橈工藝方法制成的管道。3.2 3.2 環(huán)剛度環(huán)剛度ring stiffness ring stiffness ：指單位長度的管環(huán)在外壓作用下，在：指單位長度的管環(huán)在外壓作用下，在一定徑向變形下所承受的荷載大小。它表征管環(huán)抵抗外荷載能力一定徑向變形下所承受的荷載大小。它表征管環(huán)抵抗外荷載能力。以下式計(jì)算：。以下式計(jì)算：SEI/D3SEI/D3，通常以，通常以N/N/作單位。其中作單位。其中EIEI為沿管軸為沿管軸方向單位長度內(nèi)管壁環(huán)向彎曲剛度，方向單位長度內(nèi)管壁環(huán)向彎曲剛度，D D為管道計(jì)算直徑。為管

50、道計(jì)算直徑。3.3.玻璃夾砂管長距離頂進(jìn)施工技術(shù)玻璃夾砂管長距離頂進(jìn)施工技術(shù)玻璃鋼夾砂管特點(diǎn)玻璃鋼夾砂管特點(diǎn)：1 1、重量輕（僅為混凝土管的、重量輕（僅為混凝土管的1/91/51/91/5）2 2、承壓能力好（承內(nèi)壓范圍、承壓能力好（承內(nèi)壓范圍0.42.5MPa0.42.5MPa）3 3、輸送體阻力?。ù植诙认禂?shù)、輸送體阻力?。ù植诙认禂?shù)n=0.009n=0.009）4 4、能保證供水水質(zhì)、能保證供水水質(zhì)5 5、抗化學(xué)和電腐蝕等特點(diǎn)。、抗化學(xué)和電腐蝕等特點(diǎn)。6 6、具有安裝方便、具有安裝方便7 7、使用壽命長、使用壽命長8 8、綜合費(fèi)用適中（頂管管材價格、綜合費(fèi)用適中（頂管管材價格200200

51、元元/ /米）米）9 9、操作簡單、操作簡單1010、維護(hù)成本低等、維護(hù)成本低等 適用于適用于城市給水、污水排放、工業(yè)水處城市給水、污水排放、工業(yè)水處理管道理管道。 3.3.玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)實(shí)例工程簡介實(shí)例工程簡介（1 1）某污水處理廠外收集污水系統(tǒng)的主干管）某污水處理廠外收集污水系統(tǒng)的主干管管管道工程，全長約道工程，全長約5Km5Km，沿線為城市道路、農(nóng)田，沿線為城市道路、農(nóng)田區(qū)、河塘，管道采用區(qū)、河塘，管道采用DN2200DN2200玻璃夾砂管（水玻璃夾砂管（水力力條件相當(dāng)于條件相當(dāng)于DN2600DN2600鋼筋混凝土管）、鋼筋混凝土管）、DN2500DN250

52、0玻璃夾砂管（水力條件相當(dāng)于玻璃夾砂管（水力條件相當(dāng)于DN3000DN3000鋼筋混鋼筋混凝凝土管）頂管施工。土管）頂管施工。 地質(zhì)條件地質(zhì)條件1 1、工程區(qū)域地質(zhì)情況從上到下分別為：、工程區(qū)域地質(zhì)情況從上到下分別為： 人工填土、淤泥、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏人工填土、淤泥、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、黏土、基巖。淤泥、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂土、細(xì)砂、黏土、基巖。淤泥、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂層含水量高、孔隙比大、承載力低、厚度大、層含水量高、孔隙比大、承載力低、厚度大、屬典型的軟弱土層，其中淤泥質(zhì)粉細(xì)砂屬輕微屬典型的軟弱土層，其中淤泥質(zhì)粉細(xì)砂屬輕微 中等液化。中等液化。3.3.玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)玻璃夾砂管頂進(jìn)施

53、工技術(shù) 設(shè)計(jì)管道主要從淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土層中設(shè)計(jì)管道主要從淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土層中穿越。穿越。2 2、施工場區(qū)低平、開闊、屬珠江三角洲沖積平、施工場區(qū)低平、開闊、屬珠江三角洲沖積平原，是地下水和地表水的排泄區(qū)，地下水豐富原，是地下水和地表水的排泄區(qū)，地下水豐富。此外，人工填土層還含有限的上層滯水。此外，人工填土層還含有限的上層滯水。 施工關(guān)鍵技術(shù)施工關(guān)鍵技術(shù)1 1、試驗(yàn)段施工。、試驗(yàn)段施工。工程安排了試驗(yàn)段，并對其實(shí)施了工程安排了試驗(yàn)段，并對其實(shí)施了2020天的連續(xù)天的連續(xù)檢測；檢測內(nèi)容包括：頂力、軸向應(yīng)變、糾偏檢測；檢測內(nèi)容包括：頂力、軸向應(yīng)變、糾偏、回彈、土壓力、水壓力等。為工程實(shí)施

54、提供、回彈、土壓力、水壓力等。為工程實(shí)施提供了技術(shù)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)，保證了工程順利進(jìn)行。了技術(shù)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)，保證了工程順利進(jìn)行。3.3.玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)2 2、管道剛度選擇、管道剛度選擇為保證頂管順利進(jìn)行，管材軸向、環(huán)向應(yīng)力安全系數(shù)應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，管材為保證頂管順利進(jìn)行，管材軸向、環(huán)向應(yīng)力安全系數(shù)應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，管材壁厚根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果需加厚。壁厚根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果需加厚。確定選擇的玻璃夾砂管管道鋼度等級不得小確定選擇的玻璃夾砂管管道鋼度等級不得小于于15000N/m215000N/m2。3 3、進(jìn)出洞措施、進(jìn)出洞措施（1 1）為防止頂管機(jī)進(jìn)、出井時因基礎(chǔ)承載力變化較大而出現(xiàn)）為防止頂管機(jī)進(jìn)

55、、出井時因基礎(chǔ)承載力變化較大而出現(xiàn)“磕頭磕頭”現(xiàn)現(xiàn)象，對井口象，對井口510m510m范圍局部軟弱土體用水泥攪拌樁進(jìn)行加固。范圍局部軟弱土體用水泥攪拌樁進(jìn)行加固。（2 2）在頂管過程中工作井口與管道間設(shè)置有橡膠止水帶，以防止流）在頂管過程中工作井口與管道間設(shè)置有橡膠止水帶，以防止流動性土和地下水進(jìn)入井內(nèi)。動性土和地下水進(jìn)入井內(nèi)。4 4、頂進(jìn)單元段確定、頂進(jìn)單元段確定根據(jù)設(shè)計(jì)，管道平面位置根據(jù)設(shè)計(jì)，管道平面位置200250m200250m設(shè)設(shè)1 1座頂進(jìn)工作井或接收工作井。頂座頂進(jìn)工作井或接收工作井。頂管頂在工作井內(nèi)向兩側(cè)接收井頂管，貫通后將頂管機(jī)從接收井內(nèi)吊出運(yùn)管頂在工作井內(nèi)向兩側(cè)接收井頂管，

56、貫通后將頂管機(jī)從接收井內(nèi)吊出運(yùn)往下一工作進(jìn)繼續(xù)施工。為滿足工期進(jìn)度的要求，可用多臺頂管機(jī)械同往下一工作進(jìn)繼續(xù)施工。為滿足工期進(jìn)度的要求，可用多臺頂管機(jī)械同時進(jìn)行作業(yè)，加快了工程進(jìn)度。時進(jìn)行作業(yè)，加快了工程進(jìn)度。3.3.玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)5、頂進(jìn)工藝選擇、頂進(jìn)工藝選擇經(jīng)比對，采用了機(jī)械頂管機(jī)有利于快速穿越淤泥經(jīng)比對，采用了機(jī)械頂管機(jī)有利于快速穿越淤泥質(zhì)、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂層，同時可滿足長距離頂管要質(zhì)、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂層，同時可滿足長距離頂管要求。求。6、最大頂力的確定、最大頂力的確定受材質(zhì)強(qiáng)度和設(shè)備限制，頂管機(jī)最大頂力應(yīng)不大受材質(zhì)強(qiáng)度和設(shè)備限制，頂管機(jī)最大頂力應(yīng)不大于于12000

57、kn/N?？紤]種種不利因素和安全系數(shù)，?？紤]種種不利因素和安全系數(shù)，取最大允許頂力的取最大允許頂力的75%（即（即9000KN）為設(shè)計(jì)頂）為設(shè)計(jì)頂力。力。施工結(jié)果：施工結(jié)果：大管徑玻璃夾砂管頂管施工創(chuàng)造一次頂進(jìn)最長大管徑玻璃夾砂管頂管施工創(chuàng)造一次頂進(jìn)最長（236m）、頂進(jìn)速度最快（）、頂進(jìn)速度最快（69m/d）、頂管工）、頂管工程最長（約程最長（約5km）的當(dāng)時的國內(nèi)記錄。）的當(dāng)時的國內(nèi)記錄。3.3.玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)自從自從2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代早期開始年代早期開始，在歐洲、日本和北美等，在歐洲、日本和北美等地，地，F(xiàn)RPMFRPM管道就已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于頂管和

58、微型隧道管道就已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于頂管和微型隧道施工的污水管道。施工的污水管道。由于美國缺乏合適的混凝土管道，由于美國缺乏合適的混凝土管道，F(xiàn)RPMFRPM管道就自然管道就自然成為微型隧道最常用的管材。例如：成為微型隧道最常用的管材。例如：1 1、美國、美國2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代玻璃鋼管道占年代玻璃鋼管道占3.5%3.5%的市場份額的市場份額，9090年代末期每年生產(chǎn)的管道超過年代末期每年生產(chǎn)的管道超過1 1萬萬kmkm，已經(jīng)安裝，已經(jīng)安裝的玻璃鋼管線達(dá)到的玻璃鋼管線達(dá)到1616萬萬kmkm，年遞增速度，年遞增速度510%510%。2 2、2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代歐洲各國新建輸水管線中平

59、均有年代歐洲各國新建輸水管線中平均有50%50%采用玻璃鋼管；日本為采用玻璃鋼管；日本為25%25%；在中東幾乎為；在中東幾乎為100%100%；3 3、最大直徑為、最大直徑為3700mm3700mm；最大的玻璃鋼管道生產(chǎn)廠美；最大的玻璃鋼管道生產(chǎn)廠美國國Owens-Coming Co.Owens-Coming Co.已生產(chǎn)的管道總長超過已生產(chǎn)的管道總長超過3000km3000km。 3.3.玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)國內(nèi)玻璃鋼夾砂管道起源于國內(nèi)玻璃鋼夾砂管道起源于2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代，年代，到到9090年代中葉完成了引進(jìn)設(shè)備技術(shù)，從消化年代中葉完成了引進(jìn)設(shè)備技術(shù)，從

60、消化吸收到大規(guī)模應(yīng)用走過了一個艱難的里程。吸收到大規(guī)模應(yīng)用走過了一個艱難的里程。19991999年建設(shè)部、國家石油化工局、國家輕工年建設(shè)部、國家石油化工局、國家輕工局、國家建材局和中國石油化工集團(tuán)也聯(lián)合局、國家建材局和中國石油化工集團(tuán)也聯(lián)合發(fā)出通知發(fā)出通知( (建科建科1999 2711999 271號號) )，其中第，其中第1010條明條明確提出了要推廣應(yīng)用玻璃鋼夾砂管。確提出了要推廣應(yīng)用玻璃鋼夾砂管。到目前為止，全國總用量已經(jīng)接近到目前為止，全國總用量已經(jīng)接近2000km2000km，最大的管道直徑達(dá)到，最大的管道直徑達(dá)到2800mm2800mm，典型的管，典型的管線如庫爾勒的線如庫爾勒的