隧道工程(第7章-4頂管)

1、隧道工程 第7章 隧道工程其他施工方法邵 鵬 中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院2022年3月11日星期五1. 概述（1）頂管法概念頂管法概念 采用液壓千斤頂或具有頂進(jìn)、牽引功能的設(shè)備，以頂管工作井作承壓壁，將管子按設(shè)計(jì)高程、方位、坡度逐根頂入土層直至達(dá)到目的地。7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工（2 2）應(yīng)用概況）應(yīng)用概況 1896年，美國的北太平洋鐵路鋪設(shè)工程的施工中。 1948年，日本用于鐵路下管道施工，用手搖液壓千斤頂。 1957年前后，日本采用液壓油泵驅(qū)動油缸作為主頂動力。 我國頂管施工始于1953年的北京和1956年的上海。 1967年，上海研制成功小口徑遙控土壓式機(jī)械頂管機(jī)。

2、 1978年前后，上海開發(fā)成功擠壓法頂管，特別適用于軟粘土和淤泥質(zhì)粘土，但要求覆土深度須大于兩倍的管外徑。 1984年前后，北京、上海、南京等地先后引進(jìn)國外先進(jìn)的機(jī)械式頂管設(shè)備，隨之也引進(jìn)了一些頂管理論、施工技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)。諸如土壓平衡理論、泥水平衡理論、管接口形式和制管新技術(shù)。 1988年上海研制成功我國第一臺2720mm多刀盤土壓平衡掘進(jìn)機(jī)，先后在虹漕路、浦建路等許多工地使用。 1992年上海研制成功國內(nèi)第一臺加泥式土壓平衡掘進(jìn)機(jī)。7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工2. 頂管法的基本原理頂進(jìn)設(shè)備工具管中繼環(huán)工程管吸泥設(shè)備7.47.4 隧道頂

3、管法施工隧道頂管法施工3. 頂管法的基本構(gòu)成（1 1）頂進(jìn)設(shè)備）頂進(jìn)設(shè)備 1、后座主油缸 行程1.1m，頂力400t。 2、頂鐵 彌補(bǔ)千斤頂行程不足；擴(kuò)散頂力。 3、導(dǎo)軌 導(dǎo)向作用；高約1m；橡皮導(dǎo)軌。7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工（2 2）工具管（頂管機(jī)頭）工具管（頂管機(jī)頭） 位置：位于管道最前端，外形與管道相似。 作用：控制方向；出泥；防塌方。 類型： 7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工敞口式：閉口式：手掘式、機(jī)械式泥水平衡式、土壓平衡式手掘式7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工 機(jī)械挖掘的敞開式頂管，土質(zhì)好的話用這種方法不錯，投入不多，效率很高。 7.47.4

4、隧道頂管法施工隧道頂管法施工機(jī)械式擋板式機(jī)械挖掘式頂管機(jī) 7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工機(jī)械式帶縱橫切削頭的敞口式機(jī)械挖掘頂管機(jī) 7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工機(jī)械式泥水平衡式7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工三段雙鉸型前段：沖泥艙中段：操作室后段：控制室7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工泥水平衡式多刀盤土壓平衡式7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工 日本伊勢機(jī)公司的TCT系列曲線頂管掘進(jìn)機(jī)，泥水平衡機(jī)型，能適應(yīng)含砂礫石的地層，可破碎小于1/3直徑的卵石。 7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工矩形頂管機(jī)，偏心多軸式刀盤掘進(jìn)機(jī)，圖中掘進(jìn)機(jī)斷面尺

5、寸3.98x4.38m（高x寬） 7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工 多軸刀盤式矩形頂管機(jī) 這是3軸矩形頂管機(jī)正面和3軸刀盤運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡圖，中間的圓孔是排土口，可排出直徑小于400mm的石塊。 7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工又一種矩形掘進(jìn)機(jī)，尺寸2850 x6245。7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工超高壓水力輔助切割破碎式頂管機(jī) 7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工大斜度深坑泥水式頂管機(jī)向下的頂管機(jī) 7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工（3 3）中繼環(huán)）中繼環(huán) 頂進(jìn)阻力超過以下三者之一時，采用中繼接力頂進(jìn)技術(shù)： （1）主千斤頂容許總頂力； （2）管節(jié)容許的

6、極限壓力； （3）工作井承壓壁后靠土體極限反推力。 中繼接力時，將管道分成數(shù)段，在段與段之間設(shè)置中繼環(huán)。7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工中繼環(huán)結(jié)構(gòu)中繼環(huán)結(jié)構(gòu) 1）短沖程千斤頂組（行程為150300mm）； 2）液壓、電器與操縱系統(tǒng)； 3）殼體和千斤頂緊固件、止水密封圈； 4）承壓法蘭片。中繼環(huán)使用中繼環(huán)使用 1）從工具管向工作井依次按1#、2# 編號。 2）首先啟動1#，達(dá)到允許行程后停止，啟動 2#中繼環(huán)工作，最后啟動工作井千斤頂。7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工（4 4）工程管）工程管 管材：鋼管、混凝土管。 直徑：通常1.5-3.0m。7.47.4 隧道頂管法施工隧道

7、頂管法施工（5 5）吸泥設(shè)備）吸泥設(shè)備 水力吸泥機(jī)7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工 工作井設(shè)置、頂管頂力估算、承壓壁后靠結(jié)構(gòu)及土體的穩(wěn)定。（1 1）工作井設(shè)置）工作井設(shè)置1）頂進(jìn)井：供頂管機(jī)頭安裝用的工作井；2）接收井：供頂管工具管進(jìn)坑和拆卸用的工作井。雙向頂進(jìn)單向頂進(jìn)7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工4. 頂管工程設(shè)計(jì) 1）形狀和制作方法方形或圓形的小基坑，支護(hù)類型同普通基坑，常 用鋼筋混凝土沉井和鋼板樁。管徑1.8m或頂管埋深5.5m時，采用鋼筋混凝土沉井作 為頂進(jìn)工作井。沉井作為工作井時，一般采用雙向頂進(jìn)； 采用鋼板樁支護(hù)工作井時，一般采用單向頂進(jìn)。一井多用 工作井在施

8、工結(jié)束后，一部分將改為閥門井、檢查井。 工作井地面影響范圍：一般按井深的1.5倍計(jì)算。7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工 2）工作井深度設(shè)計(jì)頂進(jìn)工作井式中， h1地表至導(dǎo)軌頂?shù)母叨龋?h2導(dǎo)軌高度； h3基礎(chǔ)厚度（包括墊層）。接受工作井式中，H2地表至基底的高度； h1地表至支承墊頂?shù)母叨龋?h3基礎(chǔ)厚度（包括墊層）； h4支承墊厚度；1123Hhhh2134Hhhh7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工（2 2）頂力計(jì)算）頂力計(jì)算 頂進(jìn)阻力： R=0.25D2+fDL式中 D管道外徑； L頂進(jìn)長度； 正面阻力系數(shù)； f管壁平均摩擦系數(shù)。 阻力增大原因： 1、管道彎曲； 2、觸變泥

9、漿失水。7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工（3 3）后背結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）后背結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工（1 1）基本工法）基本工法7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工5. 施工技術(shù)7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工手掘式頂管法手掘式頂管法7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工泥水平衡式頂管法泥水平衡式頂管法7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工土壓平衡式頂管法土壓平衡式頂管法（2 2）工藝流程）工藝流程7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工（2 2）工藝流程）工藝流程7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工（2 2）工藝流程）工藝流程7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工（2 2）工藝流程）工藝流程7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工（2 2）工藝流程）工藝流程7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工（2 2）工藝流程）工藝流程7.47.4 隧道頂管法施工隧道頂管法施工（2 2）工藝流程）工藝流程7.47.4 隧道頂