给水排水工程施工-课件

第第2章章 8.9 管道的不开槽施管道的不开槽施工工一、概述一、概述二、掘进顶管二、掘进顶管三、盾构法三、盾构法四、其他暗挖法四、其他暗挖法本章内容本章内容l管道的不开槽施工是指不开挖地表的条件下完成管线的铺设、更换、修复、检测和定位的工程施工技术。l不开槽敷设的管道的形状和材料，采用最多的是各种圆形预制管道，如钢管、普通钢筋混凝土管、以及其他各种合金其他非圆形的预制或现浇的钢筋混凝土管沟。l地下管道不开槽敷设管的方法很多，常用的有顶管法、盾构法、牵引法、夯管法等一、概述一、概述一、概述一、概述 不开槽施工一般在下列情况时采用下列情况时采用：(1)管道穿越铁路、公路、河流或建筑物时；(2)街道狭窄，两侧建筑物多时；(3)在交通量大的市区街道施工，管道既不能改线又不能断绝交通时；(4)现场条件复杂，与地面工程交叉作业，相互干扰，易发生危险时；(5)管道覆土较深，开槽土方量大，并需要支撑时。一、概述一、概述不开槽施工具有如下特点：(1)施工面占地面积少，施工面移人地下，不影响交通、污染环境；(2)穿越铁路、公路、河流、建筑物等障碍物时可减少拆迁，节省资金与时间，降低工程造价；(3)施工中不破坏现有的管线及构筑物，不影响其正常使用；(4)大量减少土方的挖填量，利用管底下边的天然土作地基，可节省管道的全部混凝土基础；(5)不开槽施工较开槽施工降低40左右的工程造价。一、概述一、概述不开槽施工存在以下问题：(1)土质不良或管顶超挖过多时，竣工后地面下沉，路表裂缝，需要采用灌浆处理；(2)必须要有详细的工程地质和水文地质勘探资料，否则将出现不易克服的困难；(3)遇到复杂的地质情况时，如松散的砂砾层、地下水位以下的粉土，施工困难、工程造价增高。影响不开槽施工的因素包括：地质、管道埋深、管道种类、管材及接口、管径大小、管节长、施工环境、工期等，其中主要因素是地质和管节长。二、顶管法l（一）基本程序l（二）顶管施工工艺的选择l（三）顶力计算l（四）工作坑l（五）设备安装l（六）顶管施工的接口形式l（七）顶进l（八）测量与纠偏l（九）顶管施工的质量标准 1）在敷设管道前，管线的一端事先建造一个工作坑，在坑内的顶进轴线后布置后背墙、千斤顶、导轨等设施。（一）基本操作程序 2）将敷设的首节管道放在千斤顶前面的导轨上，管道的最前端安装工具管，进行管道高程和中心位置的调整。3）以工具管开路，进入工具管的泥土被不断挖掘排出管外。4）完成开挖过程后，开启千斤顶，被顶进管道缓慢前进，到达一定位置后停止，再重复上述过程。施工现场平面布置图；顶进方法的选用和顶管段单元长度的确定；工作坑位置的选择及其结构类型的设计；顶管机头选用及各类设备的规格、型号及数量；预力计算和后背设计；洞口的封门设计；测量、纠偏的方法；垂直运输和水平运输布置；下管、挖土、运土或泥水排除的方法；减阻措施；控制地面隆起、沉降措施；地下水排除方法；注浆加固措施；安全技术措施等。（一）基本操作程序 顶管的施工组织应包括以下主要内容：按照管前掘进方式不同，顶管施工分为普通掘进式（人工掘进）、挤压式、机械式、半机械式、水力掘进式等。（二）顶管施工工艺的选择 按照前方防塌方式不同，分为机械平衡、土压平衡、水压平衡、气压平衡等。l任何一种顶管施工方法，都有其局限性。因此，对具体土层等条件，必须选择与之相适应的顶管施工工艺。l通常，根据顶进管道的口径大小，将其分为小口径（D800mm）、中口径（800mmD1800mm）、大口径（D1800mm）；l从经济角度看，顶管的管径上限是4000mm。（二）顶管施工工艺的选择 顶管的总顶力分两部分：正面阻力和四周的摩擦阻力（三）顶力计算顶力计算的通用公式 式中 P计算的总顶力，KN；管道所处土层的重力密度，KN/m3；D1管道直径，m；H管道顶部以上覆盖土层的厚度，m；管道所处土层的内摩擦角；w管道单位长度的自重，KN/m；L管道的计算顶进长度，m；f顶进时，管道表面与周围土层之间的摩擦系数，取值可按表4-2选用；PF顶进时，工具管的迎面阻力（KN），其取值，宜按不同顶进方法由表4-3所列公式计算。（三）顶力计算顶管的顶力应大于工具管的迎面阻力迎面阻力、管道周围土土压力力对管道管道产生的阻力生的阻力以及管道自重与周自重与周围土土层产生阻力生阻力之和。式中P计算的总顶力，KN；P1顶进时，管道单位长度上周围土压力对管道产生的阻力，KN；P2顶进时，管道单位长度的自重与其周围土层之间产生的阻力，KN；PF顶进时，工具管的迎面阻力（KN），其取值，宜按不同顶进方法由表4-3所列公式计算。（三）顶力计算 顶力估算顶力估算 经验公式一经验公式一 P=2D0Lf式中，P顶力，KN；D0管子外径，m；L管子顶进长度，m；f摩擦系数 黏土、天然含水量的砂土、人工挖土形成打拱顶管时，P=(1.53.0)W，其中，W为待顶管段的全部重量，KN。经验公式二经验公式二含水量低的砂质土、沙砾、回填土、人工挖土不形成土拱顶管时，P=3.0W，其中，W为待顶管段的全部重量，KN。（三）顶力计算主要包括土层的稳定性及覆盖厚度，地下水的影响，管道的材料、管道的重量，顶进的方法和操作的熟练程度，顶力计算方法和选用，计算顶进长度，减阻措施以及经验等等顶力影响因素顶力影响因素上述因素中，土层的稳定性、覆盖土层的厚度和顶力计算方法的选用尤为突出，而且彼此具有密切的关系。工作坑也称为竖井，是顶管施工起始点、终结点、转向点的临时措施，是掘进顶管的工作场所。（四）工作坑 工作坑中有：顶进系统、导轨、后背及后座墙、密封门、排水坑等设备。工作坑的布置：（其位置确定）(1)根据管线设计，排水管线可选在检查井下面；(2)单向顶进时，应选在管道下游端，以利排水；(3)考虑地形和土质情况，有无可利用的原土后背；(4)工作坑与被穿越的建筑物要有一安全距离；(5)距水、电源较近的地方。（四）工作坑工作坑的种类及尺寸根据工作坑顶进方向，可分为单向坑、双向坑、交汇坑和多向坑等形式，如图42所示。工作坑尺寸是指工作坑底的平面尺寸。工作坑的尺寸与管径大小、管节长度、覆盖深度、顶进形式、施工方法有关，并受土的性质、地下水等条件影响，还要考虑各种设备布置位置、操作空间、工期长短、垂直运输条件等多种因素。（四）工作坑工作坑的施工方法有开槽式、沉井式及连续墙式等。开槽式工作坑这种工作坑的纵断面形状有直槽式、梯形槽式。工作坑支撑采用板桩撑。工作坑支撑时首先应考虑撑木以下到工作坑的空间，此段最小高度应为3.0m，以利操作。撑木要尽量选用松杉木，支撑节点的地方应加固以防错动，发生危险。支撑式工作坑适用于任何土质，与地下水位无关，且不受施工环境限制，但深度太深操作不便，一般挖掘深度以不大于7m为宜。（四）工作坑工作坑的施工方法有开槽式、沉井式及连续墙式等。沉井式工作坑 在地下水位以下地下水位以下修建工作坑，可采用沉井法施工。过程过程：沉井法即在钢筋混凝土井筒内挖土，井筒随井筒内挖土，靠自重或加重使其下沉，直至沉至要求的深度，最后用钢筋混凝土封底。沉井式工作坑采用平面形状平面形状有单孔圆形沉井和单孔矩形沉井。（四）工作坑工作坑的施工方法有开槽式、沉井式及连续墙式等。连续墙式工作坑连续墙式工作坑采取先深孔成槽，用泥浆护壁，然后放入钢筋网，浇筑混凝土时将泥浆挤出形成连续墙段，再在井内挖土封底而形成工作坑。与同样条件下施工的沉井式工作坑相比，可节约一半的造价及全部的支模材料，工期缩短。（四）工作坑工作坑的附属设施附属设施工作坑的附属设施主要有工作台、工作顶进口装置等。(1)工作台位于工作坑顶部地面上，由U形钢支架而成，上面铺设方木和木板。在承重平台的中部有下管孔遭，盖有活动盖板。下管后，盖好盖板。管节堆放平台上，卷扬机将管提起，然后推开盖板再向下吊放。(2)工作棚 工作棚位于工作坑上面，目的是防风雨、雪以利操作。工作棚的覆盖面积要大于工作坑平面尺寸。工作棚多采用支拆方便、重复使用的装配式工作棚。(3)工作坑内还要解决坑内排水、照明、工作坑上下扶梯等问题。顶进设备主要包括：千斤顶、高压油泵、顶铁、下管及运出设备等。（五）设备安装（五）设备安装1、导轨 导轨的作用是引导管子按设计的中心线和坡度顶进，保证管子在顶人土之前位置正确。导轨要求:应选用钢质材料制作，两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致，安装后的导轨应牢固，不得在使用中产生位移，并应经常检查校核。类型：导轨有木导轨和钢导轨。常用的是钢导轨，钢导轨又分轻轨和重轨，管径大的采用重轨。1、导轨（五）设备安装（五）设备安装一般的导轨都采取固定安装，但有一种滚轮式的导轨(如图48所示)，具有两导轨间距调节，以减少导轨对管子摩擦。这种滚轮式导轨用于钢筋混凝土管顶管和外设防腐层的钢管顶管。（五）设备安装（五）设备安装1、导轨导轨基础(1)枕木基础工作坑底土质好、坚硬、无地下水，可采用埋设枕木作为导轨基础，如图49所示。枕木一般采用15cm15cm方木，方木长度24m，间距一般4080cm一根。(2)卵石木枕基础 适用于虽有地下水但渗透量不大，而地基土为细粒的粉砂土，为了防止安装导轨时扰动基土，可铺一层l0cm厚的卵石或级配砂石，以增加其承载能力，并能保持排水通畅。在枕木间填粗砂找平。这种基础形式简单实用，较混凝土基础造价低，一般情况下可代替混凝土基础。(3)混凝土木枕基础 适用于地下水位高，地基承载力又差的地方，在工作坑浇筑20cm厚的C10混凝土，同时预埋方木作轨枕。这种基础能承受较大的荷载，工作面干燥无泥泞，但造价较高。2、千斤顶与油泵（五）设备安装（五）设备安装千斤顶是掘进顶管的主要设备，目前多采用液压千斤顶。常用千斤顶性能见表44。千斤顶在工作坑内的布置与采用个数有关，如图414所示。一台千斤顶，其布置为单列式，应使千斤顶中心与管中心的垂线对称。使用多台并列式时，其布置为双列和环周列。顶力合作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线上，防止产生顶进力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，采用人工挖土，管上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1415处为宜。2、千斤顶与油泵（五）设备安装（五）设备安装高压油泵。由电动机带动油泵工作，一般选用额定压力32MPa的柱塞泵，经分配器、控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的行程一致。液压千斤顶的工作原理：根据帕斯卡定律，在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强，必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍，那么作用于第二个活塞上的力将增大为第一个活塞的10倍，而两个活塞上的压强仍然相等。3、顶铁（五）设备安装（五）设备安装顶铁是传递顶力的设备，如图415所示，要求它能承受顶进压力而不变形，并且便于搬动。根据顶铁放置位置的不同分为：横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。1)横向顶铁它安在千斤顶与方顶铁之间，将千斤顶的顶推力传递给两侧的方顶铁上。使用时与顶力方向垂直，起梁的作用。2）顺顶铁(纵向顶铁)放置在横向顶铁与被顶的管子之间，使用时与顶力方向平行，起柱的作用 3)U形顶铁安放在管子端面，顺顶铁作用其上。其作用是使顺顶铁传递的顶力较均匀地分布到被顶管端断面上，以免管端局部顶力过大压坏混凝土管端。l钢管采用焊接接口。当顶进钢管采用钢丝网水泥砂浆和肋板保护层时，焊接后应补做焊口处外防腐处理。l钢筋混凝土管接口形式较多（六）顶管施工的接口形式（六）顶管施工的接口形式掘进顶管完毕，拆除临时连接，进行内接口，接口形式根据现场条件，管道使用要求，管口形式等因素选择。管道顶进的过程包括挖土、顶进、运土、测量、纠偏等工序。从管节位于导轨上开始顶进起至完成这一顶管段止，始终控制这些工序，就可保证管线的轴线和高程的施工质量。（七）顶进（七）顶进1 1前挖土和运土前挖土和运土 管子在顶进中是循已挖好的土壁前进，管前挖土是保证顶进质量及地上构筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，管前周围超挖应严格控制。(1)挖土。控制：对于密实上质，管端上方可有大于等于15cm空隙，以减少顶进阻力，管端下部135。中心角范围内不得超挖，保持管壁与土壁相平，也可预留1cm厚土层，在管子顶进过程中切去，这样可防止管端下沉。在不允许顶管上部土壤下沉地段顶进时(如铁路、重要建筑物等)，管周围一律不得超挖。如图416所示。（七）顶进（七）顶进1 1前挖土和运土前挖土和运土 控制：管前挖土深度，一般等于千斤顶出镐长度，如土质较好，可超前0.5m。超挖过大，土壁开挖形状就不易控制，容易引起管位偏差和上方土坍塌。在松软土层中顶进时，应采取管顶上部土壤加固或管前安设管檐或工具管，如图4-17所示。操作人员在其内挖土，开挖工具管迎面的土体时，不论是砂类土或黏性土，都应自上而下分层开挖。有时为了方便而先挖下层土，尤其是管道内径超过手工所及的高度时，先挖中下层土很可能给操作人员带来危险。防止坍塌伤人。(1)挖土。（七）顶进（七）顶进1 1前挖土和运土前挖土和运土 包括：从工作面挖下来的土，通过管内水平运输和工作坑的垂直提升运至地面；除保留一部分土方用作工作坑的回填外，其余都要运走弃掉。装置：管内水平运输可用卷扬机牵引或电动、内燃的运土，也可用皮带运输机运土。土运到工作坑后，由地面装置的卷扬机、龙门吊或其他垂直运输机械吊运到工作坑外运走。(2)运土（七）顶进（七）顶进操作过程：(1)安装好顶铁挤牢，管前端已挖一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离。(2)停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。(3)添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。(4)卸下顶铁，下管，在混凝士管接口处放一圈麻绳，以保证接口缝隙和受力均匀。(5)在管内口处安装一个内胀圈，作为临时性加固措施，防止顶进纠偏时错口，其装置如图418所示。胀圈直径小于管内径58cm，空隙用木楔背紧，胀圈用78mm厚钢板焊制、宽200300mm。(6)重新装好顶铁，重复上述操作。2顶进（七）顶进（七）顶进顶进时注意事项：(1)顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原则。应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进的困难。(2)首节管子顶进的方向和高程，关系到整段顶进质量，应勤测量、勤检查，及时校正偏差。(3)安装顶铁应平顺无歪斜扭曲现象，每次收回活塞加放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁，使连接的顶铁数目为最少。(4)顶进过程中，发现管前土方坍塌、后背倾斜，偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况，应停止顶进，查明原因，排除故障后，再继续顶进。2顶进（七）顶进（七）顶进与前面的挖土运土的关系：机械掘进与人工掘进的工作坑布置基本相同，不同处主要是管端挖土与运土。机械取土顶管是在被顶进管子前端安装机械钻进的挖土设备，配上皮带运土，可代替人工挖、运土。过程：当管前土被切削形成一定的孔洞后，开动千斤顶，将管子顶进一段距离，机械不断切削，管子不断顶入。同样，每顶进一段距离，需要及时测量及纠偏。3机械掘进（七）顶进（七）顶进水力掘进主要设备在首节混凝土管前端装工具管，工具管内包括封板、喷射管、真空室、高压水管、排泥系统等。其装置如图422所示。工作原理：水力掘进顶管依靠环形喷嘴射出的高压水，将顶入管内的土冲散，利用中间喷射水枪将工具管内下方的碎土冲成泥浆。经过格网流入真空室，依靠射流原理将泥浆输送至地面储泥场。4水力掘进顶管（七）顶进（七）顶进控制：水力掘进就控制土壤冲成的泥浆在工具管内进行，防止高压水冲击管外，造成扰动管外土层，影响顶进的正常进行或发生较大偏差。所以顶人管内土壤应有一段长度，俗称土塞。水力掘进顶管法的优点是：生产效率高，其冲土、排泥连续进行；设备简单，成本低；改善劳动条件，减轻劳动强度；水力掘进便于实现机械化和自动化，边顶进，边水冲，边排泥。缺点：需要耗用大量的水，顶进时，方向不易控制，容易发生偏差；而且需要有存泥浆场地 4水力掘进顶管（七）顶进（七）顶进 挤压土顶管使顶进、挖土、装土三个工序成一个整体，提高了劳动生产率，分为出土挤压顶管和不出土顶管两种。(1)出土挤压土顶管主要设备包括带有挤压口的工具管、割土工具和运土工具，工具管如图423所示。过程：割土工具沿挤压口周围布置成一圈且用钢丝绳固定，每隔200mm左右使用R形卡子。用卷扬机拖动旋转进行切割土柱；运土工具是将切割的土柱运至工作坑，再经吊车吊出工作坑的斗车。5挤压土顶管（七）顶进（七）顶进(2)不出土顶管实质：不出土顶管是利用千斤顶将管子直接顶人土内，管周围的土被挤压密实。5挤压土顶管适用：不出土顶管的应用取决于土质，一般应用在天然含水量的黏性土、粉土。管材以钢管为主、也可以用于铸铁管。管径一般要小于300mm，管径愈小效果愈好。不出土顶管的主要设备是挤密土层的管尖和挤压切土的管帽，如图4-24所示。过程：管尖安装在管子前端，顶进时，土不能挤进管内。管帽安装在管子前端，顶进时，管前端土挤入管帽内，挤进长度为管径的46倍时，土就不再挤入管帽内，而形成管内土塞。再继续顶进，土沿管壁挤入邻近土的空隙内，使管壁周围形成密实挤压层、挤压层和原状层三种土层。（七）顶进（七）顶进6长距离顶进技术背景：由于一次顶进长度受顶力大小、管材强度、后背强度诸因素的限制，一次顶进长度约在4050m，若再要增长，可采用中继间、泥浆套顶进等方法，提高一次顶进长度，可减少工作坑数目。中继间是在顶进管段中间设置的接力顶进工作间，此工作间内安装中继千斤顶，担负中继间之前的管段顶进。中继间千斤顶推进前面管段后，主压千斤顶再推进中继间后面的管段。此种分段接力顶进方法，称为中继间顶进。中继间的特点是减少顶力效果显著，操作机动，可按顶力大小自由选择，分段接力顶进。但也存在设备较复杂、加工成本高、操作不便、降低工效的不足。（七）顶进（七）顶进6长距离顶管在管壁与坑壁间注入触变泥浆，形成泥浆套，可减少管壁与土壁之间的摩擦阻力，一次顶进长度可较非泥浆套顶进增加23倍。长距离顶管时，经常采用中继间泥浆套顶进。触变泥浆的要求是泥浆在输送和灌注过程中具有流动性、可变性和一定的承载力，经过一定的固结时间，产生强度。（八）测量与纠偏l1、测量l 目的目的：顶管施工时，为了使管节按规定的方向前进，在顶进前要求按设计的高程和方向精确地安装导轨、修筑后背及布置顶铁，这些工作要通过测量来保证规定的精度。l 测量要求要求：应建立地面与地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、利于保护处。l 2、纠偏（校正）l在管道顶进的全部过程中应控制工具管前进的方向，并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势，确定纠偏的措施。l 要求要求：为了保证管道的施工质量，必须及时纠偏，做到“勤顶、勤挖、勤测、勤纠”。尤其是在开始顶进阶段，更应及时纠偏。2、纠偏、纠偏（八）测量与纠偏1)出现偏差的原因 管道在顶进的过程中，由于工具管迎面阻力的分布不均，管壁周围摩擦力不均和千斤顶顶力的微小偏心等都可能导致工具管前进的方向偏移或旋转。2)校正方法(A)挖土校正。采用在不同部位减挖土量的方法，以达到校正的目的。即管子偏向一侧，则该侧少挖些土，另一侧多挖些土，顶进时管子就偏向空隙大的一侧而使误差校正。这种方法消除误差的效果比较缓慢，适用于误差值不大于10mm的范围，如图435所示。2、纠偏、纠偏（八）测量与纠偏2)校正方法(B)斜撑校正法。偏差较大时或采用挖土校正法无效时，可用圆木或方木，一端支撑于管子偏向一侧的内管壁上，另一端支撑在垫有木板的管前土层上，开动千斤顶，利用木撑产生的分力，使管子得到校正，斜撑校正如图436所示，下陷管段校正，如图437所示，错口管的校正如图438所示。2、纠偏、纠偏（八）测量与纠偏2)校正方法(c)工具管校正。校正工具管是顶管施工的一项专用设备。根据不同管径采用不同直径的校正工具管。校正工具管主要由工具管、刃脚、校正千斤顶、后管等部分组成，如图439所示。当发现首节工具管位置误差时，启动各方向千斤顶的伸缩，调整工具管刃脚的走向，从而达到校正的目的。2、纠偏、纠偏（八）测量与纠偏2)校正方法(D)衬垫校正。对淤泥、流砂地段的管子，因其基础承载力弱，常出现管子低头现象，这时在管底或管子的一侧加木楔，使管道沿着正确的方向顶进。正确的方法是将木楔做成光面或包一层薄钢板，稍有些斜坡，使之慢慢恢复原状。使管道由B方向A方前进(A是正确方向)。如图4-40所示。顶进管道的施工质量应符合下列规定：1、管内清洁，管节无破损；2、允许偏差应符合下表的规定；3、有严密性要求的管道应按相关规定进行检验；4、钢筋混凝土管道的接口应填料饱满、密实，且与管节接口内侧表面齐平，接口套环对正管缝，贴紧，不脱落；5、顶管时地面沉降或隆起的允许量应符合施工设计的规定。（九）顶管施工的质量标准第第2章章8.9 管道的不开槽施工管道的不开槽施工一、概述一、概述二、掘进顶管二、掘进顶管三、盾构法三、盾构法四、其他暗挖法四、其他暗挖法本章内容本章内容 盾构施工盾构施工：用带防护罩的特制机械(即盾构)在破碎岩层或土层中掘进隧洞的施工方法。可同时有序进行掘进、出碴、拼装预制混凝土衬砌块。广泛应用于广泛应用于铁路隧道、地下铁道、地下隧道、水下隧道、水工隧洞、城市地下综合管廓、地下给排水管沟的修建工程。三、盾构法施工三、盾构法施工 盾构机组成：盾构机主要有五部分，壳体、推进系统、排土系统及推土系统、衬砌拼装系统和辅助注浆系统。盾构壳体、推进系统、衬砌拼装系统为基本组成。盾构壳体，主要由3 3部分部分组成，按掘进方向：前部为切削环、中部为支承环，尾部为衬砌环，如图所示。盾构的分类及选用盾构的分类及选用 三、盾构法施工三、盾构法施工 根据挖掘形式可分为手工挖掘盾构、半机械化盾构和机械化盾构。根据切削环与工作面的关系，可分开放式或密闭式。当土质为松散的粉砂、细砂，液化土常为了保持工作面稳定，应采用密闭式盾构。当需要对工作面进行支撑时，可采用如气压盾构或泥水压力盾构。形状：大多数盾构的形状为圆形，也有椭圆形、半圆形、马蹄形及箱形等其他形式。三、盾构法施工三、盾构法施工盾构机各部分作用：盾构机各部分作用：（1）开挖系统：包括切削环部分、支撑环部分、盾尾部分切削环部分位于盾构体的最前端：其前端做成刃口，以减少切土时对地层的扰动；该部分也是容纳作业人员和安装挖掘机械的部位。支撑环部分处于盾构体的中间：承担地层对盾构的土压力、千斤顶的顶力以及刃口、盾尾、砌块拼装时的荷载。盾尾部分：主要是掩护衬砌的拼装，并且防止水、土及注浆材料从盾尾间隙进入盾构。（2）推进系统：依靠千斤顶将盾构向前移动。（3）衬砌拼装系统：作为盾构千斤顶的后背承受顶力，施工时作为支撑结构，施工结束后作为永久性承载结构。三、盾构法施工三、盾构法施工工作原理：利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进，用刀盘切割土体,同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。盾构法施工的基本条件1、线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井；2、隧道要有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m；3、相对均质的地质条件；4、如果是单洞则要有足够的线间距，洞与洞及洞与其它建（构）筑物之间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m，竖直方向1.5m；5、从经济角度讲，连续的施工长度不小于300m。三、盾构法施工三、盾构法施工盾构法施工的优缺点盾构法施工的优缺点 优点优点1、安全开挖和衬砌，掘进速度快；2、盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低。3、不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；4、穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动；5、在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。三、盾构法施工三、盾构法施工盾构法施工的优缺点盾构法施工的优缺点 缺点缺点1、断面尺寸多变的区段适应能力差；2、新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。盾构法施工步骤盾构法施工步骤 第一，在置放盾构机的地方打一个垂直井，再用混泥土墙进行加固；第二，将盾构机安装到井底，并装配相应的千斤顶；第三，用千斤顶之力驱动井底部的盾构机往水平方向前进，形成隧道；第四，将开挖好的隧道边墙用事先制作好的混泥土衬砌加固，地压较高时可以采用浇铸的钢制衬砌加固来代替混泥土衬砌。l盾构外径外径D D可由下式确定：D=d+2(h+x+t)l式中 d管端竣工内径；t盾构的外壳厚度；l h一次衬砌和二次衬砌的总厚度；l x衬砌块与盾完间的空隙量l衬砌块与盾壳间的空隙量衬砌块与盾壳间的空隙量x为：x=ML/D0 l式中 L砌块环上顶点能转动的最大水平距离；l M衬砌环遮盖部分的衬砌长度；D0砌块环外径。盾构的尺寸确定三、盾构法施工三、盾构法施工l盾构全长L为:l L=L1+L2+L3 l式中 L1切削环长度；L2支承环长度；L3衬砌环长度 盾构在顶进时的阻力可根据盾构的形式和构造确定。顶进阻力p可由下式确定：l p=p1+p2+p3+p4+p5l式中 p1盾构外壳与土的摩擦力；lp2盾构内壁与砌块环的摩擦力；lp3盾构切削环切入土层的切土阻力；lp4盾构自重产生的摩擦力；lp5开挖面支撑阻力或闭腔挤压盾构土层正面阻力。盾构千斤顶顶力计算盾构千斤顶顶力计算三、盾构法施工三、盾构法施工三、盾构法施工三、盾构法施工盾构法施工注意1.做好施工前的准备工作：勘察、确定施工方案、测量定线、衬块预制、盾构机械组装、降低地下水位、土层加固及工作坑开挖2.开始工作坑及始顶工作坑要满足工作要求l开挖面支撑土压力或密闭式挤压盾构土层正面土压力P5可按下式计算：l开挖支撑面上的主动土压力为：l p5=EaD2/4 l式中 Ea主动土压力。l闭腔挤压盾构的地层正面阻力为l p5=E平D2/4l式中 Ep被动土压力。l盾构千斤顶的总顶力P为：l P=Kp=(1.52)p l式中 K安全系数。第四章第四章 管道的不开槽施工管道的不开槽施工一、概述一、概述二、掘进顶管二、掘进顶管三、盾构法三、盾构法四、其他暗挖法四、其他暗挖法本章内容本章内容四、其他暗挖法四、其他暗挖法浅埋暗挖法、管道牵引、管棚法浅埋暗挖法、管道牵引、管棚法浅埋暗挖法浅埋暗挖法发展背景发展背景：明挖法严重干扰交通，破坏环境，大量建筑物与管线的拆迁已不可能。即使拆迁，昂贵的拆迁费用也难以承受。盾构法解决了这些难题，但其灵活性差，特别是昂贵的盾构机械，会大大提高工程造价。浅埋暗挖法是一种在离地表很近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的方法。在明挖法、盾构法不适应的条件下，如北京长安街下的地铁修建工程，浅埋暗挖法显示了巨大的优越性。四、其他暗挖法四、其他暗挖法浅埋暗挖法、管道牵引、管棚法浅埋暗挖法、管道牵引、管棚法浅埋暗挖法浅埋暗挖法施工步骤施工步骤是：先将钢管打入地层，然后注入水泥或化学浆液，使地层加固；地层加固后，进行短进尺开挖，一般每循环在0.5-1.0米左右；随后即作初期支护，施作防水层；最后，完成二次支护。四、其他暗挖法四、其他暗挖法浅埋暗挖法、管道牵引、管棚法浅埋暗挖法、管道牵引、管棚法管道牵引管道牵引牵引管牵引管就是一种可以穿越铁路、公路的管道，一般在就是一种可以穿越铁路、公路的管道，一般在路基下装设水泥套管或钢套管，牵引管从套管中牵引路基下装设水泥套管或钢套管，牵引管从套管中牵引过去，以保证管道和铁路、公路的安全。牵引管的韧过去，以保证管道和铁路、公路的安全。牵引管的韧性好，粘接性非常好，可以保证管道工程的顺利铺设。性好，粘接性非常好，可以保证管道工程的顺利铺设。四、其他暗挖法四、其他暗挖法浅埋暗挖法、管道牵引、管棚法浅埋暗挖法、管道牵引、管棚法管道牵引管道牵引优点：对地表干扰小，具有较高的社会经济效果。主要包括水平定向钻进、顶管、微型隧道、爆管、冲击等技术方法。应用：目前被广泛应用于给水、排水、电力、通信、燃气等领域的新管道建设和旧管道修复，也可以应用于文物、古建筑的保护等方面。过程：先在埋管前后修建两座工作坑，在工作坑间用水平钻钻成略大于穿过钢丝绳直径的通孔，在后方工作坑内安管、挖土、出土等操作与普通顶管法一样，在前方工作坑内安张拉千斤顶，通过张拉千斤顶牵引钢丝绳拉着管节前进直至达到设计要求。