第7章-顶管法施工

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,7,章 顶管法施工,本章提纲,7.1,引言,7.2,顶管的关键技术,7.3,顶管的工程设计,7.4,常用顶管工具管、中继环,7.5,管道及其接口,7.6,顶管法施工主要技术措施,顶管法与盾构法,都是修建地下管道和隧道的重要方法。,7.1,概述,7.1.1,顶管法简介,采用液压千斤顶,或具有顶进、牵引功能的设备，,以顶管工作井作承压壁,，将管子按设计高程、方位、坡度逐根顶入土层直至达到目的地。,顶管法施工示意图,主要用于,特殊地质条件下的管道工程中：,穿,越江河、湖泊、港湾,水,体下的供水、输气、输油管道工程；,穿,越城市建筑群、繁华街道,地下,的上下水、煤气管道工程；,穿,越重要公路、铁,路,路基下的通讯、电力电缆管道工程；,水库坝体,涵管重建,工程等。,发展趋势,中继环接力顶推,装置、触变,泥浆减阻,顶进技术，,自动测斜纠偏,技术、,泥水平衡,技术、,土压平衡,技术、,气压保护,技术和,曲线顶管,技术。,7.1.2,顶管法的关键技术,1,）,方向控制：,与设计轴线一致，对顶力的影响，保证中继环正常工作；,2,）,顶力大小及方向,：管尾顶进方式，顶进距离必然受到限制，一般采用中继环接力；,3,）工具管开挖面,正面土体的稳定性,；,4,）承压壁,后靠结构及土体的稳定性。,7.1.3,顶管法的工程地质勘察,勘察要点,：,土层类别、埋深,各土层土体的物理、力学性质,地下水位、压力,地下水和土的腐蚀性,土层冻结深度,地下管线,地下洞室,临近建筑物基础,地面动载,7.2,顶管工程设计,工作井设置，顶管顶力估算以及承压壁后靠结构及土体的稳定问题。,7.2.1,顶管工作井设置,1,）供顶管机头安装用的,顶进工作井,（称顶进井）；,2,）供顶管工具管进坑和拆卸用的,接收工作井,（称接收井）。,（,a,）双向顶进；（,b,）单向顶进,工作井,实质上是方形或圆形的,小基坑,，其支护类型同普通基坑，其平面尺寸较小，支护经常,采用钢筋混凝土沉井和钢板桩。,管径,1.8m,或顶管埋深,5.5m,时普遍采用钢筋混凝土沉井作为顶进工作井。,沉井作为工作井时，一般采用,双向顶进,；,采用钢板桩支护工作井时，一般采用,单向顶进。,一井多用,工作井在施工结束后，一部分将,改为阀门井、检查井。,工作井地面影响范围,一般按井深的,1.5,倍计算，在此范围内的建筑物和管线等均应采取必要的技术措施加以保护。,顶管工作井的深度,（,1,）顶进工作井,h,1,地表至导轨顶的高度（,m,）；,h,2,导轨高度（,m,）；,h,3,基础厚度（包括垫层）（,m,）。,（,2,）接收工作井,H,2,地表至基底的高度（,m,）；,h,1,地表至支承垫顶的高度（,m,）；,h,3,基础厚度（包括垫层）（,m,）,h,4,支承垫厚度（,m,）；,防水构造,工作井的,洞口,应进行防水处理，设置,挡水圈和封门板，,进出井的一段距离内应进行井点降水或地基加固处理，以防土体流失，保持土体和附近建筑物的稳定。,工作井的,顶标高,应满足防汛要求，坑内应设置集水井，在暴雨季节施工时应防止地下水流入工作井，事先在工作井周围设置挡水围堰。,7.2.2,顶管顶力估算,克服顶管管壁与土的摩阻力及前刃脚切土时的阻力：,N,1,管顶以上的荷载；,N,2,全部管道自重；,E,顶管两侧的土压力；,R,土对钢刃脚正面的单位面积阻力,k,系数，一般采用,1.2,。,7.2.3,顶管承压壁后靠土体的稳定验算,1,）沉井支护工作井承压壁后靠土体的稳定验算,各分量计算,计算示例,无绝对把握的前提下，,F,1,及,F,2,均不予考虑。,若不考虑,F,1,及,F,2,，一般采用下式进行沉井承压壁后靠土体的稳定性验算：,S,为沉井稳定系数，一般取,S,1.01.2,。土质越差，,S,的取值越大。,本讲要点,了解顶管法的工作原理；,理解顶管阻力的计算方法；,掌握沉井支护工作井承压壁后土体的稳定验算。,2,）钢板桩支护工作井承压壁后靠土体的稳定验算,首先,可以假定不存在板桩。,板桩的参与作用，便出现了一条类似于,板桩弹性曲线的荷载曲线,两段支护情况,只有最下面的一段参与,承受和传递来自承压壁的反作用力；,要用混凝土将下段板桩与上段板桩之间的,空隙填充,起来，以构成封闭的传力系统。,否则,，需将,h,3,缩短到上段板桩的下沿。,单双段支护下的顶管工作井,当,A,点在后靠土体被动土压力线,上,或在其左侧,时，则后靠土体是稳定的，,双段支护下的顶管工作井,留有孔口时,则平均压力应修改为：,S,1,用缩小,h,3,的办法来增大,h,2,，或者增大,b,，直至,S,达到,1,为止，直至降低,P,的数值。,即增加承压面积。,7.3,常用顶管工具管,顶管工具管有,手掘式、挤压式、泥水平衡式、三段两铰型水力挖土式和多刀盘土压平衡式,等。,手掘式,顶管工具管为正面全敞开，采用人工挖土，如图所示。,手掘式顶管工具管：,正面全敞开,挤压式顶管工具管：,网格切土装置或刃脚放大,泥水平衡式顶管工具管,设置密封舱,泥水平衡式顶管工具管,三段两铰型水力挖土式顶管工具管,多刀盘,土压平衡式,顶管工具,大刀盘土压平衡顶管机,主顶设备,地表沉降,一般顶管工具,引起的地表沉降量可控制在,50100mm,，而采用泥水平衡式顶管工具管引起的地表沉降量更在,30mm,以下。,顶管工具管的基本原理及施工工艺与盾构,基本相似,。,7.4,中继环,7.4.1,中继接力原理,顶进阻力超过主千斤顶的,容许总顶力,、,管节,容许的极限压力和工作井承压壁后靠,土体极限反推力,三者中之一，采用中继接力顶进技术。,采用中继接力技术时，将管道分成数段，在段与段之间设置中继环。,中继环示意图,采用中继接力技术以后，管道的顶进长度不再受,承压壁后靠,土体极限反推力大小的限制,，只要增,加中继环的数量，就可增加管道顶进的长度。,7.4.2,中继环构造,（,1,）短冲程千斤顶组（冲程为,150300mm,，规格、性能要求一致）；,（,2,）液压、电器与操纵系统；,（,3,）壳体和千斤顶紧固件、止水密封圈；,（,4,）承压法兰片。,7.4.3,中继环自动控制,从工具管向工作井依次按,1#,、,2#,编号。,工作时，首次启动,1#,，,中继环顶推行程达到允许行程后停止,1#,中继环，启动,2#,中继环工作，直到最后启动工作井千斤顶。,7.5,管道及其接口,顶管所用管道按其材质分,钢筋混凝土管和钢管,两类，钢管接口一般采用,承插、法兰、螺纹或焊接。,排水管道,采用的预制钢筋混凝土管道；,煤气管道,一般采用铸铁管和钢管；,上水管道,普遍采用的钢筋混凝土管及钢管；,外包钢板复合式钢筋混凝土管和钢筋混凝土管道的,顶距已达,100290m,，,钢管的顶距已达,1200m,。,2002.1,嘉兴污水处理排海工程中，利用直径为,2,米的钢筋混凝土顶管，实现了一次顶进,2060,米，超越上海奉贤创造一次顶进,1856,米（,1999,）。,7.6,顶管法施工主要技术措施,7.6.1,方向控制,7.6.2,减少顶进阻力的措施,本讲要点,掌握钢板桩支护工作井承压壁后靠土体的稳定验算；,了解顶管工具管的施工工艺；,理解中继接力原理。,本章要点,顶管设计的关键技术；,掌握沉井支护工作井承压壁后土体的稳定验算；,掌握钢板桩支护工作井承压壁后靠土体的稳定验算；,谢谢！,