顶管法施工

顶管法顶管施工法最早由美国提出，于1896年在北太平洋铁路铺设工程中应用，现在已有一百多年历史。在国内，1997年上海黄浦江上游引水工程的长桥支线顶管，钢管直径3.5m，一次最大顶进距离为1743m，创造了当时钢管顶管世界纪录。顶管施工原理施工时，先制作顶管工作井和接收井，作为一段顶管的出发点和终点。工作井井壁设有预留孔作为顶管出口，承压井壁前侧装有顶管的千斤顶和承压板。将管卸入工作井后，通过传力顶铁和导向轨道，用支撑于工作井后座（即钢后靠）上的液压千斤顶将工具管顶出工作井预留孔，即压入土层中，直至工具管后的第一节管节被压入，挖除并运走管正面的泥土。当第一节管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进。只要千斤顶的顶力足以克服顶管时产生的阻力，整个顶进过程就可循环重复。顶管施工示意图一.顶管施工方法分类二.顶管施工设备三.顶管工作坑及其附属设施四.顶管法和盾构法主要异同点顶管施工的多种分类方法分别从不同侧面强调了该方法在某一方面的特征。（一）按顶管管径大小划分（二）按施工顶管的埋深划分（三）按施工顶管的管节材料划分（四）按顶进管道轨迹的曲直划分（五）按一次顶进长度划分（六）按顶管的目的及组合形式划分（七）按顶管机的作业形式划分顶管施工设备一般由顶管机、顶进设备、导向油缸、中继站、顶进管道、起重机械、排土设备以及泥水系统等几部分组成。1.顶管机分类根据施工方法不同，顶管机可分为敞开式顶管掘进机和封闭式顶管掘进机两大类。敞开式顶管掘进机有手掘式、挤压式和网格式；封闭式顶管掘进机有土压平衡型、泥水平衡型、混合型等。2.顶进设备主要有导轨、千斤顶、油泵、顶铁等。1.工作坑布置（工作坑或基坑），按其作用分为顶进井（始发井）和接收井两种。顶进井是安放所有顶进设备的场所，也是顶管掘进机的始发场所，是承受主顶油缸推力的反作用力的构筑物，供工具管出洞、下管节、挖掘土砂的运出、材料设备的吊装、操纵人员的上下等使用。在顶进井内，布置主顶千斤顶、顶铁、基坑导轨、洞口止水圈以及照明装置和井内排水设备等。在顶进井的地面上，布置行车或其他类型的起吊运输设备。接收井是接收顶管机或工具管的场所，与工作井相比，接收井布置比较简单。1234567892.长距离顶管在市政工程建设中，长距离管道的敷设是其重要的工作内容。随着顶管技术应用的推广，研究敷设长距离管道工艺技术已成为引人注目的课题。长距离管道的主要困难是，设置在顶进坑内的主千斤顶的推顶力有限，不足以克服管道长距离顶进时遇到的总阻力。希望增加顶管单程顶进的长度时，需要采取相关的措施，如增加主千斤顶的顶力、减少管道周边与地层的摩擦力、中途设置辅助千斤顶（中继环）、减小顶管承受的正面阻力等。目前在发展长距离顶管技术的过程中，减摩和设置中继环两项措施已得到较多研究，并已成为成熟的技术。3.增设中继环为了适应长距离顶进管道的需要，研制了中继环（又称中继间、中间站）。即在管道顶进的中途设置辅助千斤顶，靠辅助千斤顶提供的动力继续顶进管段，延长顶管的顶进长度，满足敷设长距离管道的需要。采用中继环时，管道沿全长分成若干段，在段与段之间设置中继环。中继环是一个由钢材制成的圆环，内壁上设置有一定数量的短行程千斤顶，产生的推顶力可用于推进中继环前方的管道。中继环示意图4.管节接缝的防水钢筋混凝土管节的接口有平口、企口和承口三类型。管节类型不同，止水方式也不同。（1）平口管接口及止水平口管用“T”形钢套环接口，把两只管子连接在一起，在混凝土管和钢套环中间安装有2根齿形橡胶圈止水。5.企口接口及防水企口管用企口式接口，用1根“q”形橡胶圈止水。止水圈右边腔内有硅油，在两管节对接连接过程中，充有硅油的一腔会翻转到橡胶体的上方及左边，增强了止水效果。（a）企口形管及其接口（b）“q”形橡胶止水圈6.钢管顶管的接口形式钢管是用一定厚度的钢板先卷成圆筒，再焊成竹节，钢管两管节之间采用焊接连接，其整体性好，不易产生渗漏水。为保证焊接牢靠，将管节端口按一定角度坡口后再焊接。常用的接口形式有两种：单边V型坡口；K型坡口。单边V型坡口适用于人员无法进入的小口径管，采用单边坡口和单面焊接；K型坡口双面成型的焊接工艺，即管内外均需焊接，适用于口径较大的管道中。坡口型式相同点：（1）二者都属于暗挖法施工大口径（900㎜）地下工程的主要施工方法。（2）二者都要开挖工作基坑（工作井和接收井）。（3）二者工作面的开挖方法，出、进洞施工技术基本相似。（4）二者都要注意接缝防水处理、地表沉降控制、周边环境保护等问题，都要进行注压浆。（1）盾构法的衬砌为管片，且每环管片要在盾构机的盾尾进行拼装，拼装好后一般不会再移动；顶管法的衬砌为管节，且每环管节是一次预制成功的，由顶进装置依次顶进，直至第一节管节到达接收井位置。（2）盾构法施工的盾构千斤顶布置在盾构机的支撑环外沿，而顶管法施工的主顶进装置布置在工作井内，如果顶力不足要加设中继间。（3）盾构千斤顶活塞的前端必须安装顶块，顶块必须采用球面接头，在顶块与管片的接触面上安装橡胶或柔性材料的垫板。顶管法的主顶千斤顶的行程长短不能一次将管节顶到位时，必须在千斤顶缩回后在中间加垫块或几块顶铁。O型顶铁是使主顶千斤顶的推力可以较均匀地加到所顶管道的周边；U型顶铁是为了弥补千斤顶行程不足而用。（4）盾构机内有拼装管片的拼装机，而顶管机内没有。（5）盾构法主要用于大断面城市地下隧道、水工隧道、公路隧道的施工；顶管法主要适用于断面稍小一些的城市地下管线的铺设。