顶管(含规范讲解)-文档资料.ppt
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1、DGTJ08-2049-2008顶管工程施工规程培训工程管理部工程管理部 2014-03顶管施工3D演示21.早期的顶管施工技术早期的顶管施工技术 根据中东地区出土的文物证实,古罗马时代已开始了根据中东地区出土的文物证实,古罗马时代已开始了最早应用顶管施工技术的萌芽。当时的古罗马利用杠杆原最早应用顶管施工技术的萌芽。当时的古罗马利用杠杆原理,将一根木制管道从土层侧面顶进从而开辟出一条供水理,将一根木制管道从土层侧面顶进从而开辟出一条供水渠道,以汲取水资源,这就是在不开挖地面条件下进行的渠道,以汲取水资源,这就是在不开挖地面条件下进行的地下顶管施工雏形。地下顶管施工雏形。顶管施工技术的发展历史顶
2、管施工技术的发展历史 据可查文字记录,美国北太平洋铁路公司在据可查文字记录,美国北太平洋铁路公司在18961900年间完成了早期的顶管施工作业。年间完成了早期的顶管施工作业。早期为顶管技术的推广应用作出杰出贡献的是美国的早期为顶管技术的推广应用作出杰出贡献的是美国的Augustus Grinffin 工程师,他于工程师,他于19061918年期间在从事年期间在从事灌溉研究工作时,发明了在铁路下面采用铸铁管的顶管施工灌溉研究工作时,发明了在铁路下面采用铸铁管的顶管施工技术。随后,许多铁路公司都将这项技术确定为铁路下顶进技术。随后,许多铁路公司都将这项技术确定为铁路下顶进铸铁管道的标准方法。铸铁管
3、道的标准方法。最早的顶管始于最早的顶管始于1953年的北京,当时在京包铁路的路基下进年的北京,当时在京包铁路的路基下进行的钢筋混凝土管道的顶管穿越私活工。行的钢筋混凝土管道的顶管穿越私活工。1956年,上海首次年,上海首次在黄浦江堤下进行钢管顶管施工,也很成功。最初都是采用在黄浦江堤下进行钢管顶管施工,也很成功。最初都是采用手掘式顶管。手掘式顶管。1964年前后,在建设部和上海市的支持下,上海一些单位开年前后,在建设部和上海市的支持下,上海一些单位开展了大口径机械式顶管的各种试验。展了大口径机械式顶管的各种试验。1967年前后,上海市政工程研究所和上海市政工程公司共同年前后,上海市政工程研究所
4、和上海市政工程公司共同研制成功了小口径遥控土压式顶管掘进机。研制成功了小口径遥控土压式顶管掘进机。顶管技术在中国的发展进程顶管技术在中国的发展进程 1978年,上海基础工程公司开发研制了三段双铰型工年,上海基础工程公司开发研制了三段双铰型工具管,即顶管机头,解决了百米顶管施工技术难题。具管,即顶管机头,解决了百米顶管施工技术难题。1984年前后,北京、上海和南京等地先后引进了国外年前后,北京、上海和南京等地先后引进了国外的机械式顶管设备。同时也引进了一些顶管技术理论及施的机械式顶管设备。同时也引进了一些顶管技术理论及施工管理经验,使我国的顶管技术开始跃上一个新台阶。诸工管理经验,使我国的顶管技
5、术开始跃上一个新台阶。诸如土压平衡理论、泥水平衡理论、顶管接口型式及制管新如土压平衡理论、泥水平衡理论、顶管接口型式及制管新技术等资料的引入技术等资料的引入 近近20年来,我国的顶管技术水平有了长足的发展,年来,我国的顶管技术水平有了长足的发展,并在大直径、长距离顶管技术方面处于领先地位。并在大直径、长距离顶管技术方面处于领先地位。顶管施工工法工艺选择及实施顶管施工顶管施工根据施工方法的不同,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、挤压式和网格式等;封闭式顶管掘进机有土压平衡、泥水平衡、混合型等型式。82术语2.0.7超长距离顶管一次顶进长度大于1000
6、m的顶管。2.0.8导轨顶管工程初始导向和管段拼接用的轨道。2.0.9穿墙孔顶管机进出工作井(接收井)的洞门。2.0.10出洞顶管机由工作井进入土体向前顶进的过程。2.0.11进洞顶管机向前顶进进入接收井的过程。92术语2.0.1顶管依靠千斤顶和反力墙,将管道在地下逐节顶进的施工工艺。2.0.2顶管机安装在管道前端用于掘进、出泥和导向的顶管机械。2.0.3工作井顶管设备安装及用于始发的地下作业空间。2.0.4接收井接收顶管机的地下作业空间。2.0.5小直径顶管内径600mm1200mm的顶管。2.0.6长距离顶管一次顶进长度500m、-1000m的顶管。102术语2.0.12反力墙工作井内承受
7、千斤顶顶力的墙体。2.0.13顶管后座千斤顶与反力墙之间的传力装置。2.0.14中继间为增加顶力而设置在管道间的续顶装置。2.0.15特殊管材采用玻璃钢夹砂管及预应力钢筒混凝土结构形式的顶管管材。2.0.16特种顶管使用特殊管材或特殊的施工方法的顶管。112术语2.0.18触变泥浆用于填充顶管和土体之间的空间并起到减阻作用的泥浆材料2.0.19盘根止水采用柔软的线状物(如棉、麻、石棉、石墨等)纺织成条状再浸入复合树脂(或油漫物)而制成的软填料,用于填塞顶管机与井壁的空隙,起到密封止水作用。12 穿墙止水构造(如图)穿墙止水构造(如图)主要由挡环、盘根、轧兰组成。主要由挡环、盘根、轧兰组成。轧兰
8、将盘根压紧后起止水挡土作用。为避免地下水和掘土轧兰将盘根压紧后起止水挡土作用。为避免地下水和掘土大量涌入工作井,应在穿墙管内事先填埋经夯实的黄粘土。大量涌入工作井,应在穿墙管内事先填埋经夯实的黄粘土。挤压切土法泥水平衡工具管正面设刀盘,并在其后设密封舱,在泥水平衡工具管正面设刀盘,并在其后设密封舱,在密封舱内注入稳定正面土体的泥浆,刀盘切下的泥土,密封舱内注入稳定正面土体的泥浆,刀盘切下的泥土,沉在密封舱下部的泥水中而被水力运输管道运至地面沉在密封舱下部的泥水中而被水力运输管道运至地面泥水处理装置。泥水平衡式工具管主要由大刀盘装置、泥水处理装置。泥水平衡式工具管主要由大刀盘装置、纠偏装置、泥水
9、装置、进排泥装置等组成。在前、后纠偏装置、泥水装置、进排泥装置等组成。在前、后壳体之间有纠偏千斤顶,在掘进机上下部安装进、排壳体之间有纠偏千斤顶,在掘进机上下部安装进、排泥管。泥管。泥水平衡式顶管机的结构形式有多种,如刀盘可伸缩泥水平衡式顶管机的结构形式有多种,如刀盘可伸缩的顶管机、具有破碎功能的顶管机、气压式顶管机等。的顶管机、具有破碎功能的顶管机、气压式顶管机等。泥水平衡式顶管机结构及施工泥水平衡式顶管机结构及施工 泥水平衡顶管施工的完整系统由泥水平衡顶管施工的完整系统由顶管机、进排泥系统、泥顶管机、进排泥系统、泥水处理系统、主顶系统、测量系统、起吊系统、供电系统水处理系统、主顶系统、测量
10、系统、起吊系统、供电系统等组等组成。成。刀盘可伸缩式泥水平衡顶管机刀盘可伸缩式泥水平衡顶管机为减少对交通的干扰和避免大开挖,大口径圆形管节在埋深大于3m时,可采用顶管法埋设。一、机头概念机头也可以叫导头或工作管,主要作用是挖掘管节前的土壤,顶管时把管节导入设计位置,起到定向纠偏和埋设管节的作用功能校正挖土方向,挖土,防止管节前土壤坍塌二、工作坑工作坑平面呈矩形,一般沿管道方向较长,深度较深,坑壁支撑,一般采用钢板桩;若竣工后坑位无需覆土,可采用钢筋混凝土沉箱,箱壁应预留位置正确、大小合适的管孔,竣工后沉井可改建成检查井。坑的前后壁在管道顶进时受力巨大,均应加固。工作坑构造和设施12345678
11、9图图7-11 顶进工作井内布置图顶进工作井内布置图1-管节;管节;2-洞口止水系统;洞口止水系统;3-环形顶铁;环形顶铁;4-弧形顶铁;弧形顶铁;5-顶进导轨;顶进导轨;6-主顶油缸;主顶油缸;7-主顶油缸架;主顶油缸架;8-测量系统;测量系统;9-后靠背;后靠背;10-后座墙;后座墙;11-井壁井壁(7)若主顶千斤顶的行程不能一次将管节顶到位时,必须若主顶千斤顶的行程不能一次将管节顶到位时,必须在千斤顶缩回后在中间加在千斤顶缩回后在中间加垫块垫块或几块或几块顶铁顶铁。顶铁有。顶铁有环形环形顶顶铁和铁和弧形弧形或或马蹄形马蹄形顶铁之分。顶铁之分。环形顶铁环形顶铁的内外径与混凝土的内外径与混凝
12、土管的内外径相同,主要作用是管的内外径相同,主要作用是传力传力;弧形和马蹄形顶铁的;弧形和马蹄形顶铁的作用有两个,一是用于作用有两个,一是用于调节调节油缸油缸行程行程与管节长度的不一致,与管节长度的不一致,二是二是传力传力。(a)环形顶铁)环形顶铁 (b)U形顶铁形顶铁 (c)马蹄形顶铁)马蹄形顶铁顶铁的断面形状顶铁的断面形状顶管机操作台顶管机操作台后靠背、千斤顶支架、导轨后靠背、千斤顶支架、导轨千斤顶千斤顶螺旋出土机螺旋出土机顶顶管管配配套套设设备备顶管配套设备送水、排泥泵送水、排泥泵泥浆沉淀池泥浆沉淀池机械切土法机械切土:机械切土:机头设有刀盘而机头设有刀盘而进行机械切土,进行机械切土,边
13、切土边顶进,边切土边顶进,切削下来的土,切削下来的土,用输送机运至用输送机运至工作坑。工作坑。2、管节顶进方向控制在顶管过程中,必须经常观测顶进的管节位置是否符合设计。工作井(工作坑或基坑),按其作用分为工作井(工作坑或基坑),按其作用分为顶进井顶进井(始(始发井)和发井)和接收井接收井两种。顶进井是安放所有顶进设备的两种。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、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、操纵人员的上下挖掘土砂的运出、材
14、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。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。井相比,接收井布置比较简单。工作井及其布置工作井及其布置工作井及其布置工作井及其布置井内布置内容主要包括井内布置内容主要包括前止水墙前止水墙、后座墙后座墙、基础底板、基础底板及
15、及排水井排水井等。后座要有足够的抗压强度,能承受得了等。后座要有足够的抗压强度,能承受得了主顶千斤顶的最大顶力。前止水墙上安装有洞口止水主顶千斤顶的最大顶力。前止水墙上安装有洞口止水圈,以防止地下水土及顶管用润滑泥浆的流失。在顶圈,以防止地下水土及顶管用润滑泥浆的流失。在顶管工作井内,还布置有工具管、环形顶铁、弧形顶铁、管工作井内,还布置有工具管、环形顶铁、弧形顶铁、基坑导轨、主顶千斤顶及千斤顶架、后靠背。其中主基坑导轨、主顶千斤顶及千斤顶架、后靠背。其中主顶千斤顶及千斤顶架的布置尤为重要,主顶千斤顶的顶千斤顶及千斤顶架的布置尤为重要,主顶千斤顶的合力的作用点对于初始顶进的影响比较大。合力的作
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