[PPT]城市地下管道頂管施工

1、頂管法施工頂管法施工 頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的一種土層地下工頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的一種土層地下工程施工方法，主要用于地下進水管、排水管、煤氣管、電程施工方法，主要用于地下進水管、排水管、煤氣管、電訊電纜管的施工。它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、訊電纜管的施工。它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等，是一種等，是一種非開挖非開挖的敷設的敷設地下管道地下管道的施工方法。的施工方法。 地下管線的非開挖施工法主要內(nèi)容包括：地下管線的鋪地下管線的非開挖施工法主要內(nèi)容包括：地下管線

2、的鋪設、更換和修復。設、更換和修復。 先在工作坑內(nèi)設置支座和安裝液壓千斤頂，先在工作坑內(nèi)設置支座和安裝液壓千斤頂，借助主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具借助主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進機從工作坑內(nèi)穿過土層一直推到接收坑管或掘進機從工作坑內(nèi)穿過土層一直推到接收坑內(nèi)吊起，與此同時，緊隨工具管或掘進機后面，內(nèi)吊起，與此同時，緊隨工具管或掘進機后面，將預制的管段頂入地層。將預制的管段頂入地層。 邊邊頂進，頂進， 邊邊開挖地層，開挖地層， 邊邊將管段接長的管道埋設方法。將管段接長的管道埋設方法。 施工時，先制作頂管工作井及接收井，作為施工時，先制作頂管工作井及接收井，作為一段頂管的

3、起點和終點，工作井中有一面或兩面井一段頂管的起點和終點，工作井中有一面或兩面井壁設有預留孔，作為頂管出口，其對面井壁是承壓壁設有預留孔，作為頂管出口，其對面井壁是承壓壁，承壓壁前側(cè)安裝有頂管的千斤頂和承壓墊板壁，承壓壁前側(cè)安裝有頂管的千斤頂和承壓墊板（即鋼后靠），千斤頂將工具管頂出工作井預留孔，（即鋼后靠），千斤頂將工具管頂出工作井預留孔，而后以工具管為先導，逐節(jié)將預制管節(jié)按設計軸線而后以工具管為先導，逐節(jié)將預制管節(jié)按設計軸線頂入土層中，直至工具管后第一節(jié)管節(jié)進入接收井頂入土層中，直至工具管后第一節(jié)管節(jié)進入接收井預留孔，施工完成一段管道。為進行較長距離的頂預留孔，施工完成一段管道。為進行較長距

4、離的頂管施工，可在管道中間設置一至幾個中繼間作為接管施工，可在管道中間設置一至幾個中繼間作為接力頂進，并在管道外周壓注潤滑泥漿。頂管施工可力頂進，并在管道外周壓注潤滑泥漿。頂管施工可用于直線管道，也可用于曲線等管道。用于直線管道，也可用于曲線等管道。1-預制的混凝土管；預制的混凝土管；2-運輸車；運輸車；3-扶梯；扶梯；4-主頂油泵；主頂油泵；5-行車；行車；6-安全護欄；安全護欄；7-潤潤滑注漿系統(tǒng)；滑注漿系統(tǒng)； 8-操縱房；操縱房；9-配電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)；10-操縱系統(tǒng)；操縱系統(tǒng)；11-后座；后座；12-測量系統(tǒng)；測量系統(tǒng)；13-主頂油缸；主頂油缸；14-導軌；導軌；15-弧形頂鐵；弧形頂

5、鐵；16-環(huán)形頂鐵；環(huán)形頂鐵；17-已頂入的混凝土管；已頂入的混凝土管；18-運土車；運土車；19-機頭機頭 頂管施工技術(shù)最早始于頂管施工技術(shù)最早始于18961896年美國的北太平洋年美國的北太平洋鐵路鋪設工程的施工中。鐵路鋪設工程的施工中。19481948年日本第一次采年日本第一次采用頂管施工方法，在尼崎市的鐵路下頂進了一用頂管施工方法，在尼崎市的鐵路下頂進了一根內(nèi)徑根內(nèi)徑600mm600mm的鑄鐵管，頂距只在的鑄鐵管，頂距只在6 6米。米。 歐洲發(fā)歐洲發(fā)達國家最早開發(fā)應用頂管法，達國家最早開發(fā)應用頂管法，19501950年前后，英、年前后，英、德、日等國家相繼采用。德、日等國家相繼采用。

6、我國較早的頂管施工約在上世紀我國較早的頂管施工約在上世紀5050年代，初期年代，初期主要是手掘式頂管，設備也較簡陋。我國頂管主要是手掘式頂管，設備也較簡陋。我國頂管技術(shù)真正較大的發(fā)展是從上世紀技術(shù)真正較大的發(fā)展是從上世紀8080年代中期開年代中期開始。始。19881988年上海研制成功我國第一臺土壓平衡年上海研制成功我國第一臺土壓平衡掘進機。掘進機。 隨著時間的推移，頂管技術(shù)也與時俱進隨著時間的推移，頂管技術(shù)也與時俱進地得到迅速發(fā)展。主要體現(xiàn)在以下方面：地得到迅速發(fā)展。主要體現(xiàn)在以下方面： 一次連續(xù)頂進的距離一次連續(xù)頂進的距離：越來越長：越來越長 頂管直徑頂管直徑：向大小直徑兩個方向發(fā)展：向大

7、小直徑兩個方向發(fā)展 管材管材：鋼筋混凝土管、鋼管、玻璃鋼頂管：鋼筋混凝土管、鋼管、玻璃鋼頂管 挖掘技術(shù)挖掘技術(shù)：機械化程度越來越高：機械化程度越來越高 頂管線路的曲直度頂管線路的曲直度：曲線形狀越來越復雜，：曲線形狀越來越復雜，曲率半徑越來越小。曲率半徑越來越小。 按所頂進的管子口徑大小分按所頂進的管子口徑大小分：大口徑、中口徑、?。捍罂趶?、中口徑、小口徑和微型頂管四種。大口徑多指口徑和微型頂管四種。大口徑多指2m2m以上的頂管，以上的頂管，人可以在其中直立行走。中口徑頂管的管徑多為人可以在其中直立行走。中口徑頂管的管徑多為1.21.21.8m1.8m，人在其中需彎腰行走，大多數(shù)頂管為，人在其

8、中需彎腰行走，大多數(shù)頂管為中口徑頂管。小口徑頂管直徑為中口徑頂管。小口徑頂管直徑為5005001000mm1000mm，人，人只能在其中爬行，有時甚至爬行都比較困難。微型只能在其中爬行，有時甚至爬行都比較困難。微型頂管的直徑通常在頂管的直徑通常在400mm400mm以下，最小的只有以下，最小的只有75mm75mm。 按一次頂進的長度（按一次頂進的長度（指頂進工作坑和接收工作坑之指頂進工作坑和接收工作坑之間的距離間的距離）分：）分：普通距離頂管和長距離頂管。頂進普通距離頂管和長距離頂管。頂進距離長短的劃分目前尚無明確規(guī)定，過去多指距離長短的劃分目前尚無明確規(guī)定，過去多指100m100m左右的頂管

9、。目前，千米以上的頂管已屢見不鮮，左右的頂管。目前，千米以上的頂管已屢見不鮮，可把可把500m500m以上的頂管稱為長距離頂管。以上的頂管稱為長距離頂管。 按頂管機的類型分按頂管機的類型分：手掘式人工頂管、擠壓頂管、：手掘式人工頂管、擠壓頂管、水射流頂管和機械頂管（水射流頂管和機械頂管（泥水式、泥漿式、土壓式、泥水式、泥漿式、土壓式、巖石式巖石式 ）。手掘式頂管的推進管前只是一個鋼制）。手掘式頂管的推進管前只是一個鋼制的帶刃口的管子（稱為工具管），人在工具管內(nèi)的帶刃口的管子（稱為工具管），人在工具管內(nèi)挖土。掘進機頂管的破土方式與盾構(gòu)類似，也有挖土。掘進機頂管的破土方式與盾構(gòu)類似，也有機械式和半

10、機械式之分。機械式和半機械式之分。 按管材分按管材分：鋼筋混凝土頂管、鋼管頂管、以及其：鋼筋混凝土頂管、鋼管頂管、以及其他管材的頂管。他管材的頂管。 按頂進管子軌跡的曲直分按頂進管子軌跡的曲直分：直線頂管和曲線頂管。：直線頂管和曲線頂管。 工作井（工作坑或基坑），按其作用分為工作井（工作坑或基坑），按其作用分為頂進井頂進井（始（始發(fā)井）和發(fā)井）和接收井接收井兩種。頂進井是安放所有頂進設備的兩種。頂進井是安放所有頂進設備的場所，也是頂管掘進機的始發(fā)場所，是承受主頂油缸場所，也是頂管掘進機的始發(fā)場所，是承受主頂油缸推力的反作用力的構(gòu)筑物，供工具管出洞、下管節(jié)、推力的反作用力的構(gòu)筑物，供工具管出洞、

11、下管節(jié)、挖掘土砂的運出、材料設備的吊裝、操縱人員的上下挖掘土砂的運出、材料設備的吊裝、操縱人員的上下等使用。在頂進井內(nèi)，布置主頂千斤頂、頂鐵、基坑等使用。在頂進井內(nèi)，布置主頂千斤頂、頂鐵、基坑導軌、洞口止水圈以及照明裝置和井內(nèi)排水設備等。導軌、洞口止水圈以及照明裝置和井內(nèi)排水設備等。在頂進井的地面上，布置行車或其他類型的起吊運輸在頂進井的地面上，布置行車或其他類型的起吊運輸設備。接收井是接收頂管機或工具管的場所，與工作設備。接收井是接收頂管機或工具管的場所，與工作井相比，接收井布置比較簡單。井相比，接收井布置比較簡單。123456789頂進工作井內(nèi)布置圖頂進工作井內(nèi)布置圖1-1-管節(jié)；管節(jié)；2

12、-2-洞口止水系統(tǒng)；洞口止水系統(tǒng)；3-3-環(huán)形頂鐵；環(huán)形頂鐵；4-4-弧形頂鐵；弧形頂鐵；5-5-頂進導軌；頂進導軌；6-6-主頂油缸；主頂油缸；7-7-主頂油缸架；主頂油缸架；8-8-測量系統(tǒng)；測量系統(tǒng)；9-9-后靠背；后靠背；10-10-后座墻；后座墻；11-11-井壁井壁 在市政工程建設中，長距離管道的敷設是其重要的在市政工程建設中，長距離管道的敷設是其重要的工作內(nèi)容。隨著頂管技術(shù)應用的推廣，研究敷設長工作內(nèi)容。隨著頂管技術(shù)應用的推廣，研究敷設長距離管道工藝技術(shù)已成為引人注目的課題。距離管道工藝技術(shù)已成為引人注目的課題。 長距離管道的主要困難是，設置在頂進坑內(nèi)的主千長距離管道的主要困難是

13、，設置在頂進坑內(nèi)的主千斤頂?shù)耐祈斄τ邢蓿蛔阋钥朔艿篱L距離頂進時斤頂?shù)耐祈斄τ邢?，不足以克服管道長距離頂進時遇到的總阻力。希望增加頂管單程頂進的長度時，遇到的總阻力。希望增加頂管單程頂進的長度時，需要采取相關的措施，如增加主千斤頂?shù)捻斄?、減需要采取相關的措施，如增加主千斤頂?shù)捻斄?、減少管道周邊與地層的摩擦力、中途設置輔助千斤頂少管道周邊與地層的摩擦力、中途設置輔助千斤頂（中繼環(huán)）、減小頂管承受的正面阻力等。目前在（中繼環(huán)）、減小頂管承受的正面阻力等。目前在發(fā)展長距離頂管技術(shù)的過程中，發(fā)展長距離頂管技術(shù)的過程中，減摩減摩和和設置中繼環(huán)設置中繼環(huán)兩項措施已得到較多研究，并已成為成熟的技術(shù)。兩項措

14、施已得到較多研究，并已成為成熟的技術(shù)。 為了適應長距離頂進管道的需要，研制了中繼環(huán)為了適應長距離頂進管道的需要，研制了中繼環(huán)（又稱中繼間、中間站）。即在管道頂進的中途（又稱中繼間、中間站）。即在管道頂進的中途設置輔助千斤頂，靠輔助千斤頂提供的動力繼續(xù)設置輔助千斤頂，靠輔助千斤頂提供的動力繼續(xù)頂進管段，延長頂管的頂進長度，滿足敷設長距頂進管段，延長頂管的頂進長度，滿足敷設長距離管道的需要。離管道的需要。 采用中繼環(huán)時，管道沿全長分成若干段，在段與采用中繼環(huán)時，管道沿全長分成若干段，在段與段之間設置中繼環(huán)。中繼環(huán)是一個由鋼材制成的段之間設置中繼環(huán)。中繼環(huán)是一個由鋼材制成的圓環(huán)，內(nèi)壁上設置有一定數(shù)量

15、的短行程千斤頂，圓環(huán)，內(nèi)壁上設置有一定數(shù)量的短行程千斤頂，產(chǎn)生的推頂力可用于推進中繼環(huán)前方的管道。產(chǎn)生的推頂力可用于推進中繼環(huán)前方的管道。增設中繼環(huán)（間）增設中繼環(huán)（間）中繼環(huán)示意圖中繼環(huán)示意圖 鋼筋混凝土管節(jié)的接口有平口、企口和承口三種類型。管節(jié)類型不鋼筋混凝土管節(jié)的接口有平口、企口和承口三種類型。管節(jié)類型不同，止水方式也不同。同，止水方式也不同。（1 1）平口管接口及止水）平口管接口及止水平口管用平口管用“T”T”形鋼套環(huán)接口，把兩只管子連接在一起，在混凝土管形鋼套環(huán)接口，把兩只管子連接在一起，在混凝土管和鋼套環(huán)中間安裝有和鋼套環(huán)中間安裝有2 2根齒形橡膠圈止水。根齒形橡膠圈止水。（2 2

16、）企口接口及防水）企口接口及防水企口管用企口式接口，用企口管用企口式接口，用1 1根根“q”q”形橡膠圈止水。形橡膠圈止水。止水圈右邊腔內(nèi)有硅油，在兩管節(jié)對接連接過止水圈右邊腔內(nèi)有硅油，在兩管節(jié)對接連接過程中，充有硅油的一腔會翻轉(zhuǎn)到橡膠體的上方程中，充有硅油的一腔會翻轉(zhuǎn)到橡膠體的上方及左邊，增強了止水效果。及左邊，增強了止水效果。 （a a）企口形管及其接口）企口形管及其接口 （b b）“q”q”形橡膠止水圈形橡膠止水圈（3 3）承口接口及防水）承口接口及防水承口管用承口管用“F”F”形套環(huán)接口，接口處用形套環(huán)接口，接口處用1 1根齒形橡膠圈止根齒形橡膠圈止水。水。F F形接口管是最為常用的一

17、種管節(jié)。它把形接口管是最為常用的一種管節(jié)。它把“T”T”形形鋼套環(huán)的前面一半埋入混凝土管中就變成了鋼套環(huán)的前面一半埋入混凝土管中就變成了“F”F”形接形接口。為防止鋼套環(huán)與混凝土結(jié)合面滲漏，在該處設了口。為防止鋼套環(huán)與混凝土結(jié)合面滲漏，在該處設了一個遇水膨脹的橡膠止水圈。一個遇水膨脹的橡膠止水圈。 鋼管是用一定厚度的鋼板先卷成圓筒，再焊成鋼管是用一定厚度的鋼板先卷成圓筒，再焊成竹節(jié)，鋼管兩管節(jié)之間采用焊接連接，其整體竹節(jié)，鋼管兩管節(jié)之間采用焊接連接，其整體性好，不易產(chǎn)生滲漏水。為保證焊接牢靠，將性好，不易產(chǎn)生滲漏水。為保證焊接牢靠，將管節(jié)端口按一定角度坡口后再焊接。常用的接管節(jié)端口按一定角度坡

18、口后再焊接。常用的接口形式有兩種：單邊口形式有兩種：單邊V V型坡口；型坡口；K K型坡口。單邊型坡口。單邊V V型坡口適用于人員無法進入的小口徑管，采型坡口適用于人員無法進入的小口徑管，采用單邊坡口和單面焊接；用單邊坡口和單面焊接；K K型坡口雙面成型的型坡口雙面成型的焊接工藝，即管內(nèi)外均需焊接，適用于口徑較焊接工藝，即管內(nèi)外均需焊接，適用于口徑較大的管道中。大的管道中。鋼管頂管的接口形式鋼管頂管的接口形式圖圖7-21 坡口型式坡口型式 盾構(gòu)法和頂管法的主要異同點：盾構(gòu)法和頂管法的主要異同點： 相同點：相同點：（1 1）二者都屬于暗挖法施工大口徑（）二者都屬于暗挖法施工大口徑（900900）

19、地下工程）地下工程的主要施工方法。的主要施工方法。（2 2）二者都要開挖工作基坑（工作井和接收井）。）二者都要開挖工作基坑（工作井和接收井）。（3 3）二者工作面的開挖方法，出、進洞施工技術(shù)基本相）二者工作面的開挖方法，出、進洞施工技術(shù)基本相似。似。（4 4）二者都要注意接縫防水處理、地表沉降控制、周邊）二者都要注意接縫防水處理、地表沉降控制、周邊環(huán)境保護等問題，都要進行注壓漿。環(huán)境保護等問題，都要進行注壓漿。不同點：不同點：（1 1）盾構(gòu)法的）盾構(gòu)法的襯砌襯砌為管片，且每環(huán)管片要在盾構(gòu)機的盾尾進行拼裝，為管片，且每環(huán)管片要在盾構(gòu)機的盾尾進行拼裝，拼裝好后一般不會再移動；頂管法的襯砌為管節(jié)，且每環(huán)管節(jié)是拼裝好后一般不會再移動；頂管法的襯砌為管節(jié)，且每環(huán)管節(jié)是一次預制成功的，由頂進裝置依次頂進，