管道顶进施工学习教案.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,#,单击此处编辑母版标题样式,会计学,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,会计学,1,管道(gundo)顶进施工,第一页，共98页。,随着时间的推移，顶管技术也与时俱进地得到迅速发展。主要体现在以下方面：,一次连续顶进的距离：越来越长,顶管直径：向大小直径两个方向发展,管材：钢筋混凝土管、钢管、玻璃钢顶管,挖掘技术：机械化程度越来越高,顶管线路的曲直度：曲线(qxin)形状越来越复杂，曲率半径越来越小。,第1页/共97页,第二页，共98页。,顶进工法的类型(lixng),人工开放式顶进工法,手掘式 挤压(j y)式,泥水平衡封闭式顶进工法,网格水冲式 刀盘掘进式 岩盘破碎式,土压平衡封闭式顶进工法,大刀盘式 多刀盘式,第2页/共97页,第三页，共98页。,第3页/共97页,第四页，共98页。,第4页/共97页,第五页，共98页。,第5页/共97页,第六页，共98页。,顶管法的应用(yngyng),特殊施工环境条件下的管道工程：,穿越江河、湖泊、港湾水体(shu t)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。,埋深较深(深度大于4米以上),开槽明埋施工造价较高的工程等。,第6页/共97页,第七页，共98页。,顶管法施工(sh gng)关键技术,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(gngzu)；,顶力大小及方向：管尾顶进方式，顶进距离必然受到限制，长距离顶进一般采用中继环接力；,工具管开挖面正面土体的稳定性；,承压壁后靠结构及土体的稳定性；,第7页/共97页,第八页，共98页。,顶管工程地质勘察(knch),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(yl),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,第8页/共97页,第九页，共98页。,顶管工程设计,双向顶进,工法选择及顶管机选型；,工作井设置；,顶管顶力估算；,承压壁后靠结构(jigu)及土体的稳定验算；,工作坑和接收坑设计；,管材设计。,单向(dn xin)顶进,第9页/共97页,第十页，共98页。,手掘式顶管施工是最早发展起来的一种顶管施工方式。在特定(tdng)的土质条件下和采用一定的辅助施工措施后具有施工操作简便、设备少、施工成本低、施工进度快等优点，至今仍被广泛采用。,顶管机及其选型,手掘式顶管机,手掘式顶管机也即是非机械的开放式(或敞口式)顶管机，适用于能自稳的土体中。在顶管的前端装有工具(gngj)管，施工时，采用手工的方法来破碎工作面的土层，破碎辅助工具(gngj)主要有镐、锹以及冲击锤等。如果在含水量较大的砂土中，需采用降水等辅助措施。,第10页/共97页,第十一页，共98页。,一段式工具管与砼管结合不太可靠，易产生渗漏现象；发生偏斜时纠偏(ji pin)效果不好；千斤顶直接顶在砼管上，管节容易损坏。,前段壳体,纠偏油缸,后段壳体,手掘式顶管机主要由切土刃角、纠偏装置、承插口等组成。所用(su yn)的工具管有一段式和两段式。,两段式工具馆前后(qinhu)两段之间安装有纠偏油缸，后壳体与后面的正常管节连接在一起。,第11页/共97页,第十二页，共98页。,手掘式顶管施工(sh gng)的优缺点,优点(yudin)：,具有顶管施工的所有优点(yudin)。,工作坑占用场地小。,设备简单、技术难度低，易于推广。,缺点：,对不同地质条件有很大的局限性。,顶进面土压不能平衡，容易塌方。,劳动强度大，施工进度慢。,第12页/共97页,第十三页，共98页。,泥水(n shu)平衡式顶管机,泥水(n shu)平衡顶管机是指采用机械切削泥土、利用泥水(n shu)压力来平衡地下水压力和土压力、采用水力输送弃土的泥水(n shu)式顶管机，是当今生产的比较先进的一种顶管机。泥水(n shu)平衡式顶管机按平衡对象分有两种：,泥水(n shu)仅起平衡地下水的作用，土压力则由机械方式来平衡；,泥水(n shu)同时具有平衡地下水压力和土压力的作用。,第13页/共97页,第十四页，共98页。,泥水平衡式顶管机结构(jigu)及施工,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，沉在密封舱下部(xi b)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、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(xi b)安装进、排泥管。,第14页/共97页,第十五页，共98页。,DN2500,泥水(n shu)平衡掘进机头,第15页/共97页,第十六页，共98页。,泥水平衡顶管施工的完整(wnzhng)系统由顶管机、进排泥系统、泥水处理系统、主顶系统、测量系统、起吊系统、供电系统等组成。泥水平衡顶管施工与其它形式的顶管相比，增加了进排泥和泥水处理系统。,第16页/共97页,第十七页，共98页。,优点：,适用的土质范围较广，尤其适用于施工难度极大的粉砂质土层中；,可保持挖掘面的稳定，对周围土层的影响小，地面变形小；,较适宜于长距离顶管施工；工作井内作业环境好且安全；,可连续出土，施工进度快。,缺点：,施工场地(chngd)大，设备费用高，需在地面设置泥水处理、输送装置；,机械设备复杂，且各系统间相互连锁，一旦某一系统故障，必须全面停止施工。,泥水平衡(pnghng)式顶管施工的优缺点,第17页/共97页,第十八页，共98页。,土压平衡(pnghng)式顶管机,土压平衡顶管机由土压平衡盾构机移植而来，其平衡原理与盾构相同。与泥水顶管施工相比，最大的特点是排出的土或泥浆一般不需再进行二次处理，具有刀盘切削土体、开挖面土压平衡、对土体扰动小、地面和建筑的沉降较小等特点。,按泥土(nt)仓中所充的泥土(nt)类型分，有泥土(nt)式、泥浆式和混合式三种；,按刀盘形式分，有带面板刀盘式和无面板刀盘式；,按有无加泥功能分，有普通式和加泥式；,从刀盘的机械传动方式分，有中心传动式、中间传动式和周边传动式；,按刀盘的多少分，有单刀盘式和多刀盘式。,第18页/共97页,第十九页，共98页。,优点:,适用的土质范围广,从软黏土到砂砾土都能适用,是一种全土质的顶管掘进机,能保持挖掘面稳定,地面变形极小,施工时的覆土可很浅,是其他形式的顶管机无法做到的(覆土太浅时,手掘式顶管地面易塌陷,泥水(n shu)式和气压式顶管则易冒顶和跑气).弃土运输处理方便,作业环境好.,缺点:,在砂砾层和粘粒含量少的砂层中施工时,必须采用添加剂改良土体.,土压平衡(pnghng)式顶管施工的优缺点,第19页/共97页,第二十页，共98页。,单刀盘式（DK型）顶管机,单刀盘式土压平衡顶管机是日本在上世纪70年代初期开发的，它具有广泛的适应性、高度的可靠性和先进(xinjn)的技术性。又称为泥土加压式顶管机，由刀盘及驱动装置、前壳体、纠偏油缸组、刀盘驱动电机、螺旋输送机、操纵台、后壳体等组成。适用于1.23.0m口径的混凝土管施工，在软土、硬土中都可采用，并且可与盾构机通用，可在覆土厚度为0.8倍管道外径的浅埋土层中施工。,第20页/共97页,第二十一页，共98页。,大刀(d do)盘土压平衡顶管机,第21页/共97页,第二十二页，共98页。,多刀盘式（DT型）顶管机,这是一种非常适用于软土的顶管机，四把切削搅拌刀盘对称地安装在前壳体的隔仓板上，伸入到泥土仓中。隔仓板把前壳体分为左右两仓，左仓为泥土仓，右仓为动力仓。螺旋输送机按定的倾斜角度安装在隔仓板上，螺杆是悬臂式，前端伸入到泥土仓中。前后壳体之间有呈井字形布置(bzh)的四组纠偏油缸联接。,小刀盘,螺旋出土机,纠偏千斤顶,第22页/共97页,第二十三页，共98页。,多刀盘式（,DT,型）顶管机,第23页/共97页,第二十四页，共98页。,工作(gngzu)井及其布置,工作井（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(cilio)设备的吊装、操纵人员的上下等使用。,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。,第24页/共97页,第二十五页，共98页。,工作井的布设(b sh)应遵循的条件,工作坑是顶管施工的顶进工作场所。其位置可根据以下条件确定:,根据管线设计，工作坑可选在检查井处；,单向顶进时，应选在管道下游端，以利排水；,考虑地形和土质情况,有无可利用的原土后背；,工作坑与可能穿越的建筑物要有一定安全距离；,工作坑与其(yq)周围建（构）筑物要有一定安全距离；,距水、电源较近的地方等。,第25页/共97页,第二十六页，共98页。,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(ciyng)钢筋混凝土沉井、SWM工法井和钢板桩。,管径1.8m或顶管埋深5.5m时普遍采用(ciyng)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(ciyng)双向顶进；,采用(ciyng)钢板桩支护工作井时，一般采用(ciyng)单向顶进。,顶进工作(gngzu)井,第26页/共97页,第二十七页，共98页。,第27页/共97页,第二十八页，共98页。,顶进工作(gngzu)井的井内布置,1,2,3,4,5,6,7,8,9,顶进工作井内布置图,1-管节；2-洞口止水系统(xtng)；3-环形顶铁；4-弧形顶铁；5-顶进导轨；6-主顶油缸；7-主顶油缸架；8-测量系统(xtng)；9-后靠背；10-后座墙；11-井壁,井内布置(bzh)内容主要包括前止水墙、后座墙、基础底板、排水井，以及工具管、环形顶铁、弧形顶铁、基坑导轨、主顶千斤顶及千斤顶架、后靠背等。其中主顶千斤顶及千斤顶架的布置(bzh)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。,第28页/共97页,第二十九页，共98页。,后座墙是把主顶油缸推力的反力传递到工作坑后部土体中去的墙体，是主推千斤顶的支承结构。,沉井工作坑中，后座墙一般就是工作井的后方井壁。,钢板桩工作坑中，须在工作坑内的后方与钢板桩之间浇筑一座与工作坑宽度相等的、厚度为0.5-1.0m的、其下部最好(zu ho)能插入到工作井底板以下0.5-1.0m的钢筋混凝土墙，目的是使推力的反力能比较均匀地作用到土体中去。,注意后座墙的平面一定要与顶进轴线垂直。,后座墙,第29页/共97页,第三十页，共98页。,后靠背是靠主顶千斤顶尾部的厚铁板(ti bn)或钢结构件，称之为钢后靠，其厚度在300mm左右。钢后靠的作用是尽量把主顶千斤顶的反力分散开来，防止将混凝土后座压坏。,后背结构(jigu),第30页/共97页,第三十一页，共98页。,第31页/共97页,第三十二页，共98页。,后背的抗力(kn l)计算,管子在顶进过程中受到的全部阻力，都通过千斤顶传递给后背墙。所以后背墙必须有足够的稳定性。,为了保证顶进质量和施工安全，应进行后背的强度和刚度计算。根据顶进需要的总顶力，运用朗肯土压力公式核算后背受力及挡桩的长度，使土体所受的力小于土壤的允许承载力。,后背墙稳定性验算：r*(+/2)*,式中:后背墙承载能力（）；,后背墙的宽度（）；,后背墙的高度（）；,后背墙至地面高度（）；,土的容量（/）；,r被动土压力系数。,后背墙的土坑系数。,在设计后背墙时RT，安全系数应在1.2 倍以上。当RT 时，需做后背墙加固措施，如浇灌(jiogun)混凝土挡土墙、加大后背墙承压面积、设置挖孔桩等措施。,第32页/共97页,第三十三页，共98页。,工作井的洞口应进行防水处理，设置止水圈(shu qun)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。,防水(fn shu)构造,第33页/共97页,第三十四页，共98页。,顶进导轨由两根平行的轨道所组成，其作用是使管节在工作井内有一个较稳定的导向，引导管节按设计的轴线顶入土中，同时(tngsh)使顶铁能在导轨面上滑动。在钢管顶进过程中，导轨也是钢管焊接的基准装置。,顶进导轨,第34页/共97页,第三十五页，共98页。,主顶装置(zhungzh)由主顶油缸、主顶油泵和操纵台及油管等四部分构成。主顶千斤顶沿管道中心按左右对称布置。常用的压力在3242MPa之间，高的可达50MPa。在管径比较大的情况下，主顶油缸的合力中心应比管节中心低5的管内径左右。,主顶设备(shbi),第35页/共97页,第三十六页，共98页。,若采用(ciyng)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。顶铁有环形顶铁和弧形或马蹄形顶铁之分。,环形顶铁：其内外径与混凝土管的内外径相同，主要作用(zuyng)是把主顶油缸的推力较均匀地分布在所顶管子的端面上；,顶 铁,环形(hun xn)顶铁,第36页/共97页,第三十七页，共98页。,弧形和马蹄形顶铁的作用：一是用于调节油缸行程与管节长度的不一致；二是把主顶油缸各点的推力比较均匀地传递到环形顶铁上去。,弧形顶铁用于手掘式、土压平衡式等许多(xdu)方式的顶管中，它的开口是向上的，便于管道内出土。,马蹄形顶铁适用于泥水平衡式顶管和土压式中采用土砂泵出土的顶管施工，它的开口方向与弧形顶铁相反，倒扣在基坑导轨上的，主顶油缸回缩以后加顶铁时不需要拆除输土管道。,弧形(h xn)顶铁,马蹄形顶铁,第37页/共97页,第三十八页，共98页。,地表(dbio)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(yxi)。,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。,第38页/共97页,第三十九页，共98页。,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(xwng)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，触变泥浆减阻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。,第39页/共97页,第四十页，共98页。,顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法(fngf)是进行注浆。注浆使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力。,触变泥浆(njing)减阻,第40页/共97页,第四十一页，共98页。,选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要(zhyo)指标为造浆率、失水量和动塑比。,在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。,膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行,压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。在顶进过程中，要经常检查各推进段的浆液形成情况。,施工(sh gng)注意事项,第41页/共97页,第四十二页，共98页。,注浆设备和管路要可靠，具有(jyu)足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而影响注浆效果。,注浆工艺由专人负责，质量员定期检查。,注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相应配。,施工(sh gng)注意事项,第42页/共97页,第四十三页，共98页。,中继环法,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(zhngt)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。,第43页/共97页,第四十四页，共98页。,中继接力(jil)原理,顶进阻力(zl)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(shzh)中继环。中继环是一个由钢材制成的圆环，内壁上设置(shzh)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。,第44页/共97页,第四十五页，共98页。,中继环构造(guzo),短冲程千斤顶组（冲程为150-300mm，规格、性能要求一致）；,液压、电器(dinq)与操纵系统；,壳体和千斤顶紧固件、止水密封圈；,承压法兰片。,第45页/共97页,第四十六页，共98页。,中继环结构(jigu)形式,中继间主要有前加长型T型套环、特殊管、后特殊管和中继间油缸、均压环等组成。,前部是一个与T型套环相类似的密封圈和接口。中继间壳体的前端与 T型套环的一半相似，利用(lyng)它把中继间壳体与混凝土管连接起来。,中继间的后特殊管外则设有两环止水密封圈，使壳体虽在其上来回抽动而不会产生渗漏。,第46页/共97页,第四十七页，共98页。,中继环结构(jigu)形式,1-中继管壳体；2-木垫环；3-均压钢环；4-中继环油缸；5-油缸固定装置；6-均压钢环；7-止水圈(shu qun)；8-特殊管,它主要由前特殊(tsh)管、后特殊(tsh)管和壳体油缸、均压环等组成。,中继环油缸被固定在壳体上，油缸均匀布置在壳体内。油缸两头装有均压钢环，钢环与混凝土管之间有衬垫环。衬垫环多用,20mm,厚的木板做成。,中继油缸为单作用油缸，只有当后一只中继环向前推进时，前一只中继环的油缸才能缩回。,管子顶通后，把中继环油缸拆卸下来，管子可直接合拢。,第47页/共97页,第四十八页，共98页。,中继间的布置要满足顶力的要求，同时使其操作方便、合理，提高顶进速度。,中继环在安放时，第一(dy)只中继环应放在比较前面一些。因为掘进机在推进过程中推力的变化会因土质条件的变化而有较大的变化。所以，当总推力达到中继环总推力4060时，就应安放第一(dy)只中继环，以后，每当达到中继环总推力的7080时，安放一只中继环。,当主顶油缸达到中继环总推力的90时，就必须启用中继环。,中继环的布置(bzh),第48页/共97页,第四十九页，共98页。,中继环推进(tujn),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(tngzh)1#中继环，启动2#中继环工作，直到最后启动工作井千斤顶。,第49页/共97页,第五十页，共98页。,管节接缝(ji fn)的防水,钢筋(gngjn)混凝土管节接缝的防水,钢筋混凝土管节的接口有平口、企口和承口三种类型,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(zhngjin)安装有2根齿形橡胶圈止水。,第50页/共97页,第五十一页，共98页。,（a）企口形(kuxng)管及其接口 （b）“q”形橡胶止水圈,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(fn zhun)到橡胶体的上方及左边，增强止水效果。,钢筋混凝土管节接缝(ji fn)的防水,第51页/共97页,第五十二页，共98页。,承口管接口及防水,承口管用“F”形套环接口，接口处用1根齿形橡胶圈止水(zh shu)。F形接口管是最为常用的一种管节，它把“T”形钢套环的前面一半埋入混凝土管中就变成了“F”形接口。为防止钢套环与混凝土结合面渗漏，在该处设了一个遇水膨胀的橡胶止水(zh shu)圈。,钢筋(gngjn)混凝土管节接缝的防水,第52页/共97页,第五十三页，共98页。,钢管(gnggun)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(hnji)连接，其整体性好，不易产生渗漏水。为保证焊接(hnji)牢靠，将管节端口按一定角度坡口后再焊接(hnji)。,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(jio d)的管道中。,第53页/共97页,第五十四页，共98页。,顶管施工(sh gng)技术,长距离玻璃钢管顶进施工(sh gng),大直径(zhjng)钢管顶进施工,第54页/共97页,第五十五页，共98页。,玻璃钢夹砂管,玻璃纤维增强塑料夹砂管（FRPM），简称玻璃钢夹砂管，是一种新型柔性非金属复合材料管道。具有重量轻、承压能力好、比阻小、无污染、耐腐蚀能力强等特点，且安装(nzhung)方便、使用寿命长、综合费用适中、操作简单、维护成本低等特点，目前极具发展前景。,玻璃钢管道(gundo),玻璃钢管道(gundo)断面结构示意图,第55页/共97页,第五十六页，共98页。,玻璃钢管与混凝土管经济(jngj)技术比较,技术经济性能,玻璃钢顶管,混凝土顶管,耐腐蚀性能,主要材料为高分子成分，能抵抗侵蚀，无需防腐处理,易受酸碱腐蚀，只有在腐蚀性要求不高的情况下无需内外防腐,抗冻性能,柔性管道，具有优异的抗冻性能，,-20,下管道结冰后不会发生冻裂,抗冻性较差，低温下管内容易结冰，发生冻裂,工程寿命,大于,50,年,一般为,15,年,重量,为同等混凝土管道的,1 10,，对地基，吊装、下管机具要求低,自重很重，对地基，吊装设备要求高，软土地基下，易栽头且纠偏困难,强度,顶管压缩强度高，管道不易破坏，管端压缩强度可达,100MPa,管端压缩强度约为,55MPa,单次顶进长度,外表光滑、顶力小，土壤内聚力对其几乎不起作用，几乎不存在抱管、死管现象，单次顶进长度长，对顶进设备要求低,顶管在故障停顿时，因土壤内聚力发生抱管，使顶力成倍增加，单次顶进长度短,抗不均匀沉降性能,柔性管道，对周围土壤要求低，抗不均匀沉降性能高,地质情况变化时易产生不均与沉降，造成混凝土顶管断裂、密封接头拔出等致命情况,纠偏性能,几乎不产生扭转错位，容易做到直线顶进，纠偏时一般的纠偏方法即可纠正，操作简便,因自重大，顶进时很难做到直线顶进，且常发生栽头现象，一般纠偏方法很难纠正，施工复杂,水力性能及能耗,粗糙系数为,0.0084,，水力性能良好，经济效益显著,粗糙系数,0.013,，同等输水量下管径加大，能耗较高,第56页/共97页,第五十七页，共98页。,玻璃钢管与混凝土管过流能力(nngl)比较,同公称直径、近似顶力两种管材(un ci)的壁厚、质量、流量比较见下表,公称直径,DN,管材,外径（,mm,）,壁厚（,mm,）,质量（,kgm,）,允许顶力（,kN,）,流量比（）,1000,混凝土顶管,1240,120,1013,2345,100,缠绕玻璃钢顶管,1076,38,240,2478,155,1200,混凝土顶管,1480,140,1414,3506,100,缠绕玻璃钢顶管,1292,46,349.1,3601,155,1400,混凝土顶管,1720,160,1882,4900,100,缠绕玻璃钢顶管,1510,55,487.4,5028,155,1600,混凝土顶管,1940,170,2269,6023,100,缠绕玻璃钢顶管,1722,61,617,6366,155,1800,混凝土顶管,2180,190,2851,7813,100,缠绕玻璃钢顶管,1941,70.5,803,8285,155,2000,混凝土顶管,2420,210,3499,9836,100,缠绕玻璃钢顶管,2158,79,1000,10320,155,第57页/共97页,第五十八页，共98页。,工程(gngchng)案例（一）,工程简介,南洲路污水主干(zhgn)管是广州市沥窖污水处理厂厂外收集系统的关键工程,管道起点在广州大道南洲路口立交处,止点在沥窖污水处理厂厂内提升泵房,全长4858m,平面走向呈L形,其中在规划南洲路段长4173m,为东西走向;在厂外西侧规划路上长685m,为南北走向。,第58页/共97页,第五十九页，共98页。,南洲路从广州大道至少管所一段为旧路,路面狭窄,车流、人流密集,该路段是附近沥窖村、小洲村、土华村的进出必经之路,地面标高7.2-7.5m(广州城建高程,以下(yxi)同);,从少管所至沥窖污水处理厂为规划路段,沿线为农田、果树保护区、河涌,地面标高6.5-5.8m,最低点5.6m。,工程(gngchng)环境,第59页/共97页,第六十页，共98页。,工程地质水文(shuwn)条件,根据岩土报告显示(xinsh)，地质情况见下表,淤泥、淤泥质粉细砂层含水量高、孔隙比大、承载力低、厚度大，属典型的软弱土层。设计管道(gundo)主要从淤泥质粉细砂、粉质粘土层中穿越。,场区开阔低平、属珠江三角洲冲积平原,是地下水和地表水的排泄区,地下水丰富,此外,人工填土层还含有限的上层滞水。,第60页/共97页,第六十一页，共98页。,排水设计(shj),地区(dq)平面图,南洲路污水主干管为重力流管道,沿规划南洲路布置,南洲路设计标高约7.88.0m，管道设计埋置深度9.412m。管径有2种规格(gug):,从广州大道规划新光快速路,DN2200玻璃纤维夹砂管(DN2600 钢筋砼管)，长度2145m，流水标高-0.198-1.483m；,从规划新光快速路沥窖污水处理厂，DN2500玻璃纤维夹砂管(DN3000钢筋砼管),长度2713m，流水标高-2.183-3.811m。,第61页/共97页,第六十二页，共98页。,管道(gundo)设计,管材选择,以往顶管管材多采用钢筋混凝土管、钢管。针对该工程情况,如采用钢筋混凝土管,两段管径分别为2600和3000mm，合适的施工机具寥寥无几,设备数量无法满足工期要求;如采用钢管，则对其外表面防腐层保护不利,另外,焊缝数量多,工地焊接时间长,即使加大每节管长也无法满足工期要求；采用玻璃纤维夹砂管,其优点有:水力特性(txng)好、粗糙系数小、管径22002500 即可、顶管设备数量相对较多,耐腐蚀、抗磨损性能好,重量轻、顶力小、施工方便等。,刚度等级,目前玻璃纤维夹砂管行业标准中,无顶管品种,且在环初始挠度的径向变形率数据中,仅规定了10kPa以下管刚度等级，为满足远期规划南洲路车辆、填土等荷载作用下的变形要求,要求管道刚度等级不得小于15kPa。,第62页/共97页,第六十三页，共98页。,管道接头,采用钢套环F型承插接头方式,钢套环起定位作用,增加接头的可靠性及可调性,在钢套环及后续管连接承插段设环型高弹性橡胶圈止水(zh shu),保证两管对接后的封水作用;管壁周边设注浆孔。,接头(ji tu)大样图,管材(un ci)样图,第63页/共97页,第六十四页，共98页。,施工(sh gng)方案优化,根据设计，管道平面位置200250m设一座顶进工作井或接受工作井。顶管机在工作井内向两侧(lin c)接收井顶管，并采用多台顶管机同时作业。,采用泥水平衡顶管机有利于快速穿越淤泥质、淤泥粉质细砂层，同时可满足长距离顶管要求。取最大顶力的75(9000KN)为设计顶力。,顶管最大顶力计算：,顶管阻力包括顶管迎面阻力和管道摩阻力，根据GB50268中第公式计算,顶进阻力，kN 玻璃钢管外径，m,L 管道设计顶进长度，m 平均摩阻力，kN,管道迎面阻力，kN,根据经验，顶进距离为250m时，最大顶力为8700kN 9000kN，满足要求。,第64页/共97页,第六十五页，共98页。,施工(sh gng)关键技术,实验施工阶段,该实验管段全长108m，玻璃钢夹砂管定长为3m，管道内径2270mm，采用定长缠绕工艺。实验表明，平稳顶进过程的实验数据与计算结果基本吻合；顶管机遇障碍或发生偏移时，所测得的数据离散较大。建议施工过程中，管材壁厚适当(shdng)加厚。,沉井施工,始发工作井满足顶管过程中工作井结构的稳定、安全、且截面设计须满足顶管千斤顶、后靠背尺寸要求。本工程工作井采用钢筋混凝土矩形预制结构，采用不排水法下沉，水下混凝土封顶，截面尺寸为9.2m5.5m。井壁开孔须在下沉封顶后、顶管施工时用机械切割，接受工作井做法同始发工作井，直径D=5.0m。施工流程如下：,进出井施工,为防止出现“磕头”现象，对井口5-10m范围局部软弱土体用水泥搅拌桩进行加固，并在顶管过程中，在工作井与管道间设置橡胶止水带。,做垫层,支模,绑扎钢筋,现浇沉井下半部,下沉,接沉井上班部,下沉到位,水下混凝土封底,浇底板,第65页/共97页,第六十六页，共98页。,工程(gngchng)结果,大管径玻璃夹砂管顶管施工(sh gng)创造了一次顶进最长（236m）、顶进速度最快（69md）顶管工程最长（约5km）的当时的国内记录，为玻璃夹砂管的顶管施工(sh gng)提供的宝贵经验。工程竣工后管线运行良好，并获得广州市年度优秀勘察设计一等奖和优质工程奖励。,第66页/共97页,第六十七页，共98页。,工程(gngchng)案例（二）,工程概况,沈阳市崇山路玻璃夹砂管工程，顶管总长度为2151 m，其中顶进直径2100mm玻璃钢夹砂管长为1771m，顶进直径1550 mm 玻璃钢夹砂管长为380 m。由于该工程需在两高架桥桥墩基础间穿越，应保证桥墩与管材之间的最小距离，只有玻璃钢夹砂管内壁光滑，在相同(xin tn)流量条件下，可以缩小管径。,混凝土管腐蚀(fsh),玻璃钢夹砂管结构,第67页/共97页,第六十八页，共98页。,工程设计要点(yodin),沈阳崇山路污水截流干管根据高架桥及立交桥实际情况，分三段设计：,污水截流干管穿越引道：采用玻璃钢夹砂管顶管施工，设计管径2100mm，壁厚48.4mm，坡度0.7，顶管全长477.54m。,污水管渠穿越桥台：两桥桥台处桥墩(qiodn)基础间距为5m，净距为3m桥墩(qiodn)基础深度为8-8.5m，桥墩(qiodn)基础为挖孔桩，设计采用了两根直径1550，壁厚为34.8mm的玻璃夹砂管，管道坡度为0.7，分别穿越桥台，施工方法采用顶管施工法，一次顶进长度最长为50m，顶管全长为380m。,污水管渠穿越桥区：设计采用玻璃夹砂管顶管施工，设计管径为2100mm，壁厚48.4mm，坡度为0.7，顶管全长为1293.46m。,第68页/共97页,第六十九页，共98页。,顶管穿越桥墩(qiodn)基础详图,第69页/共97页,第七十页，共98页。,玻璃钢夹砂管管材的技术(jsh)要求,管材的刚度：规格为DN1550mm、DN2100mm的玻璃钢夹砂管的刚度须10kPa；,管材巴氏硬度40,管道初始挠曲值：管道覆土厚度大于3.5mm时须确保管道埋设后24h之内检测的初始挠曲值2%；,管道渗漏性能：带水施工作业时，须保证管体及连接部位不应有渗漏，须以管道压力等级（本工程顶管为无压管，按无压管的最大承受压力0.25MPa计）的1.5倍水压进行检验；,管道顶进：遇到砂土、淤泥等软土层时管道采用带土顶进作业应保证管道发生偏移的范围15mm；,在顶进过程中，管内运土时玻璃钢夹砂管内壁采取(ciq)的垫层材料应确保管道内壁不受损伤；,管材的使用寿命50年。,第70页/共97页,第七十一页，共98页。,玻璃钢夹砂管顶管生产原材料要求,树脂选材：采用国内名牌厂家生产的机械强度高、耐水性能好的缠绕型间苯不饱和聚脂树脂；,纤维选材&采用国内名牌厂家生产的无碱无捻玻璃纤维直接缠绕纱。,管材连接技术方法(fngf),检查井玻璃钢夹砂短管与管材连接采用同材质平口对接的裱糊连接方式。,第71页/共97页,第七十二页，共98页。,工程(gngchng)结果,沈阳市崇山路污水截流干渠工程(gngchng)历时80d的时间，现已圆满结束，并于2002年9月验收完毕，工程(gngchng)质量达到优良。,崇山路污水截流干渠工程(gngchng)的建成，对完善沈阳市北部排水系统起到了十分重要的作用，同时也为北方地区大型玻璃钢夹砂管顶管工程(gngchng)积累了大量的施工经验。,第72页/共97页,第七十三页，共98页。,顶管施工(sh gng)技术,长距离玻璃钢管顶进施工(sh gng),大直径(zhjng)钢管顶进施工,第73页/共97页,第七十四页，共98页。,工程(gngchng)简介,该工程为上海青草沙源水工程严桥支线输配管线QYZ-C2标，供水规模440万md，采用两根DN3600钢管。管线全线采用顶管施工工艺，顶管井(gunjng)约有57座，管道中心间距7.2m。,第74页/共97页,第七十五页，共98页。,工程(gngchng)简介,J8-J6为工程的最长管段920m，J12-J13顶管段埋深10.5-12.6m，地面情况复杂，顶管主要穿越(chun yu)土层为2层砂质粉土夹淤泥粉质土和层淤泥质黏土。,第75页/共97页,第七十六页，共98页。,顶管机选型,参考同类(tngli)工程经验，选用DN3600大刀盘泥水平衡顶管掘进机，该掘进机具有大扭矩，顶进效率高、沉降控制精度高、操作简便等优点。,DN3600大刀(d do)盘泥水平衡顶管掘进机,第76页/共97页,第七十七页，共98页。,中继间设计,根据(gnj)在黏土层施工经验，拟定每段顶管设置2个中继站，第一套中继间设置在机头后30m，第二套中继间设置在机头后250m。每套中继环安装24只800kN双作用油缸，油缸行程为500mm。,组合(zh)密封中继间示意图,中继间总装(zn zhun)照片,第77页/共97页,第七十八页，共98页。,中继间密封结构,中继间密封结构采用双道径向可调的橡胶密封，另增加两道鹰嘴(yn zu)型橡胶止水圈。,双道径向可调的橡胶密封用于中继间伸缩时密封装置(zhungzh)；,鹰嘴形橡胶止水圈用于顶管结束以后，切割法兰和拆卸两道径向可调的橡胶密封时的临时防水。,第78页/共97页,第七十九页，共98页。,中继间处理(chl)步骤,利用中继间处的预留注浆孔，向中继间内外壳环形间隙中压注双液水泥浆，替换膨润土泥浆并加固土体。注浆要密实均匀，确保中继间外侧被均匀包裹。这一步骤是中继间处理的关键(gunjin)。,切割前段法兰和三角筋板，拆除油缸；,切割中端和后端法兰和三角筋板；,第79页/共97页,第八十页，共98页。,中继间处理(chl)步骤,确定焊缝1的位置(wi zhi)，进行45满焊；,准备好最终补强板，场内卷管后分为若干段，运送至需处理的中继间处备用；,分段切割最终焊缝2，切割一段后，立即将最终补强板按45满焊焊接，同时按45满焊焊接焊缝3；,1,2,3,第80页/共97页,第八十一页，共98页。,下穿建（构）筑物保护措施J12J13顶管短多次下穿五洲大道高架及A20外环主干道，顶管施工(sh gng)影响的建（构）筑物如下：,J12J13井顶管,沿线穿越(chun yu)周边构筑物情况,J12J13井顶管,穿越(chun yu)建筑物平面示意图,第81页/共97页,第八十二页，共98页。,下穿建（构）筑物保护措施,减小地面沉降措施:,选择大刀盘泥水平衡顶管挖掘机：大刀盘泥水平衡顶管掘进机对地表的沉降控制精度最高，效果最好。施工中通过采用信息化手段以优化施工参数，指导施工。,合理应用“触变泥浆套”原理:施工中应特别注意要从出工作(gngzu)井开始压浆，机尾的同步压浆和管道沿线定时补浆