顶管施工术讲座.ppt

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,*,热忱欢迎,各位领导,、,朋友,莅临指导,！,中铁十局集团有限公司,1,欢迎访问中国中铁股份有限公司,2,顶管工程,程 伟 qq:1120018588,mobile:[phone],顶管施工技术讲座,3,顶管工程技术的发展历史,顶管施工技术,工作井施工技术,顶管管材设计,顶管工程施工机械设备介绍,顶管工地图片,对本工程的建议,结语,主 要 内 容,4,前言,顶管技术的发展历史,顶管施工技术(Pipe jacking)被认为最早应用于罗马时代，在二战中兴起于美国、二战后在欧洲的英国、德国和日本迅速发展在2O世纪的6O和7O年代，顶管施工技术在美国、欧洲、日本得到了较大的改进，奠定了现代顶管施工技术的基础。,顶管技术在中国的发展始于1956的上海。1984年前后，我国的北京、上海、南京等地先后开始引进国外先进的机械式顶管设备，使我国的顶管技术上了一个新台阶。随后进入快速发展阶段。,顶管施工技术发展的主要原因是市场的推动。,5,1 顶管法,顶管法,是修建地下管道和涵洞的重要方法。,1 概述:,顶管施工技术是一种非开挖地下管道施工方法，这种施工方法能很方便的穿越公路、铁路、房屋、河流等铺设地下管道，并且污染小，对交通影响小，开挖土方少，机械化程度高，被认为是一种现代化的管道铺设方法，越来越多的地下管道工程采用这一施工方法。,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.,6,顶管法施工示意图,7,目前广泛采用的三种顶进工法,人工开放式顶进工法,手掘式 挤压式,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,8,9,10,11,顶管法施工主要用于,特殊施工环境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。,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,。,12,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。,13,1.2 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，长距离顶进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,；,14,1.3 顶管工程地质勘察,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,15,2 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,工作坑和接收坑设计,管材设计。,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,16,3)工作井的布设应遵循的条件,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；,工作坑与其周围建（构）筑物要有一定安全距离；,距水、电源较近的地方等。,17,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、SWM工法井和钢板桩。,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。,18,19,一井多用,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。,20,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,）。,21,（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,）；,22,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。,23,2.2,顶管顶力估算的经验公式,R,f,=K f（2 P,V,+2P,H,+P,B,）+P,A,其中：Rf 顶力（吨），K安全系数，f管壁与土间的摩擦系数,P,H,管侧的侧土压力（吨）,P,V,管顶上的垂直土压力（吨），,P,B,全部顶进的管段重量（吨），,P,A,管端部的贯入阻力（吨）,24,顶力计算的理论公式,PV =K,P,HD,外,L,PH =（H+D外/2）D外Ltan,2,（45/2）,PB =GL,PA =R,A,A,其中(根据设计图纸及本工程有关地质资料查得)：KP垂直土压力系数,土的容重(吨/米3),H 管顶覆土深度(米),D,外,管道外径（米），,L 管道顶进最大长度（米），土的内摩擦角，,G 管道单位长度重量（吨/米2），,RA 土贯入阻力（吨/米2），A 管端面积（米,2,）,25,2.3,后背结构及抗力计算,26,27,后背结构设计,本工程采用厚钢板后背（如上图），这种后背设置简单，安装时应满足下列要求:,A.使千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3；,B.后背垫铁可用70mm 钢板。,C.后背井壁后松散砂层灌注水泥砂浆增加土的抗剪强度。,28,后背的抗力计算,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，如坝河地下土质较差，工作井底均为砂土，可采用现场浇灌混凝土挡土墙的措施，还可以采用加大后背墙承压面积、设置挖孔桩等措施。,29,2.4 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,30,各分量计算,31,计算示例,32,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。,33,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；,掌握后背结构及抗力计算,掌握沉井支护工作井承压壁后土体的稳定验算。,34,3 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。,35,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,36,泥水平衡式顶管工具管,设置密封舱,37,泥水平衡式顶管工具管,38,DN2500泥水平衡掘进机头,39,多刀盘,土压平衡式,顶管工具,40,大刀盘土压平衡顶管机,41,主顶设备,42,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,。,43,4 中继环,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。,44,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。,45,4.2 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。,46,4.3 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。,47,5 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；,48,工程实例介绍,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）。,49,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。,50,本讲要点,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；,51,感谢各位领导、专家！,祝各位身体健康,生活愉快!,中铁十局集团有限公司,52,