顶管法的概念、发展由来、施工特点、设备构成及施工的关键技术.docx

问：顶管法的概念、发展由来、施工特点、设备构成及施工的关键技术 答：一、概念隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法在施工时，通过传力顶铁和导向轨道， 用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管压入土层中，同时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，这样将一节节管子顶入，作好接口，建成涵管顶管法特别适于修建穿过已成建筑物、交通线下面的涵管或河流、湖泊 顶管按挖土方式的不同分为机械开挖顶进、挤压顶进、水力机械开挖和人工开挖顶进等二、应用概况与发展方向1、发展过程顶管法施工是继盾构施工之后发展起来的地下管道施工方法；最早于1896年美国北太平洋铁路铺设工程中应用，已有百年历史；20世纪60年代在世界各国推广应用；近20年，日本研究开发土压平衡、水压平衡顶管机等先进顶管机头和工法顶进速度最快：美国1980年，9.5小时顶进49m顶进距离最长：国外首次一次最大顶进距离1200m，1970年，德国汉堡下水道混凝土顶管，直径为2.6m国内创造混凝土顶管世界记录一一次最大顶进距离为2050m，2001浙江嘉兴污水顶管，钢筋砼管直径2m；国内创造钢管顶管世界记录一一一次最大顶进距离为1743m，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；中国从50年代从北京、上海开始试用。

1986年上海穿越黄浦江输水钢质管道，应用计算机控制，激光导向等先进技术，单向顶进距离1120m，顶进轴线精度：左右＜ ±150mm，上下 ＜ ±50mm1981年浙江镇海穿越甬江管道，直径2.6m，单向顶进581m，采用5只中继环，上下左右偏差＜ 10mm2、发展方向(1) 长大距离顶管普通顶管一般距离＜100m，无中继环，(现在某些专家认为可能提高到300m)，长距离顶管＞ 100m，长大距离＞ 1000m2) 大管径顶管过去一般认为顶管最大直径为3m现在日本、德国等国顶管管径可达4〜5m3) 微型管顶管过去顶管管径一般2300mm，目前最小可达75mm顶管按管径分类：大口径：22000mm中口径：1200 〜2000mm小口径：500 〜1200mm微口径：＜500mm(4) 曲线顶管S形曲线、水平与垂直兼有曲线、小曲率半径曲线5) 自动控制自动测量、自动记录、自动纠偏有条件情况应列入方案比较三、 顶管施工特点1、 适用于软土或富水软土层；2、 无需明挖土方，对地面影响小；3、 设备少、工序简单、工期短、造价低、速度快；4、 适用于中型管道（1.5〜2m）管道施工；5、 大直径、超长顶进、纠偏困难。

可穿越公路、铁路、河流、地面建筑物进行地下管道施工四、 顶管施工设备构成构成一顶进设备、掘进机（工具管）、中继环、工程管、排土设备等五部分组成1、 顶进设备主顶进系统——主油缸：2〜4只，行程1.1m,顶力400-1000-2000t/只；单只千斤顶顶力不能过大：千斤顶、管段、后座材料主油泵：32-45-50MPa;操纵台、高压油管顶铁：弥补油缸行程不足，厚度〈油缸行程导轨：顶管导向中继间一中继油缸、中继油泵或主油泵2、 掘进机按挖土方式和平衡土体方式不同分为：手工挖土掘进机、挤压掘进机、气压平衡掘进机、泥水平衡掘进机、土压平衡掘进机工具管一一无刀盘的泥水平衡顶管机又称为工具管，是顶管关键设备，安装在管道最前端，外形与管道相似，结构为为三段双铰管作用：破土、定向、纠偏、防止塌方、出泥等功能组成：冲泥仓（前）、操作室（中）、控制室（后）设水平铰链和上下纠偏油缸，调上下方向（即坡度）；设垂直铰链和水平纠偏油缸，调左右方向（水平曲线）泥浆环控制室左右调节油缸上下调节油缸操作室吸泥管冲泥仓栅格工具管结构3、 中继环顶管阻力正面一不变侧面摩擦力一一随顶进距离增大显然，将长距离顶管分成若干段，在段与段之间设置中继环，接力顶进设备可使后续段只克服顶进管段侧面摩擦力即可。

按自前至后顺序开动中继环油缸，顶进管道可实现长距离顶进中继环一在中继环成环形布置若干中继油缸，油缸行程200mm中继环油缸工作时，后面的管段成了后座，将前面相邻管段推向前方，分段克服侧面摩擦力4、 工程管管道主体一般为圆形，直径多为1.5〜3m长度2-4m国内管道材料类型钢筋砼管：C50以上，应用最多，用于短距下水道中；钢管：列应用第二位，用于自来水、煤气、天然气等长距离顶管；钢管、钢筋砼复合管：外钢内砼，用于超长距顶进；钢管、塑料复合管：外钢内塑，用于强酸性液体及高纯水输送5、 排土设备人工出土——人工挖土时螺旋输送机一土压平衡顶管机吸泥排泥设备一泥水平衡、泥水加气平衡顶管机五、顶管施工技术关键1、 顶力问题：增加中继环和泥浆润滑中继环间距20—200m，越靠近工具管间距越小；泥浆作用：润滑、减沉泥浆材料：膨润土泥浆，稳定、失水少注入孔设置：轴向一工具管相邻3-4节为有孔管，之后每隔2-5节设有孔管环向一周圈均匀设3-4个压浆孔压浆原则：先压后顶，随顶随压，及时补浆2、 方向控制：计算机控制、激光导向或三段双铰管3、 正面土体控制：局部加压（冲泥仓）、泥水平衡、土压平衡顶管机应用顶管设备千斤顶1000t:行程200mm，6.5万元/只，一般两只。

油管20元/m，15KW电动泵1.5万元千斤顶500t:行程200mm，1.8万元/只，一般两只7.5KW电动泵1.5万元。