大型頂管施工技術(shù)

大型頂管施工技術(shù)報告人：劉添俊主要內(nèi)容頂管的分類及常用施工方法1頂管作業(yè)的技術(shù)要點2頂管技術(shù)方案的主要內(nèi)容356主要內(nèi)容一、頂管的分類及常用施工方法頂管法施工就是在工作坑內(nèi)借助于頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作井內(nèi)穿過沿線土層進(jìn)入接收井；與此同時，將緊隨其后的管道依次連接并埋設(shè)到這兩個井之間的土層中。主要內(nèi)容一、頂管的分類及常用施工方法

按頂管管徑大小劃分，可分為大口徑頂管、中口徑頂管、小口徑頂管和微型頂管。

大口徑頂管：一般指管徑在2000mm以上的頂管，屬于大型頂管施工。個別最大管徑可達(dá)5000mm，比小型盾構(gòu)還大。

這種頂管，需要大型頂管設(shè)備，管道自重大，配套的起運設(shè)備也大；面對的地層環(huán)境不同，頂進(jìn)時涉及的土層比較復(fù)雜，可能在施工中遇到的干擾也大。

中口徑頂管：一般指管徑在1200-1800mm之間的頂管。這類管徑適合多種用途管道，在頂管中占大多數(shù)。

主要內(nèi)容一、頂管的分類及常用施工方法

按頂管管徑大小劃分，可分為大口徑頂管、中口徑頂管、小口徑頂管和微型頂管。小口徑頂管：一般指管徑在500-1000mm之間的頂管，這類管徑適用性也較廣。微型頂管：一般指管徑在400以下的頂管，甚至最小管徑只有75mm。在燃?xì)?、煤氣管道中用得較多，其頂進(jìn)連接的密封性往往更加重要。

主要內(nèi)容一、頂管的分類及常用施工方法幾種常用的頂管施工工法：1、手掘式推進(jìn)法2、土壓平衡法3、泥水平衡法4、氣壓平衡法5、其他頂管工法

管道頂進(jìn)方法的選擇，應(yīng)根據(jù)管道所處土層性質(zhì)、管徑、地下水、附近地上與地下建筑物、構(gòu)筑物和各種設(shè)施等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。一、頂管的分類及常用施工方法（1）在黏性土或砂性土層，且無地下水影響時，宜采用手掘式或機(jī)械挖掘式頂管法；當(dāng)土質(zhì)為砂礫土?xí)r，可采用具有支撐的工具管或注漿加固土層的措施。（2）在軟土層且無障礙物的條件下，當(dāng)管頂以上土層較厚時，宜采用擠壓式或網(wǎng)格式頂管工法。（3）在黏土層中必須控制地面隆起和沉陷時，宜采用土壓平衡頂管工法。（4）在粉砂土層中且需要控制地面隆起和沉陷時，宜采用加泥式土壓平衡或泥水平衡頂管工法二、頂管作業(yè)的技術(shù)要點（1）頂管的長度

用頂管法施工，隨著頂進(jìn)距離的增大而增大。管徑越大，所受的阻力也越大。頂進(jìn)長度一般為50m-80m。（2）頂管工具的選用所用的千斤頂、高壓油泵系統(tǒng)、頂管機(jī)的規(guī)格、臺數(shù)應(yīng)滿足最大工作壓力。

二、頂管作業(yè)的技術(shù)要點（3）為減少頂管時的阻力，常采用觸變泥漿

使用觸變泥漿一般可以減少頂力30%-50%。觸變泥漿由膨潤土、堿、水按一定比例配制而成，具有良好的穩(wěn)定性、觸變性及潤滑作用。二、頂管作業(yè)的技術(shù)要點（4）中繼間的設(shè)置

所謂“中繼間”，就是當(dāng)頂管段太長或者頂力過大時，為減少頂力可將管道分成數(shù)段，使每一段成為一個獨立的頂進(jìn)單元，在每單元間有可伸縮的工具管，工具管內(nèi)設(shè)置千斤頂及高壓油泵等設(shè)備，前段以后段為后背，分段接力頂進(jìn)。采用中繼接力技術(shù)以后，管道頂進(jìn)長度不在受承壓壁后靠土體極限反推力大小的限制，只要增加中繼環(huán)的數(shù)量，就可增加管道頂進(jìn)的長度。

二、頂頂管作作業(yè)的的技術(shù)術(shù)要點點（5）支承承后背背的要要求后背分分為原原土層層后背背和人人工后后背兩兩種，，一般般土質(zhì)質(zhì)的原原土后后背能能夠承承受的的頂力力為150kPa。后背應(yīng)應(yīng)平整整，使使頂管管的反反作用用力能能夠均均勻地地傳給給后背背。其其必須須具備備足夠夠的強(qiáng)強(qiáng)度和和穩(wěn)定定性，，必須須垂直直于管管道的的頂進(jìn)進(jìn)方向向。對于于頂頂管管工工程程的的施施工工技技術(shù)術(shù)方方案案，，通通常常應(yīng)應(yīng)包包括括以以下下主主要要內(nèi)內(nèi)容容：：（1）施施工工現(xiàn)現(xiàn)場場平平面面布布置置圖圖（2）頂頂進(jìn)進(jìn)方方法法的的選選用用和和頂頂管管段段單單元元長長度度的的確確定定（3）工工作作井井位位置置和和結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)類類型型選選擇擇（4）頂頂管管機(jī)機(jī)頭頭選選型型（5）頂頂力力計計算算和和后后背背設(shè)設(shè)計計（6）工工作作井井頂頂管管洞洞口口的的封封門門設(shè)設(shè)計計（7）定定位位定定向向測測量量及及糾糾偏偏的的方方法法確確定定（8）垂垂直直運運輸輸和和水水平平運運輸輸布布置置（9）減減阻阻措措施施（10）控控制制地地面面隆隆起起及及沉沉降降的的技技術(shù)術(shù)措措施施（11）工工作作井井及及管管線線所所在在軟軟弱弱土土層層的的注注漿漿加加固固（12）質(zhì)質(zhì)量量安安全全技技術(shù)術(shù)保保證證措措施施三、、頂管管技技術(shù)術(shù)方方案案的的主主要要內(nèi)內(nèi)容容三、、頂管管技技術(shù)術(shù)方方案案的的主主要要內(nèi)內(nèi)容容石井井污污水水處處理理系系統(tǒng)統(tǒng)管管網(wǎng)網(wǎng)工工程程———石井井河河上上游游（（均均禾禾涌涌、、夏夏茅茅涌涌））截截污污渠渠箱箱工工程程本本工工程程線線路路全全長長18.2Km。據(jù)鉆鉆孔孔揭揭露露，，該該區(qū)區(qū)段段地地層層按按成成因因類類型型劃劃分分為為：：1人工工填填土土層層、、2沖洪洪積積層層、、3殘積積層層、、4巖石石全全風(fēng)風(fēng)化化帶帶、、5巖石石強(qiáng)強(qiáng)風(fēng)風(fēng)化化帶帶、、6巖石石中中風(fēng)風(fēng)化化帶帶、、7巖石石微微風(fēng)風(fēng)化化帶帶。。采用用泥泥水水平平衡衡機(jī)機(jī)械械頂頂管管施施工工，，頂頂管管管管道道采采用用專專用用頂頂管管鋼鋼管管，，鋼鋼管管壁壁厚厚28mm。井井深深度度在在7-27m之間間，，工工作作井井規(guī)規(guī)格格?10m，數(shù)數(shù)量量有有35座，，接接收收井井規(guī)規(guī)格格?8m，數(shù)數(shù)量量31座，，工工作作井井和和接接收收井井采采用用沉沉井井法法或或逆逆作作法法進(jìn)進(jìn)行行施施工工。。1、頂管管機(jī)機(jī)頭頭選選型型根據(jù)據(jù)場場地地的的地地質(zhì)質(zhì)情情況況，，結(jié)結(jié)合合本本地地區(qū)區(qū)的的頂頂管管施施工工經(jīng)經(jīng)驗驗，，合合理理選選擇擇頂頂管管機(jī)機(jī)頭頭是是保保證證頂頂管管工工程程順順利利施施工工的的關(guān)關(guān)鍵鍵。。同同時時，，應(yīng)應(yīng)詳詳細(xì)細(xì)分分析析頂頂管管機(jī)機(jī)頭頭所所穿穿越越土土層層的的土土性性參參數(shù)數(shù)，，通通過過對對層層參參數(shù)數(shù)分分析析，，進(jìn)進(jìn)一一步步掌掌握握該該頂頂進(jìn)進(jìn)土土層層的的工工程程特特性性。。（1）按按土土的的顆顆粒粒組組成成以以及及塑塑性性指指數(shù)數(shù)所所分分成成的的不不同同類類別別的的土土，，可可對對擬擬頂頂進(jìn)進(jìn)土土層層進(jìn)進(jìn)行行適適當(dāng)當(dāng)選選擇擇，，以以確確定定頂頂管管機(jī)機(jī)頭頭穿穿越越最最容容易易頂頂進(jìn)進(jìn)的的代代表表土土層層作作為為參參照照。。（2）按按照照土土的的有有效效粒粒徑徑和和土土的的滲滲透透系系數(shù)數(shù)等等參參數(shù)數(shù)，，確確定定是是否否采采用用不不同同降降水水方方法法疏疏干干土土層層。。對對必必須須降降水水處處理理的的，，機(jī)機(jī)頭頭選選型型時時更更要要注注意意其其適適用用性性。。對對于于土土層層滲滲透透系系數(shù)數(shù)大大并并有有流流沙沙時時，，宜宜采采用用泥泥水水平平衡衡頂頂管管掘掘進(jìn)進(jìn)施施工工。。三、、頂管管技技術(shù)術(shù)方方案案的的主主要要內(nèi)內(nèi)容容三、、頂管管技技術(shù)術(shù)方方案案的的主主要要內(nèi)內(nèi)容容泥水水平平衡衡機(jī)機(jī)頭頭背背部部泥水水平平衡衡機(jī)機(jī)頭頭正正面面機(jī)頭頭位位置置進(jìn)進(jìn)泥泥孔孔比比較較小小，，本本機(jī)機(jī)頭頭砂砂層層中中適適應(yīng)應(yīng)性性較較好好，，若若粘粘土土中中，，容容易易堵堵住住進(jìn)進(jìn)泥泥孔孔，，出出土土效效率率較較低低，，頂頂進(jìn)進(jìn)速速度度慢慢三、、頂管管技技術(shù)術(shù)方方案案的的主主要要內(nèi)內(nèi)容容破巖巖頂頂管管機(jī)機(jī)頭頭排漿漿管管進(jìn)漿漿管管機(jī)頭頭位位置置進(jìn)進(jìn)泥泥孔孔比比較較小小，，主主要要是是控控制制石石塊塊的的粒粒徑徑，，避避免免卡卡住住機(jī)機(jī)頭頭或或堵堵管管；；三、、頂管管技技術(shù)術(shù)方方案案的的主主要要內(nèi)內(nèi)容容2、頂力力計計算算馬·謝爾爾勒勒提提出出的的公公式式D1管道道的的外外徑徑，，m；D2為掘掘進(jìn)進(jìn)機(jī)機(jī)外外徑徑，，m；r為綜綜合合摩摩擦擦阻阻力力，，不不采采用用注注漿漿減減摩摩時時取取8-12kPa，采采用用注注漿漿減減摩摩時時取取2-5kPa。R——控制制土土壓壓力力。。R=KoγγH，Ko——靜止止土土壓壓力力系系數(shù)數(shù)，，一一般般取取0.55，H——地面面至至掘掘進(jìn)進(jìn)機(jī)機(jī)中中心心的的厚厚度度，，取取最最大大值值33.7m，γ——土的的濕濕重重量量，，取取1.9t/m3。鋼管管頂頂管管傳傳力力面面允允許許的的最最大大頂頂力力按按下下式式計計算算：：式中中—鋼管管管管道道允允許許頂頂力力設(shè)設(shè)計計值值（（KN）—鋼材材受受壓壓強(qiáng)強(qiáng)度度折折減減系系數(shù)數(shù)，，可可取取1.00—鋼材材脆脆性性系系數(shù)數(shù)，，可可取取1.00—鋼管管頂頂管管穩(wěn)穩(wěn)定定系系數(shù)數(shù)，，可可取取0.36:當(dāng)頂頂進(jìn)進(jìn)長長度度＜＜300m時，，穿穿越越土土層層又又均均勻勻時時，，可可取取0.45，本本式式取取0.36—頂力分項項系數(shù)，，可取1.3—管道的最最小有效效傳力面面積（mm2）計算得得三、頂管技術(shù)術(shù)方案的的主要內(nèi)內(nèi)容經(jīng)計算得得知總推推力P=2606.25t，鋼管管道允允許頂力為1767.85t，但工作井允允許的最大頂頂力為12000KN≈1224.49t，頂管時只能能用其的80%，1224.49*80%=979.59t，頂進(jìn)施工時時只要保證最最大頂力不大大于979.59t，頂進(jìn)鋼管就就不會受破壞壞，因總推力力P大于工作井最最大頂力，故故該段頂管需需設(shè)置中繼間間。主頂使用4個350T級油缸，在推推進(jìn)時，每臺臺油缸的最大大頂力不得超超過979.59t/4=244.90t，剩余頂力需需要中繼間來來解決。頂進(jìn)進(jìn)時，當(dāng)頂力力達(dá)到中繼間間設(shè)計推力的的60%時，即需設(shè)置置中繼間，當(dāng)當(dāng)頂力達(dá)到中中繼間設(shè)計推推力的80%時，即需啟動動中繼間，中中繼間設(shè)計推推力f0=900t。（18只50t小千斤頂組成成）三、頂管技術(shù)方案案的主要內(nèi)容容三、頂管技術(shù)方案案的主要內(nèi)容容3、后背墻結(jié)構(gòu)構(gòu)根據(jù)要求在工工作井的后墻墻需設(shè)一鋼筋筋砼后背墻以以把主千斤頂頂?shù)耐屏Φ姆捶戳鬟f到后后部土體。后后背作為千斤斤頂?shù)闹谓Y(jié)結(jié)構(gòu)。因此，，后背要有足足夠的強(qiáng)度和和剛度，且壓壓縮變形要均均勻。本工程程采用鋼筋砼砼后背，后座座墻尺寸5m×5m××0.76m，配筋為雙層層縱橫雙向鋼鋼筋φ18@150，后背采用C30砼。工作井設(shè)設(shè)計允許最大大頂力為12000KN。頂管后背墻受受力計算：根根據(jù)《頂管施工技術(shù)術(shù)及驗收規(guī)范范》中后背墻計算算公式：按上式計算，，工作井能承承受5281.28t頂力＞最大頂頂力2365.75t。完全能滿足足要求。三、頂管技術(shù)方案案的主要內(nèi)容容4、工作井施工方方法的選擇。。目前常用的工工作井的施工工方法主要為為：沉井、逆逆作法、鋼板板樁支護(hù)；三、頂管技術(shù)方案案的主要內(nèi)容容沉井與粉細(xì)砂砂層逆作法與粘土土層逆作法與巖層層三、頂管技術(shù)方案案的主要內(nèi)容容洞口的封門也也是土體加固固的輔助措施施。有內(nèi)外之之分，它可以以根據(jù)土質(zhì)條條件和掘進(jìn)方方式來選定。。手掘式工具具管掘進(jìn)施工工中，一般在在洞口用低標(biāo)標(biāo)號的混凝土土砌筑一堵磚磚墻體，工具具管可以直接接擠到墻體順順利出洞。特特制的鋼封門門應(yīng)屬外封門門，在頂進(jìn)遇遇到鋼板時將將其拔起，工工具管順利出出洞。三、頂管技術(shù)方案案的主要內(nèi)容容5、頂管進(jìn)出洞洞口的處理及及止水措施沉井與頂管進(jìn)進(jìn)出洞處理頂管進(jìn)出洞與與止水環(huán)洞口加固：在在頂管機(jī)頂出出洞口時，如如洞口土體強(qiáng)強(qiáng)度