市政给排水管道之顶管技术.ppt

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1、1.早期的顶管施工技术根据中东地区出土的文物证实，古罗马时代已开始了最早应用顶管施工技术的萌芽。当时的古罗马利用杠杆原理，将一根木制管道从土层侧面顶进从而开辟出一条供水渠道，以汲取水资源，这就是在不开挖地面条件下进行的地下顶管施工雏形。顶管施工技术的发展历史据可查文字记录，美国北太平洋铁路公司在1896～1900年间完成了早期的顶管施工作业。早期为顶管技术的推广应用作出杰出贡献的是美国的AugustusGrinffin工程师，他于1906～1918年期间在从事灌溉研究工作时，发明了在铁路下面采用铸铁管的顶管施

2、工技术。随后，许多铁路公司都将这项技术确定为铁路下顶进铸铁管道的标准方法。2.走向成熟的顶管施工技术成熟的顶管施工技术是在盾构法问世以后的盾构机械应用时开始的。盾构机械及配套施工技术的迅速发展，促进顶管施工技术不断成熟和迅速发展。20世纪20年代初期，波纹钢管取代铸铁管投入顶管施工。20世纪20年代后期，混凝土管道开始用于顶管施工工程。20世纪30年代，美国被太平洋铁路公司对顶管使用的混凝土管道进行规范化。但直到20世纪60年代之前，美国的顶管施工方法发展速度一直相对较慢。然而与此同时，欧洲（主要是英国、德国

3、）和日本，顶管技术得到了较快的发展。进入20世纪60～70年代，顶管施工技术从主顶设备到配套技术都进行了较大改进，奠定了现代顶管施工技术的基础。其中，最主要的技术进步表现在以下三个方面：（1）研制成功带有一组各自独立的千斤顶并能控制顶进方向的掘进机，可方便不同地层条件下的顶进施工。（2）研制成功专门用于顶管施工的代橡胶密封环的系列混凝土管，可供不同直接的顶管工程使用。（3）研制成功中继间构造以供长距离顶管使用，并完善其中继接力技术。3.顶管技术在中国的发展进程最早的顶管始于1953年的北京，当时在京包铁路的路

4、基下进行的钢筋混凝土管道的顶管穿越私活工。1956年，上海首次在黄浦江堤下进行钢管顶管施工，也很成功。最初都是采用手掘式顶管。1964年前后，在建设部和上海市的支持下，上海一些单位开展了大口径机械式顶管的各种试验。1967年前后，上海市政工程研究所和上海市政工程公司共同研制成功了小口径遥控土压式顶管掘进机。1978年，上海基础工程公司开发研制了三段双铰型工具管，即顶管机头，解决了百米顶管施工技术难题。1984年前后，北京、上海和南京等地先后引进了国外的机械式顶管设备。同时也引进了一些顶管技术理论及施工管理经验

5、，使我国的顶管技术开始跃上一个新台阶。诸如土压平衡理论、泥水平衡理论、顶管接口型式及制管新技术等资料的引入近20年来，我国的顶管技术水平有了长足的发展，并在大直径、长距离顶管技术方面处于领先地位。上海黄浦江上游引水工程(1987)DN3500,单向顶进1743m上海青草沙水源地严桥支线(2007)两根DN3600,平行同时顶进顶管施工技术的发展历史顶管施工工法工艺选择及实施顶管工程中应注意的问题顶管施工工法工艺选择及实施开放式顶管开放式顶管：当工作面土层的物理力学性质良好且土层处于稳定状态时，操作时不会出现塌

6、方现象，能直接挖土，且工作面开敞。1.机械式顶管机适用于岩层，硬土层和整体稳定性较好的土层，工作效率比较高2.挤压式顶管机适用于淤泥质土，流塑性土质，而且要求覆土深度比较深3.人工挖掘顶管机适用于地基强度较高的土层，也有在软土中应用的，前提采用注浆改善土质，或在工具管前加网格，以稳定挖掘面，最大特点是适应地下障碍物较多且较大的条件，可排除障碍的可能性最大最好泥水平衡式基本原理:优点:适用于各种不同的土质情况,扰动较小,地层损失小,产生的地表面变形小,同时顶进时总顶力较小.缺点:弃土的运输和存放均较困难,如采用

7、泥浆运输,用水量较大,成本较高.作业所需场地大,设备复杂成本较高,如遇上顶管的超浅埋土层,或遇上渗透系数特别大的砾砂,卵石层,施工作业往往受阻.掘进机械1.具有浮动切削刀盘的泥水平衡顶管掘进机当刀盘前土压力过小时,他就前伸,当刀盘前土压力过大时,就往后退,前伸时,应加快推进速度,后退时应减慢推进速度,这样就可以使刀盘前的土压力控制在设定范围内.用机械来平衡土压力2.具有破碎功能的泥水平衡顶管进机适用口径从600到2400,口径越小,能破碎的砾石的粒径也越小,通长600的能破碎粒径为100mm的砾石,2400的

8、能破碎500mm的砾石.有的机头破碎粒径可达顶管口径的40%~50%3.气压式泥水平衡顶管掘进机适用于大直径顶管工程通过调节供给的压缩空气的压力大小,实施调节泥水舱内压力的高低.可精确到0.1KPa.特点:平衡比较彻底,施工后地面沉降极小.4.浓泥水平衡顶管掘进机比普通泥水式掘进机适用的泥水相对密度要高很多,接近泥浆,为使浓泥水的流动性更好,需在浓泥水中加入许多添加剂(仍归属在泥水式顶管范畴,浓泥水