[PPT]城市地下管道頂管施工

1、頂管法施工頂管法施工 頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來(lái)的一種土層地下工頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來(lái)的一種土層地下工程施工方法，主要用于地下進(jìn)水管、排水管、煤氣管、電程施工方法，主要用于地下進(jìn)水管、排水管、煤氣管、電訊電纜管的施工。它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、訊電纜管的施工。它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等，是一種等，是一種非開挖非開挖的敷設(shè)的敷設(shè)地下管道地下管道的施工方法。的施工方法。 地下管線的非開挖施工法主要內(nèi)容包括：地下管線的鋪地下管線的非開挖施工法主要內(nèi)容包括：地下管線

2、的鋪設(shè)、更換和修復(fù)。設(shè)、更換和修復(fù)。 先在工作坑內(nèi)設(shè)置支座和安裝液壓千斤頂，先在工作坑內(nèi)設(shè)置支座和安裝液壓千斤頂，借助主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具借助主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過(guò)土層一直推到接收坑管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過(guò)土層一直推到接收坑內(nèi)吊起，與此同時(shí)，緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后面，內(nèi)吊起，與此同時(shí)，緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后面，將預(yù)制的管段頂入地層。將預(yù)制的管段頂入地層。 邊邊頂進(jìn)，頂進(jìn)， 邊邊開挖地層，開挖地層， 邊邊將管段接長(zhǎng)的管道埋設(shè)方法。將管段接長(zhǎng)的管道埋設(shè)方法。 施工時(shí)，先制作頂管工作井及接收井，作為施工時(shí)，先制作頂管工作井及接收井，作為一段頂管的

3、起點(diǎn)和終點(diǎn)，工作井中有一面或兩面井一段頂管的起點(diǎn)和終點(diǎn)，工作井中有一面或兩面井壁設(shè)有預(yù)留孔，作為頂管出口，其對(duì)面井壁是承壓壁設(shè)有預(yù)留孔，作為頂管出口，其對(duì)面井壁是承壓壁，承壓壁前側(cè)安裝有頂管的千斤頂和承壓墊板壁，承壓壁前側(cè)安裝有頂管的千斤頂和承壓墊板（即鋼后靠），千斤頂將工具管頂出工作井預(yù)留孔，（即鋼后靠），千斤頂將工具管頂出工作井預(yù)留孔，而后以工具管為先導(dǎo)，逐節(jié)將預(yù)制管節(jié)按設(shè)計(jì)軸線而后以工具管為先導(dǎo)，逐節(jié)將預(yù)制管節(jié)按設(shè)計(jì)軸線頂入土層中，直至工具管后第一節(jié)管節(jié)進(jìn)入接收井頂入土層中，直至工具管后第一節(jié)管節(jié)進(jìn)入接收井預(yù)留孔，施工完成一段管道。為進(jìn)行較長(zhǎng)距離的頂預(yù)留孔，施工完成一段管道。為進(jìn)行較長(zhǎng)距

4、離的頂管施工，可在管道中間設(shè)置一至幾個(gè)中繼間作為接管施工，可在管道中間設(shè)置一至幾個(gè)中繼間作為接力頂進(jìn)，并在管道外周壓注潤(rùn)滑泥漿。頂管施工可力頂進(jìn)，并在管道外周壓注潤(rùn)滑泥漿。頂管施工可用于直線管道，也可用于曲線等管道。用于直線管道，也可用于曲線等管道。1-預(yù)制的混凝土管；預(yù)制的混凝土管；2-運(yùn)輸車；運(yùn)輸車；3-扶梯；扶梯；4-主頂油泵；主頂油泵；5-行車；行車；6-安全護(hù)欄；安全護(hù)欄；7-潤(rùn)潤(rùn)滑注漿系統(tǒng)；滑注漿系統(tǒng)； 8-操縱房；操縱房；9-配電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)；10-操縱系統(tǒng)；操縱系統(tǒng)；11-后座；后座；12-測(cè)量系統(tǒng)；測(cè)量系統(tǒng)；13-主頂油缸；主頂油缸；14-導(dǎo)軌；導(dǎo)軌；15-弧形頂鐵；弧形頂

5、鐵；16-環(huán)形頂鐵；環(huán)形頂鐵；17-已頂入的混凝土管；已頂入的混凝土管；18-運(yùn)土車；運(yùn)土車；19-機(jī)頭機(jī)頭 頂管施工技術(shù)最早始于頂管施工技術(shù)最早始于18961896年美國(guó)的北太平洋年美國(guó)的北太平洋鐵路鋪設(shè)工程的施工中。鐵路鋪設(shè)工程的施工中。19481948年日本第一次采年日本第一次采用頂管施工方法，在尼崎市的鐵路下頂進(jìn)了一用頂管施工方法，在尼崎市的鐵路下頂進(jìn)了一根內(nèi)徑根內(nèi)徑600mm600mm的鑄鐵管，頂距只在的鑄鐵管，頂距只在6 6米。米。 歐洲發(fā)歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家最早開發(fā)應(yīng)用頂管法，達(dá)國(guó)家最早開發(fā)應(yīng)用頂管法，19501950年前后，英、年前后，英、德、日等國(guó)家相繼采用。德、日等國(guó)家相繼采用。

6、我國(guó)較早的頂管施工約在上世紀(jì)我國(guó)較早的頂管施工約在上世紀(jì)5050年代，初期年代，初期主要是手掘式頂管，設(shè)備也較簡(jiǎn)陋。我國(guó)頂管主要是手掘式頂管，設(shè)備也較簡(jiǎn)陋。我國(guó)頂管技術(shù)真正較大的發(fā)展是從上世紀(jì)技術(shù)真正較大的發(fā)展是從上世紀(jì)8080年代中期開年代中期開始。始。19881988年上海研制成功我國(guó)第一臺(tái)土壓平衡年上海研制成功我國(guó)第一臺(tái)土壓平衡掘進(jìn)機(jī)。掘進(jìn)機(jī)。 隨著時(shí)間的推移，頂管技術(shù)也與時(shí)俱進(jìn)隨著時(shí)間的推移，頂管技術(shù)也與時(shí)俱進(jìn)地得到迅速發(fā)展。主要體現(xiàn)在以下方面：地得到迅速發(fā)展。主要體現(xiàn)在以下方面： 一次連續(xù)頂進(jìn)的距離一次連續(xù)頂進(jìn)的距離：越來(lái)越長(zhǎng)：越來(lái)越長(zhǎng) 頂管直徑頂管直徑：向大小直徑兩個(gè)方向發(fā)展：向大

7、小直徑兩個(gè)方向發(fā)展 管材管材：鋼筋混凝土管、鋼管、玻璃鋼頂管：鋼筋混凝土管、鋼管、玻璃鋼頂管 挖掘技術(shù)挖掘技術(shù)：機(jī)械化程度越來(lái)越高：機(jī)械化程度越來(lái)越高 頂管線路的曲直度頂管線路的曲直度：曲線形狀越來(lái)越復(fù)雜，：曲線形狀越來(lái)越復(fù)雜，曲率半徑越來(lái)越小。曲率半徑越來(lái)越小。 按所頂進(jìn)的管子口徑大小分按所頂進(jìn)的管子口徑大小分：大口徑、中口徑、?。捍罂趶健⒅锌趶?、小口徑和微型頂管四種。大口徑多指口徑和微型頂管四種。大口徑多指2m2m以上的頂管，以上的頂管，人可以在其中直立行走。中口徑頂管的管徑多為人可以在其中直立行走。中口徑頂管的管徑多為1.21.21.8m1.8m，人在其中需彎腰行走，大多數(shù)頂管為，人在其

8、中需彎腰行走，大多數(shù)頂管為中口徑頂管。小口徑頂管直徑為中口徑頂管。小口徑頂管直徑為5005001000mm1000mm，人，人只能在其中爬行，有時(shí)甚至爬行都比較困難。微型只能在其中爬行，有時(shí)甚至爬行都比較困難。微型頂管的直徑通常在頂管的直徑通常在400mm400mm以下，最小的只有以下，最小的只有75mm75mm。 按一次頂進(jìn)的長(zhǎng)度（按一次頂進(jìn)的長(zhǎng)度（指頂進(jìn)工作坑和接收工作坑之指頂進(jìn)工作坑和接收工作坑之間的距離間的距離）分：）分：普通距離頂管和長(zhǎng)距離頂管。頂進(jìn)普通距離頂管和長(zhǎng)距離頂管。頂進(jìn)距離長(zhǎng)短的劃分目前尚無(wú)明確規(guī)定，過(guò)去多指距離長(zhǎng)短的劃分目前尚無(wú)明確規(guī)定，過(guò)去多指100m100m左右的頂管

9、。目前，千米以上的頂管已屢見不鮮，左右的頂管。目前，千米以上的頂管已屢見不鮮，可把可把500m500m以上的頂管稱為長(zhǎng)距離頂管。以上的頂管稱為長(zhǎng)距離頂管。 按頂管機(jī)的類型分按頂管機(jī)的類型分：手掘式人工頂管、擠壓頂管、：手掘式人工頂管、擠壓頂管、水射流頂管和機(jī)械頂管（水射流頂管和機(jī)械頂管（泥水式、泥漿式、土壓式、泥水式、泥漿式、土壓式、巖石式巖石式 ）。手掘式頂管的推進(jìn)管前只是一個(gè)鋼制）。手掘式頂管的推進(jìn)管前只是一個(gè)鋼制的帶刃口的管子（稱為工具管），人在工具管內(nèi)的帶刃口的管子（稱為工具管），人在工具管內(nèi)挖土。掘進(jìn)機(jī)頂管的破土方式與盾構(gòu)類似，也有挖土。掘進(jìn)機(jī)頂管的破土方式與盾構(gòu)類似，也有機(jī)械式和半

10、機(jī)械式之分。機(jī)械式和半機(jī)械式之分。 按管材分按管材分：鋼筋混凝土頂管、鋼管頂管、以及其：鋼筋混凝土頂管、鋼管頂管、以及其他管材的頂管。他管材的頂管。 按頂進(jìn)管子軌跡的曲直分按頂進(jìn)管子軌跡的曲直分：直線頂管和曲線頂管。：直線頂管和曲線頂管。 工作井（工作坑或基坑），按其作用分為工作井（工作坑或基坑），按其作用分為頂進(jìn)井頂進(jìn)井（始（始發(fā)井）和發(fā)井）和接收井接收井兩種。頂進(jìn)井是安放所有頂進(jìn)設(shè)備的兩種。頂進(jìn)井是安放所有頂進(jìn)設(shè)備的場(chǎng)所，也是頂管掘進(jìn)機(jī)的始發(fā)場(chǎng)所，是承受主頂油缸場(chǎng)所，也是頂管掘進(jìn)機(jī)的始發(fā)場(chǎng)所，是承受主頂油缸推力的反作用力的構(gòu)筑物，供工具管出洞、下管節(jié)、推力的反作用力的構(gòu)筑物，供工具管出洞、

11、下管節(jié)、挖掘土砂的運(yùn)出、材料設(shè)備的吊裝、操縱人員的上下挖掘土砂的運(yùn)出、材料設(shè)備的吊裝、操縱人員的上下等使用。在頂進(jìn)井內(nèi)，布置主頂千斤頂、頂鐵、基坑等使用。在頂進(jìn)井內(nèi)，布置主頂千斤頂、頂鐵、基坑導(dǎo)軌、洞口止水圈以及照明裝置和井內(nèi)排水設(shè)備等。導(dǎo)軌、洞口止水圈以及照明裝置和井內(nèi)排水設(shè)備等。在頂進(jìn)井的地面上，布置行車或其他類型的起吊運(yùn)輸在頂進(jìn)井的地面上，布置行車或其他類型的起吊運(yùn)輸設(shè)備。接收井是接收頂管機(jī)或工具管的場(chǎng)所，與工作設(shè)備。接收井是接收頂管機(jī)或工具管的場(chǎng)所，與工作井相比，接收井布置比較簡(jiǎn)單。井相比，接收井布置比較簡(jiǎn)單。123456789頂進(jìn)工作井內(nèi)布置圖頂進(jìn)工作井內(nèi)布置圖1-1-管節(jié)；管節(jié)；2

12、-2-洞口止水系統(tǒng)；洞口止水系統(tǒng)；3-3-環(huán)形頂鐵；環(huán)形頂鐵；4-4-弧形頂鐵；弧形頂鐵；5-5-頂進(jìn)導(dǎo)軌；頂進(jìn)導(dǎo)軌；6-6-主頂油缸；主頂油缸；7-7-主頂油缸架；主頂油缸架；8-8-測(cè)量系統(tǒng)；測(cè)量系統(tǒng)；9-9-后靠背；后靠背；10-10-后座墻；后座墻；11-11-井壁井壁 在市政工程建設(shè)中，長(zhǎng)距離管道的敷設(shè)是其重要的在市政工程建設(shè)中，長(zhǎng)距離管道的敷設(shè)是其重要的工作內(nèi)容。隨著頂管技術(shù)應(yīng)用的推廣，研究敷設(shè)長(zhǎng)工作內(nèi)容。隨著頂管技術(shù)應(yīng)用的推廣，研究敷設(shè)長(zhǎng)距離管道工藝技術(shù)已成為引人注目的課題。距離管道工藝技術(shù)已成為引人注目的課題。 長(zhǎng)距離管道的主要困難是，設(shè)置在頂進(jìn)坑內(nèi)的主千長(zhǎng)距離管道的主要困難是

13、，設(shè)置在頂進(jìn)坑內(nèi)的主千斤頂?shù)耐祈斄τ邢?，不足以克服管道長(zhǎng)距離頂進(jìn)時(shí)斤頂?shù)耐祈斄τ邢?，不足以克服管道長(zhǎng)距離頂進(jìn)時(shí)遇到的總阻力。希望增加頂管單程頂進(jìn)的長(zhǎng)度時(shí)，遇到的總阻力。希望增加頂管單程頂進(jìn)的長(zhǎng)度時(shí)，需要采取相關(guān)的措施，如增加主千斤頂?shù)捻斄?、減需要采取相關(guān)的措施，如增加主千斤頂?shù)捻斄?、減少管道周邊與地層的摩擦力、中途設(shè)置輔助千斤頂少管道周邊與地層的摩擦力、中途設(shè)置輔助千斤頂（中繼環(huán)）、減小頂管承受的正面阻力等。目前在（中繼環(huán)）、減小頂管承受的正面阻力等。目前在發(fā)展長(zhǎng)距離頂管技術(shù)的過(guò)程中，發(fā)展長(zhǎng)距離頂管技術(shù)的過(guò)程中，減摩減摩和和設(shè)置中繼環(huán)設(shè)置中繼環(huán)兩項(xiàng)措施已得到較多研究，并已成為成熟的技術(shù)。兩項(xiàng)措

14、施已得到較多研究，并已成為成熟的技術(shù)。 為了適應(yīng)長(zhǎng)距離頂進(jìn)管道的需要，研制了中繼環(huán)為了適應(yīng)長(zhǎng)距離頂進(jìn)管道的需要，研制了中繼環(huán)（又稱中繼間、中間站）。即在管道頂進(jìn)的中途（又稱中繼間、中間站）。即在管道頂進(jìn)的中途設(shè)置輔助千斤頂，靠輔助千斤頂提供的動(dòng)力繼續(xù)設(shè)置輔助千斤頂，靠輔助千斤頂提供的動(dòng)力繼續(xù)頂進(jìn)管段，延長(zhǎng)頂管的頂進(jìn)長(zhǎng)度，滿足敷設(shè)長(zhǎng)距頂進(jìn)管段，延長(zhǎng)頂管的頂進(jìn)長(zhǎng)度，滿足敷設(shè)長(zhǎng)距離管道的需要。離管道的需要。 采用中繼環(huán)時(shí)，管道沿全長(zhǎng)分成若干段，在段與采用中繼環(huán)時(shí)，管道沿全長(zhǎng)分成若干段，在段與段之間設(shè)置中繼環(huán)。中繼環(huán)是一個(gè)由鋼材制成的段之間設(shè)置中繼環(huán)。中繼環(huán)是一個(gè)由鋼材制成的圓環(huán)，內(nèi)壁上設(shè)置有一定數(shù)量

15、的短行程千斤頂，圓環(huán)，內(nèi)壁上設(shè)置有一定數(shù)量的短行程千斤頂，產(chǎn)生的推頂力可用于推進(jìn)中繼環(huán)前方的管道。產(chǎn)生的推頂力可用于推進(jìn)中繼環(huán)前方的管道。增設(shè)中繼環(huán)（間）增設(shè)中繼環(huán)（間）中繼環(huán)示意圖中繼環(huán)示意圖 鋼筋混凝土管節(jié)的接口有平口、企口和承口三種類型。管節(jié)類型不鋼筋混凝土管節(jié)的接口有平口、企口和承口三種類型。管節(jié)類型不同，止水方式也不同。同，止水方式也不同。（1 1）平口管接口及止水）平口管接口及止水平口管用平口管用“T”T”形鋼套環(huán)接口，把兩只管子連接在一起，在混凝土管形鋼套環(huán)接口，把兩只管子連接在一起，在混凝土管和鋼套環(huán)中間安裝有和鋼套環(huán)中間安裝有2 2根齒形橡膠圈止水。根齒形橡膠圈止水。（2 2

16、）企口接口及防水）企口接口及防水企口管用企口式接口，用企口管用企口式接口，用1 1根根“q”q”形橡膠圈止水。形橡膠圈止水。止水圈右邊腔內(nèi)有硅油，在兩管節(jié)對(duì)接連接過(guò)止水圈右邊腔內(nèi)有硅油，在兩管節(jié)對(duì)接連接過(guò)程中，充有硅油的一腔會(huì)翻轉(zhuǎn)到橡膠體的上方程中，充有硅油的一腔會(huì)翻轉(zhuǎn)到橡膠體的上方及左邊，增強(qiáng)了止水效果。及左邊，增強(qiáng)了止水效果。 （a a）企口形管及其接口）企口形管及其接口 （b b）“q”q”形橡膠止水圈形橡膠止水圈（3 3）承口接口及防水）承口接口及防水承口管用承口管用“F”F”形套環(huán)接口，接口處用形套環(huán)接口，接口處用1 1根齒形橡膠圈止根齒形橡膠圈止水。水。F F形接口管是最為常用的一

17、種管節(jié)。它把形接口管是最為常用的一種管節(jié)。它把“T”T”形形鋼套環(huán)的前面一半埋入混凝土管中就變成了鋼套環(huán)的前面一半埋入混凝土管中就變成了“F”F”形接形接口。為防止鋼套環(huán)與混凝土結(jié)合面滲漏，在該處設(shè)了口。為防止鋼套環(huán)與混凝土結(jié)合面滲漏，在該處設(shè)了一個(gè)遇水膨脹的橡膠止水圈。一個(gè)遇水膨脹的橡膠止水圈。 鋼管是用一定厚度的鋼板先卷成圓筒，再焊成鋼管是用一定厚度的鋼板先卷成圓筒，再焊成竹節(jié)，鋼管兩管節(jié)之間采用焊接連接，其整體竹節(jié)，鋼管兩管節(jié)之間采用焊接連接，其整體性好，不易產(chǎn)生滲漏水。為保證焊接牢靠，將性好，不易產(chǎn)生滲漏水。為保證焊接牢靠，將管節(jié)端口按一定角度坡口后再焊接。常用的接管節(jié)端口按一定角度坡

18、口后再焊接。常用的接口形式有兩種：?jiǎn)芜吙谛问接袃煞N：?jiǎn)芜匳 V型坡口；型坡口；K K型坡口。單邊型坡口。單邊V V型坡口適用于人員無(wú)法進(jìn)入的小口徑管，采型坡口適用于人員無(wú)法進(jìn)入的小口徑管，采用單邊坡口和單面焊接；用單邊坡口和單面焊接；K K型坡口雙面成型的型坡口雙面成型的焊接工藝，即管內(nèi)外均需焊接，適用于口徑較焊接工藝，即管內(nèi)外均需焊接，適用于口徑較大的管道中。大的管道中。鋼管頂管的接口形式鋼管頂管的接口形式圖圖7-21 坡口型式坡口型式 盾構(gòu)法和頂管法的主要異同點(diǎn)：盾構(gòu)法和頂管法的主要異同點(diǎn)： 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：（1 1）二者都屬于暗挖法施工大口徑（）二者都屬于暗挖法施工大口徑（900900）

19、地下工程）地下工程的主要施工方法。的主要施工方法。（2 2）二者都要開挖工作基坑（工作井和接收井）。）二者都要開挖工作基坑（工作井和接收井）。（3 3）二者工作面的開挖方法，出、進(jìn)洞施工技術(shù)基本相）二者工作面的開挖方法，出、進(jìn)洞施工技術(shù)基本相似。似。（4 4）二者都要注意接縫防水處理、地表沉降控制、周邊）二者都要注意接縫防水處理、地表沉降控制、周邊環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題，都要進(jìn)行注壓漿。環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題，都要進(jìn)行注壓漿。不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：（1 1）盾構(gòu)法的）盾構(gòu)法的襯砌襯砌為管片，且每環(huán)管片要在盾構(gòu)機(jī)的盾尾進(jìn)行拼裝，為管片，且每環(huán)管片要在盾構(gòu)機(jī)的盾尾進(jìn)行拼裝，拼裝好后一般不會(huì)再移動(dòng)；頂管法的襯砌為管節(jié)，且每環(huán)管節(jié)是拼裝好后一般不會(huì)再移動(dòng)；頂管法的襯砌為管節(jié)，且每環(huán)管節(jié)是一次預(yù)制成功的，由頂進(jìn)裝置依次頂進(jìn)，