水工程施工教案排水管道不開(kāi)槽施工

1、地下給水排水管道不開(kāi)槽施工 地下給水排水管道，一般采用開(kāi)槽方法，要開(kāi)挖大量土方，并要有臨時(shí)存放場(chǎng)地，以便安好管道后進(jìn)行回填。這種施工方法污染環(huán)境，占地面積大、阻礙交通，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)極大不便。而不開(kāi)槽施工可避免以上問(wèn)題。 不開(kāi)槽施工的適用范圍很廣，一般下列情況時(shí)就可采用： 1) 管道穿越鐵路、公路、河流或建筑物時(shí)； 2) 街道狹窄，兩側(cè)建筑物多時(shí)； 3) 在交通量大的市區(qū)街道施工，管道既不能改線又不能斷絕交通時(shí)； 4) 現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜，與地面工程交叉作業(yè)，相互干擾，易發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)； 5) 管道覆土較深，開(kāi)槽土方量大，并需要支撐時(shí)。 9.1 概述 影響不開(kāi)槽施工的因素包括：地質(zhì)、管道

2、埋深、管道種類、管材及接口、管徑大小、管節(jié)長(zhǎng)度、施工環(huán)境、工期等，其中主要因素是地質(zhì)和管節(jié)長(zhǎng)度。 與開(kāi)槽施工比較，不開(kāi)槽施工具有如下特征： 1) 施工面由線縮成點(diǎn)，占地面積少；施工面移人地下，不影響交通，不污染環(huán)境； 2) 穿越鐵路、公路、河流、建筑物等障礙物時(shí)可減少沿線的拆遷，節(jié)省資金與時(shí)間，降低工程造價(jià)； 3) 施工中不破壞現(xiàn)有的管線及構(gòu)筑物，不影響其正常使用。 4) 大量減少土方的挖填量。一般開(kāi)槽施工要澆筑混凝土基礎(chǔ)，而不開(kāi)槽施工是利用管底下邊的天然土作地基，可節(jié)省管道的全部混凝土基礎(chǔ)； 5) 降低工程造價(jià)。不開(kāi)槽施工較開(kāi)槽施工可降低40左右的費(fèi)用。 但是，這項(xiàng)技術(shù)也存在以下一些問(wèn)題：

3、1) 土質(zhì)不良或管頂超挖過(guò)多時(shí)，竣工后地面下沉，路表裂縫，需要采用灌漿處理； 2) 必須要有詳細(xì)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘探資料，否則，將出現(xiàn)不易克服的困難； 3) 遇到復(fù)雜的地質(zhì)情況時(shí)（如松散的砂礫層、地下水位以下的粉土），則施工困難、工程造價(jià)提高。 因此，不開(kāi)槽施工前，應(yīng)詳細(xì)勘察施工地質(zhì)、水文地質(zhì)和地下障礙物等情況。 不開(kāi)槽施工一般適用于非巖性土層。在巖石層、含水層施工或遇堅(jiān)硬地下障礙物，都需有相應(yīng)的附加措施。 地下給水排水管道不開(kāi)槽施工方法有很多種，主要分為為掘進(jìn)頂管，擠壓土頂管、盾構(gòu)掘進(jìn)襯砌成型管道或管廊。采用哪種方法，取決于管道用途、管徑、土質(zhì)條件、管長(zhǎng)等因素。 用不開(kāi)槽施工方法敷設(shè)的給

4、排水管道種類有鋼管、鋼筋混凝土管及預(yù)制或現(xiàn)澆的鋼筋混凝土管溝(渠、廊)等。采用較多的管材種類還是各種圓形鋼管、鋼筋混凝土管、玻璃鋼管。9.2 掘進(jìn)頂管 掘進(jìn)頂管施工操作程序如圖9-1所示。先在管道一端挖工作坑，再按照設(shè)計(jì)管線的位置和坡度，在工作坑底修筑基礎(chǔ)、設(shè)置導(dǎo)軌，將管子安放在導(dǎo)軌上。頂進(jìn)前，在管前端邊挖土，后面用千斤頂將管節(jié)逐節(jié)頂入，反復(fù)操作，直至頂至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為止。千斤頂支承于后背，后背支承于后座墻上。 為便于管內(nèi)操作和安裝施工機(jī)械，管子直徑，采用人工挖土?xí)r，管徑一般不應(yīng)小于900mm；采取螺旋掘進(jìn)機(jī)，一般在200800mm。圖91掘進(jìn)頂管過(guò)程示意1-后座墻 2-后背 3-立鐵 4-橫鐵

5、5-千斤頂 6-管子 7-內(nèi)漲圈 8-基礎(chǔ) 9-導(dǎo)軌 10-掘進(jìn)工作面9.2.1 人工掘進(jìn)頂管 人工掘進(jìn)頂管又稱普通頂管，是目前較普遍的頂管方法。管前用人工挖土，設(shè)備簡(jiǎn)單，能適應(yīng)不同的土質(zhì)，但工效低。 1.工作坑及其選擇 (1)工作坑位置選擇 頂管工作坑是頂管施工時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的臨時(shí)性設(shè)施，工作坑內(nèi)包括后背、導(dǎo)軌和基礎(chǔ)等。工作坑是人、機(jī)械、材料較集中的活動(dòng)場(chǎng)所，因此，工作坑的選擇應(yīng)考慮以下原則：盡量選擇在管線上的附屬構(gòu)筑物位置上，如閘門井、檢查井處; 有可利用的坑壁原狀土作后背；單向頂進(jìn)時(shí)工作坑宜設(shè)置在管線下游。 (2)工作坑種類和尺寸計(jì)算 按工作坑的使用功能，有單向坑、雙向坑、多向坑、轉(zhuǎn)向坑、

6、交匯坑，如圖9-2所示。圖9-2 工作坑種類1-單向坑 2-雙向坑 3-多向坑 4-轉(zhuǎn)向坑 5-交匯坑 單向坑的特點(diǎn)是管道只朝一個(gè)方向頂進(jìn)，工作坑利用率低，只適用于穿越障礙物；雙向坑的特點(diǎn)是在工作坑內(nèi)頂完一個(gè)方向管道后，調(diào)過(guò)頭來(lái)利用頂于管道作后背，再頂進(jìn)相對(duì)方向的管道。工作坑利用率高，適用于直線式長(zhǎng)距離頂進(jìn)；多向坑，一般用于管道拐彎處，或支管接入干管處，在一個(gè)工作坑內(nèi)，向二至三個(gè)方向頂進(jìn)，工作坑利用率較高；轉(zhuǎn)向坑類似于多向坑；交匯坑是在其它兩個(gè)工作坑內(nèi)，從兩個(gè)相對(duì)方向向交匯坑頂進(jìn)，在交匯坑內(nèi)對(duì)口相接，適用于頂進(jìn)距離長(zhǎng)，或一端頂進(jìn)出現(xiàn)過(guò)大誤差時(shí)使用。但工作坑利用率最低，一般情況下不用。 工作坑尺

7、寸是指工作坑底的平面尺寸，它與管徑大小，管節(jié)長(zhǎng)度，覆土深度，頂進(jìn)形式、施工方法有關(guān)，并受土的性質(zhì)、地下水等條件影響，還要考慮各種設(shè)備布置位置、操作空間、工期長(zhǎng)短、垂直運(yùn)輸條件等多種因素。 工作坑底的長(zhǎng)度如圖9-3所示。其計(jì)算公式：圖9-3 工作坑底的長(zhǎng)度a-后背寬度 b-立鐵寬度 c-橫鐵寬度 d-千斤頂長(zhǎng)度 e-順鐵長(zhǎng)度 f-單節(jié)管長(zhǎng) g-已頂入管節(jié)的余長(zhǎng)L=a+b+c+d+e+2f+g(9-1)式中L工作坑長(zhǎng)度(m);其余參數(shù)如圖9-3所示。 工作坑底長(zhǎng)度也可以用下式估算： Ld十2.5 m (9-2) 工作坑的寬度W和高度H如圖9-4所示。 工作坑的寬度按下式計(jì)算。 W=D+2B+2b

8、m(9-3)式中W 工作坑底寬(m)；D頂進(jìn)管節(jié)外徑(m)；B 工作坑內(nèi)穩(wěn)好管節(jié)后兩側(cè)的工作空間(m)；b支撐材料的厚度。木撐板時(shí)，b=0.05m；板樁時(shí)，b=0.07m。圖9-4 工作坑底的寬度和高度L-撐板 2支撐立木 3管子 4-導(dǎo)軌 5-基礎(chǔ) 6-墊層 工作坑的寬度也可用下式估算 W=D十(2.53.0) m)(9-4) 工作坑的施工方法有開(kāi)槽式、沉井式及連續(xù)墻式等。 1)開(kāi)槽式工作坑應(yīng)用比較普遍的是一種稱為支撐式的工作坑。這種工作坑的縱斷面形狀有直槽式、梯形槽式。工作坑支撐宜采用板樁撐。圖9-5所示的支撐就是一種常用的支撐方法。工作坑支撐時(shí)首先應(yīng)考慮撐木以下到工作坑底的空間，此段最小

9、高度應(yīng)為3.0m，以利操作。撐木要盡量選用松杉木，支撐節(jié)點(diǎn)的地方應(yīng)加固以防錯(cuò)動(dòng)發(fā)生危險(xiǎn)。圖9-5 工作坑壁支撐 1-坑壁 2-撐板 3-橫木 4-撐杠 支撐式工作坑適用于任何土質(zhì)，與地下水位無(wú)關(guān)，且不受施工環(huán)境限制，但覆土太深操作不便，一般挖掘深度以不大于7m為宜。 支撐式工作坑適用于任何土質(zhì)，與地下水位無(wú)關(guān)，且不受施工環(huán)境限制，但覆土太深操作不便，一般挖掘深度以不大于7m為宜。 2) 沉井式工作坑在地下水位以下修建工作坑，可采用沉井法施工。沉井法即在鋼筋混凝土井筒內(nèi)挖土，井筒隨井筒內(nèi)挖土，靠自重或加重使其下沉，直至沉至要求的深度。最后用鋼筋混凝土封底。沉井式工作坑平面形狀有單孔圓形沉井和單孔

10、矩形沉井。 3) 連續(xù)墻式工作坑采取先鉆深孔成槽，用泥漿護(hù)壁，然后放入鋼筋網(wǎng)，澆筑混凝土?xí)r將泥漿擠出形成連續(xù)墻段，再在井內(nèi)挖土封底而形成工作坑。與同樣條件下施工的沉井式工作坑相比，可節(jié)約一半的造價(jià)及全部的支模材料，工期還可提前。 (3)工作坑基礎(chǔ) 工作坑基礎(chǔ)形式取決于地基土的種類、管節(jié)的輕重以及地下水位的高低。一般的頂管工作坑，常用的基礎(chǔ)形式有3種： 1)土槽木枕基礎(chǔ)。 適用于地基土承載力大，又無(wú)地下水的情況。將工作坑底平整后，在坑底挖槽并埋枕木，枕木上安放導(dǎo)軌并用道釘將導(dǎo)軌固定在枕木上。這種基礎(chǔ)施工操作簡(jiǎn)單，用料不多且可重復(fù)使用，因此，造價(jià)較低。 2)卵石木枕基礎(chǔ)。適用于雖有地下水但滲透量不

11、大，而地基土為細(xì)粒的粉砂土，為了防止安裝導(dǎo)軌時(shí)擾動(dòng)基土，可鋪一層l0cm厚的卵石或級(jí)配砂石，以增加其承載能力，并能保持排水通暢。在枕木間填粗砂找平。這種基礎(chǔ)形式簡(jiǎn)單實(shí)用，較混凝土基礎(chǔ)造價(jià)低，一般情況下可代替混凝土基礎(chǔ)。 3)混凝土木枕基礎(chǔ)。適用于地下水位高，地基承載力又差的地方。在工作坑澆筑20cm厚的C10混凝土，同時(shí)預(yù)埋方木作軌枕。這種基礎(chǔ)能承受較大荷載，工作面干燥無(wú)泥濘，但造價(jià)較高。 此外，在坑底無(wú)地下水，但地基土質(zhì)很差，可在坑底通鋪方木形成木筏式基礎(chǔ)。方木重復(fù)利用，造價(jià)較低。 (4)導(dǎo)軌 導(dǎo)軌的作用是引導(dǎo)管子按設(shè)計(jì)的要求頂入土中，保證管子在將要頂入土中前的位置正確。 按導(dǎo)軌使用材料分為

12、鋼導(dǎo)軌和木導(dǎo)軌兩種。鋼導(dǎo)軌是利用輕軌、重軌和槽鋼作導(dǎo)軌(圖9-6)，具有耐磨和承載力大的特點(diǎn)；木導(dǎo)軌是將方木抹去一角來(lái)支承管體起導(dǎo)向作用。 導(dǎo)軌安裝前應(yīng)算好軌距。導(dǎo)軌軌距取決于管徑及導(dǎo)軌高度。圖9-6 輕便鋼導(dǎo)軌 1-鋼軌導(dǎo)軌 2-方木軌枕 3-護(hù)木 4-鋪板 5-平板 6-混凝土基礎(chǔ) 兩導(dǎo)軌間凈距(圖9-7) A可由下式求得：(9-5) 導(dǎo)軌中距AO(圖9-7)的計(jì)算式如下： (9-6)式中D管子內(nèi)直徑(m)；t管壁厚(m)；h鋼導(dǎo)軌高度(m)；c管外壁與基礎(chǔ)面的間隙，約為0.010.03m。 一般的導(dǎo)軌都采取固定安裝，但有一種滾輪式安裝的導(dǎo)軌(圖9-8)，具有兩導(dǎo)軌間距可調(diào)，以減少導(dǎo)軌對(duì)管

13、子摩擦。這種滾輪式導(dǎo)軌用于鋼筋混凝土管頂管和外設(shè)防腐層的鋼管頂管。圖9-7 導(dǎo)軌間距計(jì)算圖圖9-8 滾輪式導(dǎo)軌 導(dǎo)軌的安裝應(yīng)按管道設(shè)計(jì)高程、方向及坡度鋪設(shè)導(dǎo)軌，要求兩軌道平行，各點(diǎn)的軌距相等。 導(dǎo)軌裝好后應(yīng)按設(shè)計(jì)檢查軌面高程、坡度及方向。檢查高程時(shí)在每條軌道的前后各選68點(diǎn)，測(cè)其高程，允許誤差不大于3mm。穩(wěn)定首節(jié)管后，應(yīng)測(cè)量其負(fù)荷后的變化，并加以校正。還應(yīng)檢查軌距。在頂進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)檢查校正，以保證管節(jié)在導(dǎo)軌上不產(chǎn)生跳動(dòng)和側(cè)向位移。 (5) 后座墻與后背 后座墻與后背是千斤頂?shù)闹С薪Y(jié)構(gòu)，造價(jià)低廉，修建簡(jiǎn)便的原土后座墻是常用的一種后座墻。施工經(jīng)驗(yàn)表明：管道埋深24m淺覆土原土后座墻的長(zhǎng)度一般需4

14、7m，選擇工作坑時(shí)，應(yīng)考慮有無(wú)原土后座墻可以利用。 無(wú)法利用原土作后座墻時(shí)，可修建人工后座墻，圖9-9是很多種人工后座墻的一種。圖9-9 人工后座墻 1-撐杠 2-立柱 3-后背方木 4-立鐵 5-橫鐵 6-填土 后背的功能主要是在頂管過(guò)程中承擔(dān)千斤頂頂管前進(jìn)的后座力，后背的構(gòu)造應(yīng)有利于減少對(duì)后座墻單位面積的壓力。后背的構(gòu)造有很多種。圖9-10是其中的兩種。方木后背的承載力可達(dá)3103kN，具有裝拆容易、成本低、工期短的優(yōu)點(diǎn)；鋼板樁后背承載能力可達(dá)5100kN，采取與工作坑同時(shí)施工方法。適用于弱土層。 在雙向坑內(nèi)雙向頂進(jìn)時(shí)，利用已頂進(jìn)的管段作千斤頂?shù)暮蟊常虼耍槐卦O(shè)后座墻與后背。 (6)工作

15、坑的附屬設(shè)施 工作坑的附屬設(shè)施主要有工作臺(tái)、工作棚、頂進(jìn)口裝置等。 1)工作臺(tái) 位于工作坑頂部地面上，由型鋼支架而成，上面鋪設(shè)方木和木板。在承重平臺(tái)的中部設(shè)有下管孔道，蓋有活動(dòng)蓋板。下管后，蓋好蓋板。管節(jié)堆放平臺(tái)上，卷?yè)P(yáng)機(jī)將管提起，然后推開(kāi)蓋板再向下吊放。圖9-10 后背 a) 方木后背側(cè)視圖 b) 方木后背正視圖 1-撐板 2-方木 3-撐杠 4-后背方木 5-立鐵 6-橫鐵 7-木板 8-護(hù)木 9-導(dǎo)軌 10-軌枕c) 鋼板樁后背 l-鋼板樁 2-工字鋼 3-鋼板 4-方木 5-鋼板 6-千斤頂 7-木板 8-導(dǎo)軌 9-混凝土基礎(chǔ) 2)工作棚 工作棚位于工作坑上面，目的是防風(fēng)雨、雪，以利于

16、操作。工作棚的覆蓋面積要大于工作坑平面尺寸。工作棚多采用支拆方便、重復(fù)使用的裝配式工作棚。 3)頂進(jìn)口裝置 管子入土處不應(yīng)支設(shè)支撐。土質(zhì)較差時(shí)。在坑壁的頂入口處局部澆筑素混凝土壁，混凝土壁當(dāng)中預(yù)埋鋼環(huán)及螺栓，安裝處留有混凝土臺(tái)，臺(tái)厚最少為橡膠墊厚度與外部安裝環(huán)厚度之和。在安裝環(huán)上將螺栓緊固壓緊橡膠墊止水，以防止采用觸變泥漿頂管時(shí)，泥漿從管外壁外溢。 工作坑布置時(shí)，還要解決坑內(nèi)排水、照明、工作坑人員上下扶梯等問(wèn)題。 2.頂力計(jì)算及頂進(jìn)設(shè)備 (1)頂力計(jì)算 頂管施工時(shí)，千斤頂?shù)捻斄朔鼙谂c土壁之間的摩擦阻力和首節(jié)管端面的貫入阻力而將管子頂向前進(jìn)。千斤頂?shù)墓ぷ黜斄τ?jì)算式如下：R=Kf(2Pv+2P

17、H+PB)+PA (9-7)式中R千斤頂工作頂力(kN)；K安全系數(shù)，一般取1.2；Pv管頂上的垂直土壓力(kN)；PH管側(cè)的側(cè)土壓力(kN)；PB全部欲頂進(jìn)的管段重量(kN)； F管壁與土間的摩擦系數(shù)；PA管端部的貫入阻力(kN)。 管頂覆土的垂直土壓力計(jì)算式為： Pv=KpgHD1L (9-8)式中Kp 垂直土壓力系數(shù)，按圖9-1l所示,查表得出。g 土的重力密度(kN)；H 管頂覆土厚度(m)；D1 頂入管節(jié)外徑(m)；L 頂進(jìn)管段長(zhǎng)度(m)。圖9-11 H/D1-Kp關(guān)系 1-砂土及耕植土(干燥) 2-砂土、硬粘土、耕植土(濕的或飽和的) 3-塑性粘土 4-流塑性粘土 管側(cè)土壓力用下式

18、計(jì)算 (9-9)式中j土的內(nèi)摩擦角()。 管段重量PB計(jì)算式為式中G管節(jié)單位長(zhǎng)度重量(kNm)；L頂進(jìn)總長(zhǎng)度(m)。 管端部的貫入阻力PA與土的種類及其物理性質(zhì)指標(biāo)有關(guān)，也受工作面上操作方法的影響，故一般多采用經(jīng)驗(yàn)值。 (2)頂進(jìn)設(shè)備 種類很多，一般采用液壓千斤頂。液壓千斤頂?shù)臉?gòu)造形式分活塞式和柱塞式兩種。其作用方式有單作用液壓千斤頂及雙作用液壓千斤頂，頂管施工常用雙作用液壓千斤頂。為了減少缸體長(zhǎng)度而又要增加行程長(zhǎng)度，宜采用多行程或長(zhǎng)行程千斤頂，以減少搬放頂鐵時(shí)間，提高頂管速度。 按千斤頂在頂管中的作用一般可分為：用于頂進(jìn)管子的頂進(jìn)千斤頂；用于校正管子位置的校正千斤頂；用于中繼間頂管的中繼千斤

19、頂。頂進(jìn)千斤頂一般采用的頂力為(24)103kN。頂程0.54m。 千斤頂在工作坑內(nèi)的布置方式分單列、并列和環(huán)周列，如圖9-12所示。當(dāng)要求的頂力較大時(shí)，可采用數(shù)個(gè)千斤頂并列頂進(jìn)。圖9-12 千斤頂布置方式a)單列式 b)雙列式 c)環(huán)周列式 1-千斤頂 2-管子 3-順鐵 頂鐵(圖913)是頂進(jìn)過(guò)程中的傳力工具，其作用是延長(zhǎng)短行程千斤頂?shù)男谐?，傳遞頂力并擴(kuò)大管節(jié)端面的承壓面積。頂鐵一般由型鋼焊接而成。根據(jù)安放位置和傳力作用不同，頂鐵可分順鐵、橫鐵、立鐵、弧鐵和圓鐵。順鐵是千斤頂?shù)捻敵绦∮趩喂?jié)管子長(zhǎng)度時(shí)，在頂進(jìn)過(guò)程中陸續(xù)安放在千斤頂與管子之間傳遞頂力的。當(dāng)千斤頂?shù)男谐痰扔诨虼笥谝还?jié)管長(zhǎng)時(shí)，就不

20、需用順鐵?；¤F和圓鐵是寬度為管壁厚的全圓形頂鐵，包括半圓形的各種弧度的弧形頂鐵以及全圓形頂鐵。此外，還可做成各種結(jié)構(gòu)形式的傳力頂鐵。頂鐵的強(qiáng)度和剛度應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)核算。圖9-13 頂鐵a)矩形頂鐵 b)圓形頂鐵 c)U形頂鐵 3.后背的設(shè)計(jì)計(jì)算 最大頂力確定后，就可進(jìn)行后背的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。后背結(jié)構(gòu)及其尺寸主要取決于管徑大小和后背土體的被動(dòng)土壓力土抗力。計(jì)算土抗力的目的是考慮在最大頂力條件下保證后背土體不被破壞，以期在頂進(jìn)過(guò)程中充分利用天然的后背土體。 由于最大頂力一般在頂進(jìn)段接近完成時(shí)出現(xiàn)，所以后背計(jì)算時(shí)應(yīng)充分利用土抗力，而且在工程進(jìn)行中應(yīng)嚴(yán)密注意后背土的壓縮變形值。當(dāng)發(fā)現(xiàn)變形過(guò)大時(shí)，應(yīng)考慮采取輔助措施

21、，必要時(shí)可對(duì)后背土進(jìn)行加固，以提高土抗力。后背土體受壓后產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力計(jì)算：sp=Kpgh (9-10)式中sp被動(dòng)土壓力(kPa)；Kp被動(dòng)土壓力系數(shù)；g后背土的重力密度(kN/m3)；h后背土的高度(m)。 被動(dòng)土壓力系數(shù)與土的內(nèi)摩擦角有關(guān)，其計(jì)算式如下： (9-11) 不同土壤的Kp值見(jiàn)表9-1。 2.03 4.16 6.00 7.00 9.09 13.69 0.70 0.49 0.41 0.38 0.33 0.27 1.42 2.04 2.46 2.66 3.00 3.69 10 20 25 27 30 35 軟土 粘土 砂粘土 粉土 砂土 砂礫土 主動(dòng)土壓力系數(shù) KA 被動(dòng)土壓力系

22、數(shù) Kp(0) 土名稱表9-l 土的主動(dòng)和被動(dòng)土壓力系數(shù)值 在考慮后背土的土抗力時(shí)，按下式計(jì)算土的承載能力： (9-12)式中Rc后背土的承載能力(kN)；B后背墻的寬度(m)；H后背墻的高度(m)；h后背墻頂至地面的高度(m)；g土的重力密度(kN/m3)；Kp被動(dòng)土壓力系數(shù)；Kr后背的土抗力系數(shù)。查圖9-14可得。 后背結(jié)構(gòu)形式不同，使土受力狀況也不一樣，為了保證后背的安全，根據(jù)不同的后背形式，采用不同的土抗力系數(shù)值。圖9-14 土抗力系數(shù)曲線 1)管頂覆土淺 后背不需要打板樁，而背身直接接觸土面，如圖9-15所示。 2)管頂覆土深 后背打入鋼板樁，頂力通過(guò)鋼板樁傳遞，如圖9-15所示。覆

23、土高度值越小。土抗力系數(shù)Kr值也越小。 有板樁支撐時(shí)，應(yīng)考慮在板樁的聯(lián)合作用下，土體上頂力分布范圍擴(kuò)大導(dǎo)致集中應(yīng)力減少，因而土抗力系數(shù)Kr值增加。圖9-16是土抗力系數(shù)。它是在不同后背的板樁支承高度值h與后背高度H的比值下，相應(yīng)的土抗力系數(shù)Kr值。圖9-15 無(wú)板樁支撐的后背圖9-16 板樁后背 4.管前人工挖土與運(yùn)土 (1)挖土 頂進(jìn)管節(jié)的方向和高程的控制，主要取決于挖土操作。工作面上挖土不單影響頂進(jìn)效率，更重要的是影響質(zhì)量控制。 對(duì)工作面挖土操作的要求：根據(jù)工作面土質(zhì)及地下水位高低來(lái)決定挖土的方法；必須在操作規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)超挖；不得擾動(dòng)管底地基土；及時(shí)頂進(jìn)，及時(shí)測(cè)量，并將管前挖出的土及時(shí)

24、運(yùn)出管外。 人工每次掘進(jìn)深度，一般等于千斤頂?shù)男谐?。土質(zhì)松散或有流砂時(shí)，為了保證安全和便于施工，可設(shè)管檐或工具管(圖9-17)。施工時(shí)，先將管檐或工具管頂入土中，工人在管檐或工具管內(nèi)挖土。圖9-17 工具管 (2)運(yùn)土 從工作面挖下來(lái)的土，通過(guò)管內(nèi)水平運(yùn)輸和工作坑的垂直提升送至地面。除保留一部分土方用作工作坑的回填外，其余都要運(yùn)走棄掉。管內(nèi)水平運(yùn)輸可用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引或電動(dòng)、內(nèi)燃的運(yùn)土小車在管內(nèi)進(jìn)行 有軌或無(wú)軌運(yùn)土。也可用皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)土。土運(yùn)到工作坑后，由地面裝置的卷?yè)P(yáng)機(jī)、龍門吊或其它垂直運(yùn)輸機(jī)械吊運(yùn)到工作坑外運(yùn)走。9.2.2 機(jī)械掘進(jìn) 頂管施工用人工挖土勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低，而且操作環(huán)境惡劣，影

25、響工人健康，管端機(jī)械掘進(jìn)可避免以上缺點(diǎn)。 機(jī)械掘進(jìn)與人工掘進(jìn)的工作坑布置基本相同，不同處主要是管端挖土與運(yùn)土。 機(jī)械挖土一般分切削掘進(jìn)輸送帶連續(xù)輸運(yùn)土或車輛往復(fù)循環(huán)運(yùn)土；切削掘進(jìn)螺旋輸送機(jī)運(yùn)土；水力掘進(jìn)泥漿輸送等。 1.挖掘機(jī)械 (1)傘式挖掘機(jī)(圖9-18) 用于800mm以上大管內(nèi)。是頂進(jìn)機(jī)械中最常見(jiàn)的形式。挖掘機(jī)由電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)主軸，主軸上裝有切削盤或切削臂，根據(jù)不同土質(zhì)安裝不同形式的刀齒于盤面或臂桿上，由主軸帶動(dòng)刀盤或刀臂旋轉(zhuǎn)切土。再由提升環(huán)的鏟斗將土鏟起、提升、傾卸于皮帶運(yùn)輸機(jī)上運(yùn)走。典型的傘式掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)一般由工具管、切削機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力設(shè)施、裝載機(jī)構(gòu)及校正機(jī)構(gòu)組成。

26、傘式挖掘機(jī)適合于粘土、亞粘土、亞砂土和砂土中鉆進(jìn)。不適合弱土層或含水土層內(nèi)鉆進(jìn)。 (2)螺旋掘進(jìn)機(jī)(圖9-19) 主要用于小口徑(管徑小于800mm)的頂管。管子按設(shè)計(jì)方向和坡度放在導(dǎo)向架上，管前由旋轉(zhuǎn)切削式鉆頭切土，并由螺旋輸送機(jī)運(yùn)土。螺旋式水平鉆機(jī)安裝方便，但是頂進(jìn)過(guò)程中易產(chǎn)生較大的下沉誤差。而且，誤差產(chǎn)生后不易糾正，故適用于短距離頂進(jìn)；一般最大頂進(jìn)長(zhǎng)度為7080m。圖9-18 上海f1050掘進(jìn)機(jī) 1-刀齒 2-刀架 3-刮泥板 4-超挖齒 5-齒輪變速器 6-電機(jī) 7-工具管 8-千斤頂 9-皮帶運(yùn)輸機(jī) l0-支撐環(huán) 11-頂進(jìn)管圖9-19 螺旋掘進(jìn)機(jī)1-管節(jié) 2-導(dǎo)軌機(jī)架 3-螺旋輸

27、送器 4-傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 5-土斗 6-液壓機(jī)構(gòu) 7-千斤頂 8-后背 9-鉆頭 800mm以下的小口徑鋼管頂進(jìn)方法有很多種，如真空法頂進(jìn)。這種方法適用于直徑為200300mm管子在松散土層內(nèi)的頂管。如松散砂土、砂粘土、淤泥土、軟粘土等土層，頂距一般為2030m。 (3)“機(jī)械手”挖掘機(jī) 如圖9-20所示。“機(jī)械手”挖掘機(jī)的特點(diǎn)是弧形刀臂以垂直于管軸心的橫軸為軸，作前后旋轉(zhuǎn)，在工作面上切削。挖成的工作面為半球形，由于運(yùn)動(dòng)是前后旋轉(zhuǎn)，不會(huì)因挖掘而造成工具管旋轉(zhuǎn)，同時(shí)靠刀架高速旋轉(zhuǎn)切削的離心力將土拋出離工作面較遠(yuǎn)處，便于土的管內(nèi)輸出。該機(jī)械構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝維修方便，便于轉(zhuǎn)向，挖掘效率高，適用于粘性土。圖9

28、-20 “機(jī)械手” 挖掘機(jī) l-工具管 2-刀臂 3-減速箱 4-電機(jī) 5-機(jī)座 6-傳動(dòng)軸 7-底架 8-支承翼板 9-錐形筒架 2.盾頂法 如圖9-21所示。盾頂法就是在首節(jié)管前端裝設(shè)盾頭(圖9-22)，盾頭內(nèi)部安裝許多臺(tái)盾頭千斤頂，由盾頭千斤頂負(fù)擔(dān)盾頭頂進(jìn)工作，克服迎面阻力，并承擔(dān)校正功能。后面管節(jié)靠主壓千斤頂頂進(jìn)，從而延長(zhǎng)頂進(jìn)距離。盾頂法兼有盾構(gòu)和頂管兩種施工技術(shù)的特點(diǎn)。與盾構(gòu)施工的區(qū)別是，盾頂法采用管節(jié)以代替現(xiàn)場(chǎng)拼裝襯砌塊的工作，使施工程序簡(jiǎn)化。圖9-21 盾頂法 1-盾殼 2-刃腳 3-環(huán)梁 4-千斤頂 5-密封 6-主壓千斤頂 7-管節(jié) 8-后背 圖9-22 盾頭 l-刃腳 2-

29、支撐環(huán) 3-千斤頂 4-盾尾密封 5-盾尾 6-頂入管 盾頂法適合于密實(shí)土層或大直徑管道的頂進(jìn)。 3.水力掘進(jìn)(圖9-23) 水力掘進(jìn)是利用高壓水槍射流將切入工作管管口的土沖碎，水和土混合成泥漿狀態(tài)輸送出工作坑。圖9-23 水下頂進(jìn)機(jī)頭結(jié)構(gòu)1-工具管 2-刃角 3-隔板 4-密封門 5-燈 6-觀察窗 7-水槍 8-粗 柵 9-細(xì)柵 10-校正千斤頂 11-油壓泵 12-供水管 13-輸漿管 14-水力吸泥機(jī) 15-分配閥 16激光接收靶 17-激光束 18-清理箱 19-工作管 20止水膠帶 21-止水膠圈 22-泥漿管 23-分漿罐 24-壓力表 25-沖洗噴頭 26-沖刷噴頭 27-訊號(hào)

30、臺(tái) 28-泥漿孔 水力掘進(jìn)的特點(diǎn)是機(jī)械化水平較高、施工進(jìn)度快、工程造價(jià)低。適合于在高地下水位的弱土層、流砂層或穿越水下(河底、海底)飽和土層。 水力掘進(jìn)法僅限于鋼管，因鋼管焊接口密封性好。另外水力破土和水力運(yùn)土?xí)r的泥漿排放有污染河道、造成淤泥沉積的問(wèn)題，因而限制了其使用范圍。9.2.3 管節(jié)頂進(jìn)時(shí)的連接 頂進(jìn)時(shí)的管子連接，分永久性連接和臨時(shí)性連接。鋼管采取永久性的焊接。頂進(jìn)過(guò)程中管子永久性連接，導(dǎo)致管子的整體頂進(jìn)長(zhǎng)度越長(zhǎng)，管道位置偏移愈??；但一旦產(chǎn)生頂進(jìn)位置誤差積累，校正較困難。所以，整體焊接鋼管的始頂階段，應(yīng)在始頂時(shí)隨時(shí)進(jìn)行測(cè)量，避免積累誤差。 鋼筋混凝土管通常采用鋼板卷制的整體式內(nèi)套環(huán)臨時(shí)

31、連接，在水平直徑以上的套環(huán)與管壁間楔人木楔，如圖9-24所示。兩管間設(shè)置柔性材料，如油麻、油氈，以防止管端頂裂。圖9-24 鋼內(nèi)套環(huán)臨時(shí)連接 a)內(nèi)漲圈 b)內(nèi)漲圈支設(shè)l-管子 2-木楔 3-內(nèi)漲圈 由于臨時(shí)接口的非密封性，故不能用于未降水的高地下水水頭的含水層內(nèi)頂進(jìn)，頂進(jìn)工作完畢后，拆除內(nèi)套環(huán)，再進(jìn)行永久性接口。9.2.4 延長(zhǎng)頂進(jìn)技術(shù) 在最佳施工條件下，普通頂管法的一次頂進(jìn)長(zhǎng)度為百米左右。當(dāng)鋪設(shè)長(zhǎng)距離管線時(shí)，為了減少工作坑，提高施工進(jìn)度，可采取延長(zhǎng)頂進(jìn)技術(shù)。 延長(zhǎng)頂進(jìn)技術(shù)可分中繼間頂進(jìn)、泥漿套頂進(jìn)和蠟覆頂進(jìn)。 1.中繼間頂進(jìn) 中繼間是在頂進(jìn)管段中間設(shè)置的接力頂進(jìn)工作間，此工作間內(nèi)安裝中繼千

32、斤頂，擔(dān)負(fù)中繼間之前的管段頂進(jìn)。中繼間千斤頂推進(jìn)前面管段后，主壓千斤頂再推進(jìn)中繼間后面的管段。此種分段接力頂進(jìn)方法，稱為中繼間頂進(jìn)。 圖9-25所示為一種中繼間。施工結(jié)束后，拆除中繼千斤頂，而中繼間鋼外套環(huán)留在坑道內(nèi)。在含水土層內(nèi)，中繼間與管前后之間的連接應(yīng)有良好的密封。另一類中繼間如圖9-26所示。施工完畢時(shí)，拆除中繼間千斤頂和中繼間接力環(huán)。然后中繼間將前段管頂進(jìn)，彌補(bǔ)前中繼間千斤頂拆除后所留下的空隙。圖9-25 頂進(jìn)中繼間之一1-中繼間外套 2-中繼千斤頂 3-墊料 4-前管 5-密封環(huán) 6-后管圖9-26 頂進(jìn)中繼間之二 中繼間的特點(diǎn)為頂力大為減少，操作更機(jī)動(dòng)?？砂错斄Υ笮∽杂蛇x擇，分段

33、接力頂進(jìn)。但也存在設(shè)備較復(fù)雜、加工成本高、操作不便、工效降低等不足。 2.泥漿套頂進(jìn) 在管壁與坑壁間注入觸變泥漿，形成泥漿套，可減少管壁與土壁之間的摩擦阻力，一次頂進(jìn)長(zhǎng)度可較非泥漿套頂進(jìn)增加23倍。長(zhǎng)距離頂管時(shí)，經(jīng)常采用中繼間一泥漿套頂進(jìn)。 觸變泥漿的要求是泥漿在輸送和灌注過(guò)程中具有流動(dòng)性、可泵性和一定的承載力，經(jīng)過(guò)一定的固結(jié)時(shí)間，產(chǎn)生強(qiáng)度。 觸變泥漿主要組成是膨潤(rùn)土和水。膨潤(rùn)土是粒徑小于2mm，主要礦物成分是SiAlSi(硅鋁硅)的微晶高嶺土。膨潤(rùn)土的比重為2.52.95，密度為0.831.13100kg/m3。 對(duì)膨潤(rùn)土的要求為：膨潤(rùn)倍數(shù)一般要大于6。膨潤(rùn)倍數(shù)愈大，造漿率越大，制漿成本越低

34、；要有穩(wěn)定的膠質(zhì)價(jià)，保證泥漿有一定的稠度，不致因重力作用而使顆粒沉淀。 造漿用水除對(duì)硬度有要求外，并無(wú)其它特殊要求，用自來(lái)水即可。 為提高泥漿的某些性能而需摻入各種泥漿處理劑。常用的處理劑有： 1) 碳酸鈉可提高泥漿的稠度。但泥漿對(duì)堿的敏感性很強(qiáng)，加入量的多少，應(yīng)事先作模擬實(shí)驗(yàn)確定。一般為膨潤(rùn)土重量的24。 2) 羥甲基纖維素能提高泥漿的穩(wěn)定性，防止細(xì)土粒相互吸附而凝聚。摻入量為膨潤(rùn)土重量的23。 3) 腐殖酸鹽是一種降低泥漿粘度和靜切力的外摻劑。摻入量占膨潤(rùn)土重量的12。 4) 鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽其作用與腐殖酸鹽相同。 在鐵路或重要建筑物下頂進(jìn)時(shí)，地面不允許產(chǎn)生沉降，需要采取自凝泥漿。自凝泥漿

35、除具有良好的潤(rùn)滑性和造壁性外，還應(yīng)具有后期固化后有一定強(qiáng)度，達(dá)到加大承載效果的性能。 自凝泥漿的外摻劑主要有： 1) 氫氧化鈣 氫氧化鈣與膨潤(rùn)土中的二氧化硅起化學(xué)作用生成組成水泥主要成分的硅酸三鈣，經(jīng)過(guò)水化作用而固結(jié)，固結(jié)強(qiáng)度可達(dá)0506MPa。氫氧化鈣用量為膨潤(rùn)土重量的20。 2) 工業(yè)六糖是一種緩凝劑，摻入量為膨潤(rùn)土重量的1。在200C時(shí)，可使泥漿在l15個(gè)月內(nèi)不致凝固。 3) 松香酸鈉 泥漿內(nèi)摻入1膨潤(rùn)土重的松香酸鈉可提高泥漿的流動(dòng)性。 目前自凝泥漿發(fā)展多種多樣，應(yīng)根據(jù)施工情況、材料來(lái)源，拌制相應(yīng)的自凝泥漿。 在不同的土質(zhì)和施工條件下，泥漿的配合比是不同的。在不同土層條件下采用的泥漿配合

36、比如表9-2所示。 水下頂進(jìn)，泥漿拌制后，立即泵送灌漿泥漿拌制后，靜止24h才使用泥漿拌制后，靜止24h才使用泥漿拌制后，靜止24h才使用0.690.81.00.867780758223202518砂粘士，有地下水砂粘土砂粘土砂粘土備 注堿/kg水/kg膨潤(rùn)土/kg土層條件表9-2 觸變泥漿配合比 觸變泥漿在泥漿拌制機(jī)內(nèi)采取機(jī)械或壓縮空氣拌制；拌制均勻后的泥漿儲(chǔ)于泥漿池；經(jīng)泵加壓，通過(guò)輸漿管輸送到前工具管的泥漿封閉環(huán)，經(jīng)由封閉環(huán)上開(kāi)設(shè)的注漿孔注入到坑壁與管壁間孔隙，形成泥漿套，如圖9-27所示。圖9-27 頂管的泥漿套1-土壁 2-泥漿套 3-混凝土管 4-內(nèi)漲圈 5-填料 泥漿注入壓力根據(jù)輸

37、送距離而定。一般采用0.10.15MPa泵壓。輸漿管路采用DN5070的鋼管，每節(jié)長(zhǎng)度與頂進(jìn)管節(jié)長(zhǎng)度相等或?yàn)轫斶M(jìn)管長(zhǎng)的兩倍。管路采取法蘭連接。 輸漿管前的工具管應(yīng)有良好的密封，防止泥漿從管前端漏出(圖9-28)。 泥漿通過(guò)管前端和沿程的灌漿孔灌注。灌注泥漿分為灌漿和補(bǔ)漿兩種。如圖9-29所示。 圖9-28 注漿工具管圖9-29 分漿罐布置(單位：m) 1-灌漿罐 2-輸漿管 3-刃 4-管體 5、6-補(bǔ)漿罐 7-工具管 8-泥漿套 為防止灌漿后泥漿自刃腳處溢入管內(nèi)，一般離刃腳45m處設(shè)灌漿罐，由罐向管外壁間隙處灌注泥漿，要保證整個(gè)管線周壁均為泥漿層所包圍。為彌補(bǔ)第一個(gè)灌漿罐灌漿的不足并補(bǔ)充流失

38、的泥漿量，須在距離灌漿罐1520m處設(shè)置第一個(gè)補(bǔ)漿罐，此后每隔3040m設(shè)置補(bǔ)漿罐，以保證泥漿充滿管外壁。 為了在管外壁形成泥漿層，管前挖土直徑要大于頂節(jié)管節(jié)的外徑，以便灌注泥漿。泥漿套的厚度由工具管的尺寸而定，一般厚度為1520mm。 3.蠟覆頂進(jìn) 蠟覆頂進(jìn)也是延長(zhǎng)頂距技術(shù)之一。蠟覆是用噴燈在管外壁熔蠟覆蓋。蠟覆既減少管子頂進(jìn)的摩擦力，又提高管表面平整度。該方法一般可減少20的摩擦阻力，且設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。但熔蠟散布不均勻時(shí)，會(huì)導(dǎo)致新的“粗糙”，減阻效果降低。9.2.5 頂管測(cè)量和校正 頂管施工時(shí)，為了使管節(jié)按規(guī)定的方向前進(jìn)，在頂進(jìn)前要求按設(shè)計(jì)的高程和方向精確地安裝導(dǎo)軌、修筑后背及布置頂鐵

39、。這些工作要通過(guò)測(cè)量來(lái)保證規(guī)定的精度。 在頂進(jìn)過(guò)程中必須不斷觀測(cè)管節(jié)前進(jìn)的軌跡，檢查首節(jié)管是否符合設(shè)計(jì)規(guī)定的位置。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)前端管節(jié)前進(jìn)的方向或高程偏離原設(shè)計(jì)位置后，就要及時(shí)采取措施迫使管節(jié)恢復(fù)原位再繼續(xù)頂進(jìn)。這種操作過(guò)程，稱為管道校正。 1.頂管測(cè)量 (1)普通測(cè)量 分為中心水平測(cè)量和高程測(cè)量。中心水平測(cè)量是用經(jīng)緯儀測(cè)量或垂線檢查。高程測(cè)量是用水準(zhǔn)儀在工作坑內(nèi)測(cè)量。上述方法測(cè)量并不準(zhǔn)確。由于觀察所需時(shí)間長(zhǎng)，影響施工進(jìn)度，測(cè)量是定時(shí)間隔進(jìn)行，易造成誤差，目前很少使用。 (1)激光測(cè)量 激光測(cè)量是采用激光經(jīng)緯儀和激光水準(zhǔn)儀進(jìn)行頂管中心和高程測(cè)量的先進(jìn)測(cè)量方法，屬于目前頂管施工中廣泛應(yīng)用的測(cè)量方法。

40、 2.頂管校正 對(duì)于頂管敷設(shè)的重力流管道，中心水平允許誤差在30mm，高程誤差+l0mm和-20mm，超過(guò)允許誤差值，就必須校正管道位置。 產(chǎn)生頂管誤差的原因很多，分主觀原因和客觀原因兩種。主觀原因是由于施工準(zhǔn)備工作中設(shè)備加工、安裝、操作不當(dāng)產(chǎn)生的誤差。其中由于管前端坑道開(kāi)挖形狀不正確是管道誤差產(chǎn)生的重要原因?？陀^原因是土層內(nèi)土質(zhì)的不同所造成的。如在堅(jiān)實(shí)土內(nèi)頂進(jìn)時(shí)，管子容易產(chǎn)生向上誤差，反之在松散土層頂進(jìn)時(shí)，又易出現(xiàn)向下誤差。 1) 挖土校正 采用在不同部位增減挖土量的方法，以達(dá)到校正的目的。即管子偏向一側(cè)，則該側(cè)少挖些土，另一側(cè)多挖些土，頂進(jìn)時(shí)管子就偏向空隙大的一側(cè)而使誤差校正。這種方法消除

41、誤差的效果比較緩慢，適用于誤差值不大于l0mm的范圍。 多用于土質(zhì)較好的粘性土，或地下水位以上的砂土中。 (1) 普通校正法 分為挖土校正和強(qiáng)制校正 2) 強(qiáng)制校正 為了強(qiáng)制管子向正確方向偏移，可支設(shè)斜撐校正，如圖9-30所示。下陷的管段可用圖9-31所示方法校正。錯(cuò)口的管端可用圖9-32所示方法校正。圖9-30 傾斜校正1-管子 2-木楔 3-內(nèi)漲圈 4-楔子 5-支柱 6-校正千斤頂 7-墊板圖9-31 下陷校正圖9-32 錯(cuò)口校正1-管子 2-楔子 3-立柱 4-校正千斤頂 如果需要消除永久性高程誤差，可采取圖9-33所示方法。先在管道的彎折段和正常段之間用千斤頂頂離2030cm距離，并

42、用硬木撐住。前段用普通校正法將首節(jié)管校正到正確位置，后段管子經(jīng)過(guò)前段彎折處時(shí)，采用多挖土或卵石填高的方法把管節(jié)調(diào)整至正確位置后再頂進(jìn)。圖9-33 永久性高程誤差消除方法 (2) 工具校正 校正工具管是頂管施工的一項(xiàng)專用設(shè)備。根據(jù)不同管徑采用不同直徑的校正工具管。校正工具管主要由工具管、刃腳、校正千斤頂、后管等部分組成，如圖9-34所示。 校正千斤頂按管內(nèi)周向均勻布設(shè)，一端與工具管連接，另一端與后管連接。工具管與后管之間留有1015mm的間隙。當(dāng)發(fā)現(xiàn)首節(jié)工具管位置誤差時(shí)，啟動(dòng)各方向千斤頂?shù)纳炜s，調(diào)整工具管刃腳的走向，從而達(dá)到校正的目的。 圖9-34 校正工具管設(shè)備組成 1-刃腳 2-工具管 3-

43、校正千斤頂 4-后管9.2.6 掘進(jìn)頂管的內(nèi)接口 管子頂進(jìn)完畢，將臨時(shí)連接拆除，進(jìn)行內(nèi)接口。接口方法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件、管道使用要求、管口形式等選擇。 平接口是鋼筋混凝土管最常用的接口形式。接口連接方法較多。圖9-35所示為平口鋼筋混凝土管油麻石棉水泥內(nèi)接口。施工時(shí)，在內(nèi)漲圈連接前把麻辮填入兩管口之間。頂進(jìn)完畢，拆除內(nèi)漲圈，在管口縫隙處填打石棉水泥或填塞膨脹水泥砂漿。這種內(nèi)接口防滲性較好。 圖9-35 平口鋼筋混凝土管油麻石棉水泥內(nèi)接口1-麻辮或塑料圈或綁扎繩 2-石棉水泥 還可采取油氈墊接口。此種接口方法簡(jiǎn)單，施工方便，用于無(wú)地下水處。油氈墊可以使頂力均勻分布到管節(jié)端面上。一般采用34層油氈墊

44、于管節(jié)間，在頂進(jìn)中越壓越緊。頂管完畢后在兩管間用水泥砂漿鉤內(nèi)縫。 企口鋼筋混凝土管的接口有油麻石棉水泥或膨脹水泥內(nèi)接口，如圖9-36a所示，管壁外側(cè)油氈為緩壓層。還有一種聚氯乙烯膠泥膨脹水泥砂漿內(nèi)接口。這種接口的抗?jié)B性優(yōu)于油麻石棉水泥或膨脹水泥接口，如圖6-36b所示。此外，還可采取麻辮瀝青冷油膏接口。該接口施工方便，管接口具有一定的柔性，利于頂進(jìn)中校正方向和高程，密封效果較好。圖9-36 企口鋼筋混凝土管內(nèi)接口1-油氈 2-油麻 3-石棉水泥或膨脹水泥砂漿 4-聚氯乙烯膠泥 5-膨脹水泥砂漿9.3 擠壓土頂管 擠壓土頂管一般分為兩種：出土擠壓頂管和不出土擠壓頂管。 9.3.1 擠壓土頂管優(yōu)點(diǎn)

45、及適用條件 不同于普通頂管，擠壓土頂管由于不用人工挖土裝土，甚至頂管中不出土，使頂進(jìn)、挖土、裝土三道工序聯(lián)成一個(gè)整體，勞動(dòng)生產(chǎn)率顯著提高。 因?yàn)橥潦潜粩D到工具管內(nèi)的，因此管壁四周無(wú)超挖現(xiàn)象，只要工具管開(kāi)始入土?xí)r將高程和方向控制好，則管節(jié)前進(jìn)的方向穩(wěn)定，不易左右擺動(dòng)，所以施工質(zhì)量比較穩(wěn)定。 采用擠壓土頂管還有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)易的優(yōu)點(diǎn)，故易于推廣。 1.擠壓土頂管的優(yōu)點(diǎn) 擠壓土頂管技術(shù)的應(yīng)用，主要取決于土質(zhì)，其次為覆土深度、頂進(jìn)距離、施工環(huán)境等。 2.擠壓土頂管的適用條件 (1)土質(zhì)條件 含水量較大的粘性土、各種軟土、淤泥，由于孔隙較大又具有可塑性，故適于擠壓土頂管。 (2)覆土深度 覆土深度最少

46、應(yīng)保證為頂入管道直徑的2.5倍。覆土過(guò)淺可能造成地面變形隆起。 (3)頂進(jìn)距離 擠壓土?xí)r在同樣條件下比掘進(jìn)頂管方法頂力要大些。因此，頂進(jìn)距離不宜過(guò)長(zhǎng)。 (4)施工環(huán)境 擠壓土頂管技術(shù)的應(yīng)用受地面建筑物及地下埋設(shè)物的影響。一般距地下構(gòu)筑物或埋設(shè)物的最小間距不小于1.5m，麗且不能用于穿越重要的地面建筑物。9.3.2 出土擠壓頂管 出土擠壓頂管適用于大口徑管的頂進(jìn)。 (1)工具管 擠壓工具管與機(jī)械掘進(jìn)所使用的工具管外形結(jié)構(gòu)大致相同，不同者為擠壓工具管內(nèi)部設(shè)有擠壓口，如圖9-37所示。 主要設(shè)備為帶有擠壓口的工具管，此外是割土和運(yùn)土工具。 1.擠壓土頂管設(shè)備圖9-37 擠壓具管1-鋼絲繩固定點(diǎn) 2-

47、鋼絲繩 3-R形卡子 4-定滑輪 5-擠壓口 6-工具管 7-刃角 8-鋼絲繩與卷?yè)P(yáng)機(jī)連接 工具管切口直徑大于擠壓口直徑，二者呈偏心布置。工具管切口中心與擠壓口中心的間距d如圖9-38所示。偏心距增大，使被擠壓土柱與管底的間距增大，便于土柱裝載。所以，合理而正確地確定擠壓口的尺寸是采用出土擠壓頂管的關(guān)鍵。圖9-38 擠壓切土工具管尺寸 擠壓口的尺寸與土的物理力學(xué)性質(zhì)，工具管管徑以及頂進(jìn)速度有關(guān)。擠壓口的開(kāi)口用開(kāi)口率表示，其值等于擠壓口斷面積與工具管切口斷面積的比值。擠壓口的開(kāi)口率h計(jì)算：(9-13)式中r擠壓口的半徑(mm)；R工具管的切口半徑(mm)。 擠壓口的開(kāi)口率一般取50，當(dāng)管徑較大(

48、DN2000mm)時(shí)，開(kāi)口率可在50以下。 為了校正頂進(jìn)位置，可在工具管內(nèi)設(shè)置千斤頂。因此，工具管由三部分組成：切土漸縮部分l1、卸土部分l2、校正千斤頂部分l3。 工具管的機(jī)動(dòng)系數(shù)R為：(9-14) 為了保證校正的靈活性，應(yīng)正確確定機(jī)動(dòng)系數(shù)R值。l1取決于土的壓縮性和切口漸縮段斜板的機(jī)械強(qiáng)度；l2取決于擠壓口直徑、土密度和運(yùn)土斗車荷重；l3取決于校正千斤頂?shù)拈L(zhǎng)度。綜合考慮這些因素，就可決定工具管的尺寸。 工具管一般采用1020mm厚的鋼板卷焊而成。要求工具管的橢圓度不大于3mm，擠壓口的橢圓度不大于lmm，擠壓口中心位置的公差不大于3mm。其圓心必須落于工具管斷面的縱軸線上。刃腳必須保持一定

49、的剛度。焊接刃腳時(shí)坡口一定要用砂輪打光。 (2)割土工具 如圖9-37所示，先用R形的卡子將鋼絲繩固定在擠壓口的里面，沿著擠壓口圍成將近一圈。擠壓口下端將鋼絲頭固定，并在刃角后面50mm的地方沿著擠壓口將鋼絲繩固定，每隔200mm左右?jiàn)A上一個(gè)卡子。鋼絲繩另一端靠?jī)蓚€(gè)直徑80mm的定滑輪，將鋼絲繩拉到卷?yè)P(yáng)機(jī)上纏好。當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)卷緊鋼絲繩時(shí)，鋼絲繩的固定端不動(dòng)，繩由上端向下將擠壓在工具管內(nèi)的土柱割斷。 (3)運(yùn)土工具 擠壓成型的土柱經(jīng)割斷后，落于特制的弧形運(yùn)土斗車輸送至工作坑，然后用地面起重設(shè)備將斗車吊出工作坑運(yùn)走。 施工順序：安管頂進(jìn)輸土測(cè)量 2.擠壓工藝 1) 安管與普通頂管法施工相同。 2) 頂

50、進(jìn) 準(zhǔn)備工作與普通頂管法施工基本相同，只是增加了一項(xiàng)斗車的固定工作。事先將割土的鋼絲繩用卡子夾好，固定在擠壓口周圍，將斗車推送到擠壓口的前面對(duì)好擠壓口，再將斗車兩側(cè)的螺桿與工具管上的螺桿聯(lián)結(jié)，插上銷釘，緊固螺栓，將車身固定。并將槽鋼式鋼軌鋪至管外即可頂進(jìn)。 頂進(jìn)時(shí)應(yīng)連續(xù)頂進(jìn)，直到土柱裝滿斗車為止。頂力中心布置在2/5D處，較一般頂管法(1/41/5D)稍高，以防止工具管抬頭。 頂進(jìn)完畢，即可開(kāi)動(dòng)工作坑內(nèi)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，牽引鋼絲繩將士柱割斷裝于斗車。 3) 輸土斗車裝滿土后，松開(kāi)緊固螺栓，拔出插銷使斗車與工具管分離，再將鋼絲繩掛在斗車的牽引環(huán)上，即可開(kāi)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)將斗車?yán)焦ぷ骺?，再由地面起重設(shè)備將斗車吊

51、至地面。 4)測(cè)量采用激光測(cè)量導(dǎo)向，能保證上下左右的誤差在1020mm以內(nèi)，方向控制穩(wěn)定。 9.3.3 不出土擠壓頂管 不出土擠壓頂管，大多在小口徑管頂進(jìn)時(shí)采用。頂管時(shí)，利用千斤頂將管子直接頂入土內(nèi)，管周圍的土被擠密。采用不出土擠壓頂管的條件，主要取決于土質(zhì)，最好是天然含水量的粘性土，其次是粉土；砂礫土內(nèi)則不能頂進(jìn)。管材以鋼管為主，也可以用于鑄鐵管。管徑一般要小于300mm，管徑越小效果越好。 不出土擠壓頂管的主要設(shè)備是擠密土層的管尖和擠壓切土的管帽，如圖9-39所示。圖9-39 管尖和管帽a) 管尖 b)管帽 在管子最前端裝上管尖后如圖6-39a所示，頂進(jìn)時(shí)，土不能擠入管內(nèi)。在管子最前端裝上管帽如圖939b所示，頂進(jìn)時(shí)，管前端土被擠入管帽內(nèi)，當(dāng)擠進(jìn)長(zhǎng)度到46倍管徑時(shí)，由于土與管壁間的摩阻力越過(guò)了擠壓力，土就不再擠入管帽內(nèi)，而在管前形成一個(gè)堅(jiān)硬的土塞。繼續(xù)頂進(jìn)時(shí)以堅(jiān)硬的土塞為頂尖，管子前進(jìn)時(shí)土頂尖擠壓前面的土，土沿管壁擠人鄰近土的空隙內(nèi)，使管壁周圍形成密實(shí)擠壓層、擠壓層和原狀土層