市政給排水管道頂管施工技術(shù)

1.早期的頂管施工技術(shù)

根據(jù)中東地區(qū)出土的文物證實(shí)，古羅馬時(shí)代已開始了最早應(yīng)用頂管施工技術(shù)的萌芽。當(dāng)時(shí)的古羅馬利用杠桿原理，將一根木制管道從土層側(cè)面頂進(jìn)從而開辟出一條供水渠道，以汲取水資源，這就是在不開挖地面條件下進(jìn)行的地下頂管施工雛形。頂管施工技術(shù)的發(fā)展歷史

據(jù)可查文字記錄，美國北太平洋鐵路公司在1896～1900年間完成了早期的頂管施工作業(yè)。

早期為頂管技術(shù)的推廣應(yīng)用作出杰出貢獻(xiàn)的是美國的AugustusGrinffin工程師，他于1906～1918年期間在從事灌溉研究工作時(shí)，發(fā)明了在鐵路下面采用鑄鐵管的頂管施工技術(shù)。隨后，許多鐵路公司都將這項(xiàng)技術(shù)確定為鐵路下頂進(jìn)鑄鐵管道的標(biāo)準(zhǔn)方法。2.走向成熟的頂管施工技術(shù)

成熟的頂管施工技術(shù)是在盾構(gòu)法問世以后的盾構(gòu)機(jī)械應(yīng)用時(shí)開始的。盾構(gòu)機(jī)械及配套施工技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)頂管施工技術(shù)不斷成熟和迅速發(fā)展。20世紀(jì)20年代初期，波紋鋼管取代鑄鐵管投入頂管施工。20世紀(jì)20年代后期，混凝土管道開始用于頂管施工工程。

20世紀(jì)30年代，美國被太平洋鐵路公司對頂管使用的混凝土管道進(jìn)行規(guī)范化。但直到20世紀(jì)60年代之前，美國的頂管施工方法發(fā)展速度一直相對較慢。

然而與此同時(shí)，歐洲（主要是英國、德國）和日本，頂管技術(shù)得到了較快的發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)60～70年代，頂管施工技術(shù)從主頂設(shè)備到配套技術(shù)都進(jìn)行了較大改進(jìn)，奠定了現(xiàn)代頂管施工技術(shù)的基礎(chǔ)。其中，最主要的技術(shù)進(jìn)步表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）研制成功帶有一組各自獨(dú)立的千斤頂并能控制頂進(jìn)方向的掘進(jìn)機(jī)，可方便不同地層條件下的頂進(jìn)施工。（2）研制成功專門用于頂管施工的代橡膠密封環(huán)的系列混凝土管，可供不同直接的頂管工程使用。（3）研制成功中繼間構(gòu)造以供長距離頂管使用，并完善其中繼接力技術(shù)。3.頂管技術(shù)在中國的發(fā)展進(jìn)程最早的頂管始于1953年的北京，當(dāng)時(shí)在京包鐵路的路基下進(jìn)行的鋼筋混凝土管道的頂管穿越私活工。1956年，上海首次在黃浦江堤下進(jìn)行鋼管頂管施工，也很成功。最初都是采用手掘式頂管。1964年前后，在建設(shè)部和上海市的支持下，上海一些單位開展了大口徑機(jī)械式頂管的各種試驗(yàn)。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徑遙控土壓式頂管掘進(jìn)機(jī)。1978年，上?；A(chǔ)工程公司開發(fā)研制了三段雙鉸型工具管，即頂管機(jī)頭，解決了百米頂管施工技術(shù)難題。1984年前后，北京、上海和南京等地先后引進(jìn)了國外的機(jī)械式頂管設(shè)備。同時(shí)也引進(jìn)了一些頂管技術(shù)理論及施工管理經(jīng)驗(yàn)，使我國的頂管技術(shù)開始躍上一個(gè)新臺階。諸如土壓平衡理論、泥水平衡理論、頂管接口型式及制管新技術(shù)等資料的引入

近20年來，我國的頂管技術(shù)水平有了長足的發(fā)展，并在大直徑、長距離頂管技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。上海黃浦江上游引水工程(1987)DN3500,單向頂進(jìn)1743m上海青草沙水源地嚴(yán)橋支線(2007)

兩根DN3600,平行同時(shí)頂進(jìn)頂管施工技術(shù)的發(fā)展歷史頂管施工工法工藝選擇及實(shí)施頂管工程中應(yīng)注意的問題頂管施工工法工藝選擇及實(shí)施開放式頂管開放式頂管：當(dāng)工作面土層的物理力學(xué)性質(zhì)良好且土層處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，操作時(shí)不會出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，能直接挖土，且工作面開敞。1.機(jī)械式頂管機(jī)

適用于巖層，硬土層和整體穩(wěn)定性較好的土層，工作效率比較高2.擠壓式頂管機(jī)

適用于淤泥質(zhì)土，流塑性土質(zhì)，而且要求覆土深度比較深3.人工挖掘頂管機(jī)

適用于地基強(qiáng)度較高的土層，也有在軟土中應(yīng)用的，前提采用注漿改善土質(zhì)，或在工具管前加網(wǎng)格，以穩(wěn)定挖掘面，最大特點(diǎn)是適應(yīng)地下障礙物較多且較大的條件，可排除障礙的可能性最大最好泥水平衡式基本原理:優(yōu)點(diǎn):

適用于各種不同的土質(zhì)情況,擾動較小,地層損失小,產(chǎn)生的地表面變形小,同時(shí)頂進(jìn)時(shí)總頂力較小.缺點(diǎn):

棄土的運(yùn)輸和存放均較困難,如采用泥漿運(yùn)輸,用水量較大,成本較高.作業(yè)所需場地大,設(shè)備復(fù)雜成本較高,如遇上頂管的超淺埋土層,或遇上滲透系數(shù)特別大的礫砂,卵石層,施工作業(yè)往往受阻.

掘進(jìn)機(jī)械1.具有浮動切削刀盤的泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)

當(dāng)?shù)侗P前土壓力過小時(shí),他就前伸,當(dāng)?shù)侗P前土壓力過大時(shí),就往后退,前伸時(shí),應(yīng)加快推進(jìn)速度,后退時(shí)應(yīng)減慢推進(jìn)速度,這樣就可以使刀盤前的土壓力控制在設(shè)定范圍內(nèi).用機(jī)械來平衡土壓力2.具有破碎功能的泥水平衡頂管進(jìn)機(jī)

適用口徑從600到2400,口徑越小,能破碎的礫石的粒徑也越小,通長600的能破碎粒徑為100mm的礫石,2400的能破碎500mm的礫石.

有的機(jī)頭破碎粒徑可達(dá)頂管口徑的40%~50%3.氣壓式泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)

適用于閥大直徑隸頂管工獲程通過催調(diào)節(jié)陸供給蹲的壓讀縮空乒氣的桶壓力煤大小,實(shí)施調(diào)馳節(jié)泥水責(zé)艙甲內(nèi)壓力延的高低.可精確座到0.1燈KPa喜.特點(diǎn):平衡爹比較第徹底,施工多后地膀面沉訴降極檔小.4.濃泥器水平漫衡頂友管掘折進(jìn)機(jī)比普冊通泥新水式粗掘進(jìn)脖機(jī)適拍用的厭泥水屆相對泥密度掠要高敗很多,接近嚴(yán)泥漿,為使?jié)饧y泥水的葉流動性襯更好,需在旨濃泥雨水中撐加入棄許多露添加動劑(仍歸屬刊在泥水崗式頂管糾范疇,濃泥水真的相對訪密度接嫩近泥漿,其流動勒性比泥峽漿要好療得多).特別適沒用于卵蜂石層地隸質(zhì)(滲透承性特鐮別大華的卵題石層).不需對泡卵石進(jìn)汪行破碎,可排抗出卵累石的范粒徑埋可達(dá)邊管徑致的1/能3.與其他掌泥水式杯頂管比政較,采用濃銜泥水式謊頂管的瀉推力要俗低很多,尤其條在沙喇礫土怕中表迎現(xiàn)更抓加明化顯,非常適裙用于長仙距離頂舅管和曲芳線頂管.工藝卡原理:根據(jù)土侍壓平衡局的基本長原理,利用崗頂管候機(jī)的鋤刀盤收切削迷和支救承機(jī)無內(nèi)土鞏壓艙潔的正巖面土惰體,抵抗開駁挖面的主水,土壓你力以建達(dá)到睡穩(wěn)定迷的目宰的.以頂管搭機(jī)的頂箱速即切稅削量為主常量,螺旋輸旋送機(jī)轉(zhuǎn)取速即排豬土量為本變量進(jìn)依行控制悶土壓艙商內(nèi)的水,土壓力添與切削葉面的水,土壓樣力保爛持平羅衡土壓平久衡式分類:泥土式,泥漿偽式,混合式泥漿半式:指排出謀含水量淚相當(dāng)大張的棄土(可能是陡地下水繼豐富,也可交能是枝人為跌的加君入添皇加劑閑造成戲的)優(yōu)點(diǎn):適用前的土展質(zhì)范功圍廣,從軟建黏土慈到砂塘礫土筋都能殊適用,是一周種全紗土質(zhì)冬的頂扎管掘秒進(jìn)機(jī),能保持當(dāng)挖掘面竹穩(wěn)定,地面昂變形奶極小,施工莊時(shí)的扎覆土門可很雪淺,是其拋他形張式的碑頂管羨機(jī)無遙法做袖到的(覆土斷太淺圾時(shí),手掘式石頂管地轟面易塌而陷,泥水亭式和業(yè)氣壓且式頂工管則繞易冒淹頂和拾跑氣).棄土疲運(yùn)輸罰處理活方便,作業(yè)滾環(huán)境斬好.缺點(diǎn):在砂無礫層脫和粘肌粒含增量少擴(kuò)的砂洽層中顆施工毅時(shí),必須撤采用上添加組劑改芝良土愚體.掘進(jìn)腫機(jī)多刀盤火土壓平盟衡頂管積掘進(jìn)機(jī)DK式土慕壓平壯衡頂裁管掘汪進(jìn)機(jī)中心撿螺旋風(fēng)式頂悅管掘莖進(jìn)機(jī)切削占密封些土壓螞式掘思進(jìn)機(jī)與泥恰水平烈衡式蟻的最話大區(qū)縣別在衛(wèi)于:氣壓平敵衡式頂暮管機(jī)通縣過一個(gè)趨隔板將窮破碎室我分隔為尾兩個(gè)區(qū)抬域,后面權(quán)是壓裂力室,以壓力蛋墻為界,在其上垂部可以奏形成一術(shù)個(gè)壓氣彈區(qū),平衡羞壓力鳴就是特通過單這一宴壓氣陵區(qū)作奧用于舒氣水先不平彈衡的征工作莫面上.全氣壓援式挖掘住面上鉤和管秘道內(nèi)踩所有生工作岡人員辮都在責(zé)氣壓算條件糾下工怖作,整個(gè)頂?shù)止芄艿澜亙?nèi)都充曲滿一定尤壓力的基壓縮空站氣.全氣慢壓頂嫁管的質(zhì)工具拒管大票多為盟手掘龜式,挖土庭的多模用人蹤蝶工,工具管攝構(gòu)造較鞏簡單.施工效劃率很低,僅為普倚通手掘暈式頂管童的30貧%~帝50師%有鋼制浸的氣壓浩艙也有攻混凝土爭管制的隱氣壓艙氣壓平喊衡式局部賺氣壓懂式壓縮空醒氣僅僅污作用在寇挖掘面駁上,相對宵于全啦氣壓辰施工釀而言.操作人襪員在常礦壓下工夫作.氣壓傳施工灑的特槍殊要麻求1.對土竄質(zhì)的學(xué)要求滲透濾系數(shù)胳大于1X1復(fù)0-2半cm/麥s的砂礫螞層中,因透氣挨性大,且地否下水確多,漏氣很阿厲害,不宜采計(jì)用2.對環(huán)搭境的步要求設(shè)備助多,占地較逝大,空壓機(jī)鍬噪音很逝大,不宜券在居亭民密睡集區(qū)硬材采廳用3.對作來業(yè)人動員的枯要求必須是搭進(jìn)過訓(xùn)嘉練的專童業(yè)人員,身強(qiáng)辟力壯.優(yōu)點(diǎn):平衡壓栽力的調(diào)畏節(jié)和排罵泥系統(tǒng)忽的排量榮是截然閥分開的,互不陪干擾,可更準(zhǔn)梯確的調(diào)貨節(jié)平衡洗壓力,特別是淡非均勻烘地層中乎施工.缺點(diǎn):造成秒的地疤面沉哲降較膝大,因?yàn)閬G氣壓覺在疏振干地檔下水夢過程抵中,會造煩成土錦體的棒壓密泉沉降,另外頂慶進(jìn)過程啟中又會堡對土體追產(chǎn)生擾芬動沉降.全氣介壓式隊(duì)設(shè)備陪復(fù)雜,要求可罰靠性高,勞動強(qiáng)覽度大,對作業(yè)藍(lán)人員身奮體健康乘有特殊渠要求,除了磁為排珠除機(jī)鍛械故供障和斬為清食除頂魚進(jìn)中蒼的障總礙外碰很少清采用嫌全氣短壓式頂管施忍工技術(shù)濾的發(fā)展卸歷史頂管不施工堵工法拍工藝按選擇得及實(shí)勻施頂管份工程延中應(yīng)橫注意恭的問伏題進(jìn)出洞夢技術(shù)措述施穿墻止稈水構(gòu)造碰（如圖泰）主要由灰擋環(huán)、表盤根、籠軋?zhí)m組逮成。軋?zhí)m背將盤特根壓錄緊后亡起止波水擋延土作蒼用。陡為避鋒免地霞下水圈和掘旗土大彩量涌晨入工善作井遼，應(yīng)蚊在穿壺墻管港內(nèi)事玩先填壓埋經(jīng)喘夯實(shí)隙的黃享粘土塌。（2）洞哀口止勒水方聚法不同構(gòu)社造的工趴作井，襪洞口止繡水的方近式不同常。a.鋼板樁糾圍成的晃工作井廉中，應(yīng)舍在管道寨頂進(jìn)前澆方的井皺內(nèi)澆筑茅一道前天止水墻驢。墻體侮可由較緒高強(qiáng)度淋等級的狼素混凝僻土筑成識。b.方形鋼煙筋混凝趟土井，甲不必設(shè)悉前止水廉墻C.圓形噴鋼筋殲混凝診土井,需澆容筑一負(fù)睹弓急形的史前止租水墻.將洞口覽止芝