1、頂管施工技術 謝 國 立一、簡介頂管施工是非開挖施工方法其中一種，是借助主頂油缸及管道間、中繼間等推力，把工具管或掘進機從工作坑內穿過土層一直推到接收坑內，將工具管或掘進機吊出井外，并把緊隨工具管或掘進機后的管道埋設在兩坑之間的方法。二、頂管的應用 為減少對交通的干擾和避免大開挖，大口徑圓形管節(jié)在埋深大于3m時，可采用頂管法埋設。三、頂管施工的優(yōu)缺點3.1 優(yōu)點1、土方開挖量少，安全，對交通影響小，開挖部分僅僅是工作坑及接收坑；2、施工噪音少，影響范圍小，文明施工程度高；3、施工工期短；4、可以穿越鐵路、河流等不允許開挖或沒有開挖條件的地方；5、可以完成埋深大的地下管道敷設。3.2 缺點1、曲

2、率半徑小，而且多種曲線組合在一起時，施工非常困難；2、在軟弱土層中容易偏差，且糾偏困難，管道容易發(fā)生不均勻下沉；3、頂進過程中遇到障礙物不容易處理；4、在覆土淺的條件下施工不經濟。頂管施工的優(yōu)點頂管施工的優(yōu)點5.1 工作坑 工作坑是安放所有頂進設備的場所，也是頂管掘進機或工具管的始發(fā)地，同時又是承受主頂油缸反作用力的構筑物。 工作坑按形狀可分為矩形、圓形、腰圓形、多邊形幾種。 工作坑常用的施工方法有沉井法、逆作法和鋼板樁支護。 工作坑的前后壁在管道頂進時受力巨大，均應加固。五、頂管構筑物與設備鋼板樁工作坑井壁加固 接收井是接收頂管掘進機或工具管的場所,平面一般也呈矩形，沿管道方向較長，其長度應

3、滿足頂管機頭可被取出的條件。在管道轉折處設置的接收井，其平面為圓形，內徑也應滿足機頭被取出的條件。 接收井的深度也比較深，所以井壁支撐，一般也采用鋼板樁。若竣工后坑位無需覆土，可采用鋼筋混凝土沉井，箱壁應預留位置正確、大小合適的管孔，竣工后沉井可改建成檢查井。 5. 2 接收井5.3 機 頭概念機頭也可以叫導頭或工作管，主要作用是挖掘管節(jié)前的土壤，頂管時把管節(jié)導入設計位置，起到定向糾偏和埋設管節(jié)的作用。功能校正挖土方向，挖土，防止管節(jié)前土壤坍塌構造與松土運送方法也有關。分為手掘式、泥水平衡式、土壓平衡式。頂管機操作臺頂管機操作臺后靠背、千斤頂支架、導軌后靠背、千斤頂支架、導軌千斤頂千斤頂頂鐵頂

4、鐵5.4 頂管主要配套設備六、管節(jié)頂進6.1 工作井布置 在工作井內，布置主頂千斤頂、頂鐵、基坑導軌、洞口止水圈以及照明裝在工作井內，布置主頂千斤頂、頂鐵、基坑導軌、洞口止水圈以及照明裝置和井內排水設備等。在頂進井的地面上，布置行車或其他類型的起吊運輸設置和井內排水設備等。在頂進井的地面上，布置行車或其他類型的起吊運輸設備。備。6.2頂進挖土1、手掘式（人工開挖） 在頂管的前端裝有工具管，施工時，采用手工的方法來破碎工作面的土層，破碎輔助工具主要有鎬、鍬以及沖擊錘等。2、擠壓掘進機 主頂油缸或中繼間油缸的推力把工具管擠到土里去，被擠壓的土從工具管的排土口擠出。 3、泥水平衡式（機械） 采用機械

5、切削泥土、利用壓力來平衡地下水壓力和土壓力、采用水力輸送棄土。4、土壓平衡式（機械） 采用機械切削泥土，利用土倉內的壓力和螺旋輸送機排土來平衡地下水壓力和土壓力，排出的土可以是含水量很少的干土或含水量較多的泥漿。人工挖土：人工挖，小車運。前端挖掉一段后，方可頂管。 挖土條件：土質較好，管道的管徑不應小于1000mm。1 、手掘式（人工）挖土出土車2、 擠壓式挖土擠壓切土：擠壓切土：憑借機頭的擠壓口，將機頭頂入土中，一段土體被擠進憑借機頭的擠壓口，將機頭頂入土中，一段土體被擠進頂管機頭，然后用鋼絲繩沿擠壓口內緣切斷土體，落在出土車或運頂管機頭，然后用鋼絲繩沿擠壓口內緣切斷土體，落在出土車或運土機

6、上，運至工作坑。土機上，運至工作坑。3、 泥水平衡頂管機械切土：機械切土： 機頭設有刀盤而進行機械切土，邊切土邊頂進，切削下來的機頭設有刀盤而進行機械切土，邊切土邊頂進，切削下來的土，用泥水循環(huán)系統(tǒng)輸送至泥漿池。土，用泥水循環(huán)系統(tǒng)輸送至泥漿池。4、 土壓平衡人工出土人工挖土；螺旋輸送機土壓平衡頂管機；吸泥排泥設備（流體輸送）泥水平衡、泥水加氣平衡頂管機。6.3 排土方式螺旋輸送機出土土壓平衡頂管掘進機開挖的泥土，通過螺旋輸送機輸送、壓縮、密封，形成密封的土塞，阻止泥土中的水快速流出，保持泥土壓的穩(wěn)定。 2 2、吸泥排泥設備（泥漿循環(huán)系統(tǒng)）、吸泥排泥設備（泥漿循環(huán)系統(tǒng)）： 機頭切土進入泥倉后，與

7、進漿混合成泥漿，泥漿由吸泥設備，直接壓送至地面貯泥池。頂管泥漿設備送水、排泥泵送水、排泥泵泥漿沉淀池泥漿沉淀池送排泥漿管送排泥漿管6.4 管節(jié)頂進方向控制 在頂管過程中，必須經常觀測頂進的管節(jié)位置是否符合設計。1、 測量 測量系統(tǒng)的主要設備測量系統(tǒng)的主要設備：由激光經緯儀、測量靶和監(jiān)示器組成 測量測量：在工作井后座位置設置測量機座，測量基座由地面引入地下，避免工作井的變形引起的誤差，將激光經緯儀放置在其上調平后，使激光經緯儀發(fā)射的激光沿著頂進方向水平射出，打在工具頭的測量靶位上，通過望遠鏡讀出工具頭的偏差。每隔0.5m記錄一次。（輔以人工測量校對）測量靶激光經緯儀 頂管采用糾偏千斤頂糾偏，設在

8、頂管機前后段之間，共4組千斤頂。通過組合動作，控制頂管機的頂進方向。當激光點偏移測量靶中心，表明頂管機偏移軸線推進，就要啟動糾偏動作。（如激光點往上移動，說明機頭是往下偏移，必須伸出下面的2組千斤頂）。2、糾偏措施七、管節(jié)接口 7.1 鋼筋混凝土管 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。頂管常用平口和承口不同。頂管常用平口和承口 1 1、平口管接口及止水平口管用、平口管接口及止水平口管用“T”T”形鋼套環(huán)接口，把兩只管子連接在一起，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

9、環(huán)中間安裝有在混凝土管和鋼套環(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、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根齒形橡膠圈止水。根齒形橡膠圈止水。F F形接口管是最為常形接口管是最為常用的一種管節(jié)。它把用的一種管節(jié)。它把“T”T”形鋼套環(huán)的前面一半埋入混凝土管中就變成了形鋼套環(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)與混凝土結合面滲漏，在該處設了一個遇水膨脹的橡膠止水圈?？凇榉乐逛撎篆h(huán)與混凝土結合面滲漏，在該處設了一個遇水膨脹的橡膠止水圈。 7.2 鋼管 鋼管頂管常用的接口形式有兩

10、種，一種V型坡口，另一種是K型坡口，V型坡口適用于管徑較小，人無法進入管內進行焊接的鋼管，單面焊接，雙面成形對焊接要求比較高；K型坡口則用于管徑比較大，人可以到管內進行焊接作業(yè)，管壁比較厚的情況。厚度（mm）坡口名稱坡口尺寸間隙c(mm)鈍邊p(mm)坡口角度（）39V型坡口02026575926V型坡口03035565V型坡口K型坡口八、頂管施工其他措施8.1中繼間接力頂進 中繼間是經機械加工的內外套組合，通過中間的小千斤頂的伸動作，推動外套往前伸出，外套向前推動管節(jié)一段距離，又通過后部主頂推力頂進，使小千斤頂復位。在長距離頂進時，可分段減少主頂的壓力，它可以與其他中繼間和后座通過程序連動，

11、一環(huán)接一環(huán)，自動切換。主頂推力中繼間8.2 注漿減阻在頂進過程中，隨著距離的增長，管道的摩阻力也隨之增大。為了提高頂進施工的效率，在施工過程中盡可能地降低管道外側的阻力，通常情況下往管外側噴射觸變泥漿，降低頂進的阻力。觸變泥漿管設置一般在頂管機后面34節(jié)管每節(jié)管都設置觸變泥漿管，在管節(jié)外壁形成完整的漿套。以后的管節(jié)間隔23節(jié)管設置一道，用來對漿套進行補漿。注漿孔的形狀及布置：在每節(jié)管的前端布置一道觸變泥漿注漿孔，數量為34個，孔的布置均勻。經過不段壓漿，在管外壁形成一個泥漿套。 觸變泥漿管觸變泥漿管 采用觸變泥漿后，頂管摩阻力顯著降低，混凝土頂進的綜合摩阻力可降到3kPa，鋼管則可降到1kPa。九、頂力計算十、發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢大直徑、長距離頂進平面曲線、空間曲線頂管2014年3月31日，鄭州市下穿中州大道隧道工程2標順利貫通，該工程首次采用外徑10.4m7.5m的矩形頂管機，土壓平衡模式，推進總長112米。是目前世界上最大外徑頂管。廣東汕頭管徑2米、全長2080米的過海鋼質引水管，準確頂入接收井預留孔，