1、手掘式頂管法施工工藝,手掘式頂管法概述 頂管施工的優(yōu)點 頂管施工的幾種工法 手掘式頂管施工的適用范圍 手掘式頂管法施工的優(yōu)缺點 工藝流程圖 手掘式頂管施工準備工作 調查研究，摸清情況 編制施工方案的主要內容 工作坑尺寸的確定 工作坑底基礎與導軌 頂力計算 后背墻與后背 頂管設備 挖土與頂進 管前挖土 頂進 糾偏與校正 觸變泥漿減阻-觸變泥漿減阻 中繼站-中繼站,一、手掘式頂管法概述,1、頂管施工的優(yōu)點,無需隔斷交通 噪音以及震動都很小 可以在很深的地下敷設管道,一、手掘式頂管法概述,1、頂管施工的優(yōu)點,可以安全的穿越鐵路 對施工周遭的影響很小 可以穿越障礙物,頂管施工采用油壓驅動，施工時噪音遠

2、遠小于開槽式敷設管道，幾乎沒有地盤沉降的現(xiàn)象，對周遭的影響降低到最小程度。而且在較深的埋深情況下施工成本要小于開槽式敷設管道。,一、手掘式頂管法概述,2、頂管施工的幾種工法 手掘式頂管法 泥水式頂管法 土壓式頂管法 不取土頂管法,一、手掘式頂管法概述,3、手掘式頂管施工的適用范圍 適用于黏性、砂性或硬質泥巖土層，且無地下水影響，管徑10003000之間的排水工程。,一、手掘式頂管法概述,4、手掘式頂管法施工的優(yōu)缺點： 優(yōu)點 具有頂管施工的所有優(yōu)點。 工作坑占用場地小。 設備簡單、技術難度低，易于推廣。,一、手掘式頂管法概述,4、手掘式頂管法施工的優(yōu)缺點： 缺點 對不同地質條件有很大的局限性。

3、頂進面土壓不能平衡，容易塌方。 勞動強度大，施工進度慢。,5、頂管工藝流程圖,二、手掘式頂管施工準備工作,1、調查研究，摸清情況 掌握管道埋設、管徑、管材和接口要求。 掌握地下土質、水位等有關水文地質資料。 掌握地下管線情況。 現(xiàn)場施工環(huán)境、運輸、電源等情況。,二、手掘式頂管施工準備工作,2、編制施工方案的主要內容 確定工作坑的位置和尺寸。 頂管后背的結構設計和驗算。 確定掘進和出土的方法，下管和運管的方式和設備，工作平臺的支搭結構。 進行頂力計算，選擇頂進設備。 遇有地下水時，選用降水方法。 制定保證工程質量和安全的技術措施。,二、手掘式頂管施工準備工作,3、工作坑尺寸的確定 工作坑一般選在

4、檢查井的位置，并與建筑物有一定的安全距離。其工作坑底長、寬尺寸可按下圖計算。 底寬：WD+2(B+b) 式中 B-工作面凈寬，一般為1.21.5m； b-支撐厚度； D-管外徑。,二、手掘式頂管施工準備工作,3、工作坑尺寸的確定 底長：LL1+L2+L3+L4+L5 式中 L1-后背結構厚度； L2-千斤頂長度； L3-出土工作面長度，一般取1.01.5m； L4-每節(jié)頂管長度； L5-頂進管口尾部留出工作坑壁的最小長度，一般為0.3m。,二、手掘式頂管施工準備工作,3、工作坑底基礎與導軌 基礎 頂進過程中，防止工作坑地基沉降，導致管子頂進偏差過大，應在工作坑底鋪設基礎。 枕木基礎 當工作坑土

5、質好、無地下水、管徑小、工期短，可采用。 分為密鋪和疏鋪兩種。 混凝土基礎 當工作土質較差、有地下水、管徑較大，可采用。混凝土 強度等級不小于C15，厚度100150mm。 混凝土臥枕木基礎 適用于地基土質松軟、有地下水、管徑偏大等狀況?；炷翉姸鹊燃壊恍∮贑15，厚度200250mm?；炷帘砻娴陀谡砟颈砻?015mm。,導軌 導軌的作用是控制管身按設計的管中心線和高程頂進，保證管身在頂入之前位置符合設計要求。導軌的安裝是否準確和牢固，對管道頂進質量影響較大。 導軌凈距與管道外徑大小有關，根據(jù)直角三角形計算。 導軌標高與導軌凈距和管壁厚度有關。 導軌安裝應牢固、順直、平行、等高，其縱坡與管道

6、設計坡度一致。 在使用中經(jīng)常檢查較核導軌，防止產(chǎn)生位移。,二、手掘式頂管施工準備工作,二、手掘式頂管施工準備工作,5、頂力計算 頂管施工必須有足夠的頂力，才能克服管子在頂進過程中土對管子產(chǎn)生的阻力。 頂管的總頂力應大于或等于管正面阻力和管四周摩擦阻力之和。 F=F1+F2 式中：F 總頂力； F1管正面阻力； F2管道摩擦阻力。,二、手掘式頂管施工準備工作,正面阻力F1： 不同管前端裝置其正面阻力各不相同 。 當采用簡易工具管時，可按下式計算： 管正面阻力 F1=(D-t)t*R 式中 D管外徑 t工具管刃腳厚度 R擠壓阻力 (可取300500kN/m2) 當采用超前開挖頂管時，管正面阻力可忽

7、略不計。,二、手掘式頂管施工準備工作,摩擦阻力F2： 摩擦阻力是指管壁與土之間的摩擦阻力 。 在正常情況下，可按下式計算： 管正面阻力 F2 = f2 * L 單位長度管道摩擦阻力 f2 = D(P1+P2)+ W 垂直土壓力 P1h 水平土壓力 P2(H+D/2)*tg2(45-/2) 式中 D 管外徑 L管道長度 摩擦系數(shù) W單位長度管子自重 土的重度 H 管頂浮土高度 土的內摩擦角,二、手掘式頂管施工準備工作,6、后座墻與后背 后座墻與后背是頂力的支撐結構，通常采用原土做后座墻，根據(jù)施工經(jīng)驗，頂管覆土24m時，原土后背墻的長度需要47 m。如無法使用原土做后背墻時，可筑人工后座墻，也可利

8、用已施工完的管道做后座墻。 后背的作用是減少對后座墻的單位面積的壓力。,二、手掘式頂管施工準備工作,注意事項 后背土壁應鏟平，使土壁墻面與管道頂進方向相垂直。 靠土壁橫排方木面積，一般土質按承載力不超過15t/m2。 方木應臥入工作坑底以下0.5m，使千斤頂?shù)淖饔昧χ行母叨炔恍∮诜侥竞蟊掣叨鹊?/3。 方木斷面可用150mm150mm,立鐵可用200mm300mm工字鋼，橫鐵可用150mm400mm工字鋼。 土質松軟或頂力較大時，可在方木前加墊鋼板。,二、手掘式頂管施工準備工作,7、頂管設備 千斤頂 它是頂管的主要設備之一。 目前多采用液壓千斤頂，根據(jù)需要頂力，選擇臺數(shù)。 如選擇一臺，千斤頂中

9、心放置位置與管中心線的垂線相交； 若使用多臺并列式放置，應使頂力合力作用點與管壁反作用點 在同一軸線上，防止產(chǎn)生力偶，造成頂進偏差。,二、手掘式頂管施工準備工作,高壓油泵 一般選用定額壓力為32MPa的柱塞油泵，經(jīng)分配器、控制閥進入千斤頂。 若裝有兩臺以上千斤頂，需將油管并聯(lián)在一起，以使各千斤頂活塞的行程一致。,二、手掘式頂管施工準備工作,頂鐵 頂鐵是傳遞頂力的墊鐵，分為橫頂鐵、順頂鐵、U型或環(huán)型頂鐵。 順頂鐵長短應有多種尺寸，以便隨著管子頂進，用順頂鐵放入其頂進空隙之內，再繼續(xù)掘土頂進。 U型或環(huán)形頂鐵放在管子端面，順頂鐵作用其上，其弧形斷面尺寸形狀與被頂進管子相同，其作用是使混凝土管口受力

10、均勻，以免管口損壞。,二、手掘式頂管施工準備工作,起重設備 主要作用是下管和運土。 一般采用單梁式電動葫蘆吊。 正式作業(yè)前應進行試吊，檢查重物捆綁情況和制動性能。 嚴禁超負荷吊裝。,三、挖土與頂進,1、管前挖土 將地下水位降至管底以下不小于0.5m處，并采取其它措施防止其他水源進入頂管管道。 管前挖土一次進尺長度，以千斤頂?shù)囊粋€行程長度為宜。土質好可超前500mm以內。不宜超前開挖過長，以免引起管位偏差大和管端上方土坍塌。 應嚴格控制管周圍土的超挖，管端上部可超挖15mm，以減少阻力；管端下部135包角范圍內不得超挖。,三、挖土與頂進,在不允許頂管上部土層下沉地段頂進時，管周圍不得超挖。 在松

11、軟性土層中頂進時，應采取土體加固措施或其它有效措施。 管前挖出的土應及時外運。,三、挖土與頂進,2、頂進 工藝流程： 安裝頂鐵開動油泵頂鎬活塞伸出一個行程關油泵頂鎬停止運行活塞收縮在空隙處加上頂鐵再開動油泵。如此循環(huán)。,三、挖土與頂進,頂進時注意事項： 頂進時應先挖土后頂進，隨挖隨頂。應組織連續(xù)作業(yè)，不宜中途停止，增加頂進的難度。 安裝頂鐵應平順，不得歪斜，每次加放頂鐵時，使頂鐵連接塊數(shù)最少為宜。 工具管進入土層時，每頂進0.3m，測量不少于一次。管道進入土層后正常頂進時，每1.0m測量一次，糾偏時增加測量次數(shù)。（包括管中心線和管底高程）,三、挖土與頂進,頂進過程中，發(fā)現(xiàn)下列緊急情況時應采取措

12、施進行處理： 工具管前方遇到障礙物。 后背墻變形嚴重。 頂鐵發(fā)生扭曲現(xiàn)象。 管位偏差過大且校正無效。 頂力超過管端的允許頂力。 油泵壓力表指針升高異常。,三、挖土與頂進,3、糾偏與校正 采用小角度、頂進中逐漸糾偏，不得猛糾硬調。 挖土糾偏法 頂木校正法 校正環(huán)校正法,三、挖土與頂進,挖土糾偏法 在管子偏向一側少挖土，而在另一側多超挖些，強制管子在前進時向另一側偏移，從而達到糾偏的效果。 適用偏差為10 20mm時。,三、挖土與頂進,頂木糾偏法 管端下陷，可采用下圖方法。 適用偏差大于20mm時。,三、挖土與頂進,校正環(huán)校正法 校正環(huán)安裝在工具管的后面，上下左右各有一個小千斤頂，發(fā)生偏差時，可開

13、動相應的小千斤頂進行校正。,四、觸變泥漿減阻,頂力控制的關鍵是最大限度地降低頂進阻力，而降低頂進阻力最有效的方法是進行注漿。注漿使管周外壁形成泥漿潤滑套，從而降低了頂進時的摩阻力。,四、觸變泥漿減阻,選擇優(yōu)質的觸變泥漿材料，對膨潤土取樣測試。主要指標為造漿率、失水量和動塑比。 在管子上預埋壓漿孔，壓漿孔的設置要有利于漿套的形成。 膨潤土的貯藏及漿液配制、攪拌、膨脹時間，聽取供應商的建議但都必須按照規(guī)范進行 壓漿方式要以同步注漿為主，補漿為輔。在頂進過程中，要經(jīng)常檢查各推進段的漿液形成情況。,四、觸變泥漿減阻,注漿設備和管路要可靠，具有足夠的耐壓和良好的密封性能。在注漿孔中設置一個單向閥，使?jié){液管外的土不能倒灌而堵塞注漿孔，從而影響注漿效果。 注漿工藝由專人負責，質量員定期檢查。 注漿泵選擇脈動小的螺桿泵，流量與頂進速度相應配。,五、中繼站,為了克服頂