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顶管施工法简介

顶管施工法简介 顶管法:隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。在施工时,通过传力顶铁和导向轨道,用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管压入土层中,同时挖除并运走管正面的泥土。当第一节管全部顶入土层后,接着将第二节管接在后面继续顶进,这样将一节节管子顶入,作好接口,建成涵管。顶管法特别适于修建穿过已成建筑物、交通线下面的涵管或河流、湖泊。顶管按挖土方式的不同分为机械开挖顶进、挤压顶进、水力机械开挖和人工开挖顶进等。 目录 起源概况 施工特点 施工设备 技术关键 起源概况 发展过程 顶管法施工是继盾构施工之后发展起来的地下管道施工方法; 最早于1896年美国北太平洋铁路铺设工程中应用,已有百年历史; 20世纪60年代在世界各国推广应用; 顶管法 近20年,日本研究开发土压平衡、水压平衡顶管机等先进顶管机头和工法。 顶进速度最快:美国1980年,9.5小时顶进49m。 顶进距离最长: 国外首次一次最大顶进距离1200m,1970年,德国汉堡下水道混凝土顶管,直径为2.6m。 国内创造混凝土顶管世界记录——一次最大顶进距离为2050m,2001浙江嘉兴污水顶管,钢筋砼管直径2m; 国内创造钢管顶管世界记录——一次最大顶进距离为1743m,1997年上海黄浦江上游引水工程的长桥支线顶管,钢管直径3.5m; 中国从50年代从北京、上海开始试用。 1986年上海穿越黄浦江输水钢质管道,应用计算机控制,激光导向等先进技术,单向顶进距离1120m,顶进轴线精度:左右﹤±150mm,上下﹤±50mm。 1981年浙江镇海穿越甬江管道,直径2.6m,单向顶进581m,采用5只中继环,上下左右偏差﹤10mm。 顶管类型 (1)长大距离顶管 普通顶管一般距离≤100m,无中继环,(现在某些专家认为可能提高到300m),长距离顶管﹥100m,长大距离﹥1000m。 (2)大管径顶管 过去一般认为顶管最大直径为3m。 现在日本、德国等国顶管管径可达4~5m。 (3)微型管顶管 过去顶管管径一般≥300mm,目前最小可达75mm。 顶管按管径分类: 大口径: ≥2000mm 中口径:1200 ~2000mm 小口径:500 ~1200mm 微口径: ≤500mm (4)曲线顶管 S形曲线、水平与垂直兼有曲线、小曲率半径曲线。 (5)自动控制 自动测量、自动记录、自动纠偏。 有条件情况应列入方案比较。 施工特点 1、适用于软土或富水软土层; 2、无需明挖土方,对地面影响小; 3、设备少、工序简单、工期短、造价低、速度快; 4、适用于中型管道(1.5~2m)管道施工; 5、大直径、超长顶进、纠偏困难。 可穿越公路、铁路、河流、地面建筑物进行地下管道施工。 6、可以在很深的地下铺设管道。 施工设备 构成——顶进设备、掘进机(工具管)、中继环、工程管、排土设备等五部分组成。 1、顶进设备 主顶进系统——主油缸:2~8只,行程1~1.5m,顶力300~1000t/只; 单只千斤顶顶力不能过大:千斤顶、管段、后座材料。 主油泵:32-45-50MPa;操纵台、高压油管。 顶铁:弥补油缸行程不足,厚度﹤油缸行程 导轨:顶管导向 中继间——中继油缸、中继油泵或主油泵。 2、掘进机 按挖土方式和平衡土体方式不同分为: 手工挖土掘进机、挤压掘进机、气压平衡掘进机、 泥水平衡掘进机、土压平衡掘进机。 工具管——无刀盘的泥水平衡顶管机又称为工具管,是顶管关键设备,安装在管道最前端,外形与管道相似,结构为为三段双铰管。 作用:破土、定向、纠偏、防止塌方、出泥等功能。 组成:冲泥仓(前)、操作室(中)、控制室(后) 设水平铰链和上下纠偏油缸,调上下方向 (即坡度); 设垂直铰链和水平纠偏油缸,调左右方向 (水平曲线)。 泥浆环 控制室 左右调节油缸 上下调节油缸 操作室 吸泥管 冲泥仓 栅 格 工具管结构 3、中继环 顶管阻力 正面——不变 侧面摩擦力——随顶进距离增大 显然,将长距离顶管分成若干段,在段与段之间设置中继环,接力顶进设备可使后续段只克服顶进管段侧面摩擦力即可。 按自前至后顺序开动中继环油缸,顶进管道可实现长距离顶进。 中继环——在中继环成环形布置若干中继油缸,油缸行程200mm。 中继环油缸工作时,后面的管段成了后座,将前面相邻管段推向前方,分段克服侧面摩擦力。 4、工程管 管道主体一般为圆形,直径多为1.5~3m。长度2-4m。 国内 管道材料类型 钢筋砼管:C50以上,应用最多,用于短距下水道中; 钢 管:列应用第二位,用于自来水、煤气、 天然气等长距离顶管; 钢管、钢筋砼复合管:外钢内砼,用于超长距顶进; 钢管、塑料复合管:外钢内塑,用于强酸性液体 及高纯水输送。 5、排土设备 人工出土——人工挖土时。 螺旋输送机——土压平衡顶管机。 吸泥排泥设备——泥水平衡、泥水加气平衡顶管机。 技术关键 1、顶力问题:增加中继环和泥浆润滑。 中继环间距20—200m,越靠近工具管间距越小; 泥浆作用:润滑、减沉。泥浆材料:膨润土泥浆,稳定、失水少。 注入孔设置:轴向——工具管相邻3-4节为有孔管, 之后每隔2-5节设有孔管。 环向——周圈均匀设3-4个压浆孔。 压浆原则:先压后顶,随顶随压,及时补浆。 2、方向控制:计算机控制、激光导向或三段双铰管。 3、正面土体控制:局部加压(冲泥仓)、泥水平衡、 土压平衡顶管机应用。 顶管设备 1.千斤顶500t:行程1000mm,5.2万元/只,一般两只。 10通径油管40元/m,10米/条,一只千斤顶2条。 18.5KW压力50Mpa流量24L/min电动油泵站2.6万元。 2.千斤顶320t:行程700mm,2.7万元/只,一般两只。 10通径油管40元/m,10米/条,一只千斤顶2条。 11KW压力50Mpa流量16L/min电动油泵站2.1万元。                       天津市天力通液压千斤顶有限公司                          网址:www.gcqjd.com

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