隧道工程(第7章-4顶管)

1、隧道工程 第7章 隧道工程其他施工方法邵 鹏 中国矿业大学力学与建筑工程学院2022年2月2日星期三1. 概述（1）顶管法概念顶管法概念 采用液压千斤顶或具有顶进、牵引功能的设备，以顶管工作井作承压壁，将管子按设计高程、方位、坡度逐根顶入土层直至达到目的地。7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工（2 2）应用概况）应用概况 1896年，美国的北太平洋铁路铺设工程的施工中。 1948年，日本用于铁路下管道施工，用手摇液压千斤顶。 1957年前后，日本采用液压油泵驱动油缸作为主顶动力。 我国顶管施工始于1953年的北京和1956年的上海。 1967年，上海研制成功小口径遥控土压式机械顶管机。

2、1978年前后，上海开发成功挤压法顶管，特别适用于软粘土和淤泥质粘土，但要求覆土深度须大于两倍的管外径。 1984年前后，北京、上海、南京等地先后引进国外先进的机械式顶管设备，随之也引进了一些顶管理论、施工技术和管理经验。诸如土压平衡理论、泥水平衡理论、管接口形式和制管新技术。 1988年上海研制成功我国第一台2720mm多刀盘土压平衡掘进机，先后在虹漕路、浦建路等许多工地使用。 1992年上海研制成功国内第一台加泥式土压平衡掘进机。7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工2. 顶管法的基本原理顶进设备工具管中继环工程管吸泥设备7.47.4 隧道顶管

3、法施工隧道顶管法施工3. 顶管法的基本构成（1 1）顶进设备）顶进设备 1、后座主油缸 行程1.1m，顶力400t。 2、顶铁 弥补千斤顶行程不足；扩散顶力。 3、导轨 导向作用；高约1m；橡皮导轨。7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工（2 2）工具管（顶管机头）工具管（顶管机头） 位置：位于管道最前端，外形与管道相似。 作用：控制方向；出泥；防塌方。 类型： 7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工敞口式：闭口式：手掘式、机械式泥水平衡式、土压平衡式手掘式7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工 机械挖掘的敞开式顶管，土质好的话用这种方法不错，投入不多，效率很高。 7.47.4 隧

4、道顶管法施工隧道顶管法施工机械式挡板式机械挖掘式顶管机 7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工机械式带纵横切削头的敞口式机械挖掘顶管机 7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工机械式泥水平衡式7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工三段双铰型前段：冲泥舱中段：操作室后段：控制室7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工泥水平衡式多刀盘土压平衡式7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工 日本伊势机公司的TCT系列曲线顶管掘进机，泥水平衡机型，能适应含砂砾石的地层，可破碎小于1/3直径的卵石。 7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工矩形顶管机，偏心多轴式刀盘掘进机，图中掘进机断面尺寸

5、3.98x4.38m（高x宽） 7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工 多轴刀盘式矩形顶管机 这是3轴矩形顶管机正面和3轴刀盘运转轨迹图，中间的圆孔是排土口，可排出直径小于400mm的石块。 7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工又一种矩形掘进机，尺寸2850 x6245。7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工超高压水力辅助切割破碎式顶管机 7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工大斜度深坑泥水式顶管机向下的顶管机 7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工（3 3）中继环）中继环 顶进阻力超过以下三者之一时，采用中继接力顶进技术： （1）主千斤顶容许总顶力； （2）管节容许的极

6、限压力； （3）工作井承压壁后靠土体极限反推力。 中继接力时，将管道分成数段，在段与段之间设置中继环。7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工中继环结构中继环结构 1）短冲程千斤顶组（行程为150300mm）； 2）液压、电器与操纵系统； 3）壳体和千斤顶紧固件、止水密封圈； 4）承压法兰片。中继环使用中继环使用 1）从工具管向工作井依次按1#、2# 编号。 2）首先启动1#，达到允许行程后停止，启动 2#中继环工作，最后启动工作井千斤顶。7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工（4 4）工程管）工程管 管材：钢管、混凝土管。 直径：通常1.5-3.0m。7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶

7、管法施工（5 5）吸泥设备）吸泥设备 水力吸泥机7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工 工作井设置、顶管顶力估算、承压壁后靠结构及土体的稳定。（1 1）工作井设置）工作井设置1）顶进井：供顶管机头安装用的工作井；2）接收井：供顶管工具管进坑和拆卸用的工作井。双向顶进单向顶进7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工4. 顶管工程设计 1）形状和制作方法方形或圆形的小基坑，支护类型同普通基坑，常 用钢筋混凝土沉井和钢板桩。管径1.8m或顶管埋深5.5m时，采用钢筋混凝土沉井作 为顶进工作井。沉井作为工作井时，一般采用双向顶进； 采用钢板桩支护工作井时，一般采用单向顶进。一井多用 工作井在施工

8、结束后，一部分将改为阀门井、检查井。 工作井地面影响范围：一般按井深的1.5倍计算。7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工 2）工作井深度设计顶进工作井式中， h1地表至导轨顶的高度； h2导轨高度； h3基础厚度（包括垫层）。接受工作井式中，H2地表至基底的高度； h1地表至支承垫顶的高度； h3基础厚度（包括垫层）； h4支承垫厚度；1123Hhhh2134Hhhh7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工（2 2）顶力计算）顶力计算 顶进阻力： R=0.25D2+fDL式中 D管道外径； L顶进长度； 正面阻力系数； f管壁平均摩擦系数。 阻力增大原因： 1、管道弯曲； 2、触变泥浆

9、失水。7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工（3 3）后背结构设计）后背结构设计7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工（1 1）基本工法）基本工法7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工5. 施工技术7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工手掘式顶管法手掘式顶管法7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工泥水平衡式顶管法泥水平衡式顶管法7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工土压平衡式顶管法土压平衡式顶管法（2 2）工艺流程）工艺流程7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工（2 2）工艺流程）工艺流程7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工（2 2）工艺流程）工艺流程7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工（2 2）工艺流程）工艺流程7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工（2 2）工艺流程）工艺流程7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工（2 2）工艺流程）工艺流程7.47.4 隧道顶管法施工隧道顶管法施工（2 2）工艺流程）工艺流程7.47.4 隧道顶