市政给排水管道顶管施工技术

1.早期的顶管施工技术

根据中东地区出土的文物证实，古罗马时代已开始了最早应用顶管施工技术的萌芽。当时的古罗马利用杠杆原理，将一根木制管道从土层侧面顶进从而开辟出一条供水渠道，以汲取水资源，这就是在不开挖地面条件下进行的地下顶管施工雏形。顶管施工技术的发展历史

据可查文字记录，美国北太平洋铁路公司在1896～1900年间完成了早期的顶管施工作业。

早期为顶管技术的推广应用作出杰出贡献的是美国的AugustusGrinffin工程师，他于1906～1918年期间在从事灌溉研究工作时，发明了在铁路下面采用铸铁管的顶管施工技术。随后，许多铁路公司都将这项技术确定为铁路下顶进铸铁管道的标准方法。2.走向成熟的顶管施工技术

成熟的顶管施工技术是在盾构法问世以后的盾构机械应用时开始的。盾构机械及配套施工技术的迅速发展，促进顶管施工技术不断成熟和迅速发展。20世纪20年代初期，波纹钢管取代铸铁管投入顶管施工。20世纪20年代后期，混凝土管道开始用于顶管施工工程。

20世纪30年代，美国被太平洋铁路公司对顶管使用的混凝土管道进行规范化。但直到20世纪60年代之前，美国的顶管施工方法发展速度一直相对较慢。

然而与此同时，欧洲（主要是英国、德国）和日本，顶管技术得到了较快的发展。进入20世纪60～70年代，顶管施工技术从主顶设备到配套技术都进行了较大改进，奠定了现代顶管施工技术的基础。其中，最主要的技术进步表现在以下三个方面：（1）研制成功带有一组各自独立的千斤顶并能控制顶进方向的掘进机，可方便不同地层条件下的顶进施工。（2）研制成功专门用于顶管施工的代橡胶密封环的系列混凝土管，可供不同直接的顶管工程使用。（3）研制成功中继间构造以供长距离顶管使用，并完善其中继接力技术。3.顶管技术在中国的发展进程最早的顶管始于1953年的北京，当时在京包铁路的路基下进行的钢筋混凝土管道的顶管穿越私活工。1956年，上海首次在黄浦江堤下进行钢管顶管施工，也很成功。最初都是采用手掘式顶管。1964年前后，在建设部和上海市的支持下，上海一些单位开展了大口径机械式顶管的各种试验。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径遥控土压式顶管掘进机。1978年，上海基础工程公司开发研制了三段双铰型工具管，即顶管机头，解决了百米顶管施工技术难题。1984年前后，北京、上海和南京等地先后引进了国外的机械式顶管设备。同时也引进了一些顶管技术理论及施工管理经验，使我国的顶管技术开始跃上一个新台阶。诸如土压平衡理论、泥水平衡理论、顶管接口型式及制管新技术等资料的引入

近20年来，我国的顶管技术水平有了长足的发展，并在大直径、长距离顶管技术方面处于领先地位。上海黄浦江上游引水工程(1987)DN3500,单向顶进1743m上海青草沙水源地严桥支线(2007)

两根DN3600,平行同时顶进顶管施工技术的发展历史顶管施工工法工艺选择及实施顶管工程中应注意的问题顶管施工工法工艺选择及实施开放式顶管开放式顶管：当工作面土层的物理力学性质良好且土层处于稳定状态时，操作时不会出现塌方现象，能直接挖土，且工作面开敞。1.机械式顶管机

适用于岩层，硬土层和整体稳定性较好的土层，工作效率比较高2.挤压式顶管机

适用于淤泥质土，流塑性土质，而且要求覆土深度比较深3.人工挖掘顶管机

适用于地基强度较高的土层，也有在软土中应用的，前提采用注浆改善土质，或在工具管前加网格，以稳定挖掘面，最大特点是适应地下障碍物较多且较大的条件，可排除障碍的可能性最大最好泥水平衡式基本原理:优点:

适用于各种不同的土质情况,扰动较小,地层损失小,产生的地表面变形小,同时顶进时总顶力较小.缺点:

弃土的运输和存放均较困难,如采用泥浆运输,用水量较大,成本较高.作业所需场地大,设备复杂成本较高,如遇上顶管的超浅埋土层,或遇上渗透系数特别大的砾砂,卵石层,施工作业往往受阻.

掘进机械1.具有浮动切削刀盘的泥水平衡顶管掘进机

当刀盘前土压力过小时,他就前伸,当刀盘前土压力过大时,就往后退,前伸时,应加快推进速度,后退时应减慢推进速度,这样就可以使刀盘前的土压力控制在设定范围内.用机械来平衡土压力2.具有破碎功能的泥水平衡顶管进机

适用口径从600到2400,口径越小,能破碎的砾石的粒径也越小,通长600的能破碎粒径为100mm的砾石,2400的能破碎500mm的砾石.

有的机头破碎粒径可达顶管口径的40%~50%3.气压式泥水平衡顶管掘进机

适用于阀大直径隶顶管工获程通过催调节陆供给蹲的压读缩空乒气的桶压力煤大小,实施调驰节泥水责舱甲内压力延的高低.可精确座到0.1灯KPa喜.特点:平衡爹比较第彻底,施工多后地膀面沉诉降极档小.4.浓泥器水平漫衡顶友管掘折进机比普册通泥新水式粗掘进脖机适拍用的厌泥水届相对泥密度掠要高败很多,接近严泥浆,为使浓纹泥水的叶流动性衬更好,需在旨浓泥雨水中撑加入弃许多露添加动剂(仍归属刊在泥水岗式顶管纠范畴,浓泥水真的相对访密度接嫩近泥浆,其流动勒性比泥峡浆要好疗得多).特别适没用于卵蜂石层地隶质(渗透承性特镰别大华的卵题石层).不需对泡卵石进汪行破碎,可排抗出卵累石的范粒径埋可达边管径致的1/能3.与其他掌泥水式杯顶管比政较,采用浓衔泥水式谎顶管的泻推力要俗低很多,尤其条在沙喇砾土怕中表迎现更抓加明化显,非常适裙用于长仙距离顶舅管和曲芳线顶管.工艺卡原理:根据土侍压平衡局的基本长原理,利用岗顶管候机的锄刀盘收切削迷和支救承机无内土巩压舱洁的正岩面土惰体,抵抗开驳挖面的主水,土压你力以建达到睡稳定迷的目宰的.以顶管搭机的顶箱速即切税削量为主常量,螺旋输旋送机转取速即排猪土量为本变量进依行控制闷土压舱商内的水,土压力添与切削叶面的水,土压样力保烂持平罗衡土压平久衡式分类:泥土式,泥浆伪式,混合式泥浆半式:指排出谋含水量泪相当大张的弃土(可能是陡地下水继丰富,也可交能是枝人为跌的加君入添皇加剂闲造成戏的)优点:适用前的土展质范功围广,从软建黏土慈到砂塘砾土筋都能殊适用,是一周种全纱土质冬的顶扎管掘秒进机,能保持当挖掘面竹稳定,地面昂变形奶极小,施工庄时的扎覆土门可很雪浅,是其抛他形张式的碑顶管羡机无遥法做袖到的(覆土断太浅圾时,手掘式石顶管地轰面易塌而陷,泥水亭式和业气压且式顶工管则绕易冒淹顶和拾跑气).弃土疲运输罚处理活方便,作业滚环境斩好.缺点:在砂无砾层脱和粘肌粒含增量少扩的砂洽层中颗施工毅时,必须撤采用上添加组剂改芝良土愚体.掘进肿机多刀盘火土压平盟衡顶管积掘进机DK式土慕压平壮衡顶裁管掘汪进机中心捡螺旋风式顶悦管掘茎进机切削占密封些土压蚂式掘思进机与泥恰水平烈衡式蚁的最话大区县别在卫于:气压平敌衡式顶暮管机通县过一个趋隔板将穷破碎室我分隔为尾两个区抬域,后面权是压裂力室,以压力蛋墙为界,在其上垂部可以奏形成一术个压气弹区,平衡羞压力鸣就是特通过单这一宴压气陵区作奥用于舒气水先不平弹衡的征工作莫面上.全气压援式挖掘住面上钩和管秘道内踩所有生工作冈人员辫都在责气压算条件纠下工怖作,整个顶抵管管道绢内都充曲满一定尤压力的基压缩空站气.全气慢压顶嫁管的质工具拒管大票多为盟手掘龟式,挖土庭的多模用人踪蝶工,工具管摄构造较巩简单.施工效划率很低,仅为普倚通手掘晕式顶管童的30贫%~帝50师%有钢制浸的气压浩舱也有攻混凝土争管制的隐气压舱气压平喊衡式局部赚气压懂式压缩空醒气仅仅污作用在寇挖掘面驳上,相对宵于全啦气压辰施工酿而言.操作人袜员在常矿压下工夫作.气压传施工洒的特枪殊要麻求1.对土窜质的学要求渗透滤系数胳大于1X1复0-2半cm/麦s的砂砾蚂层中,因透气挨性大,且地否下水确多,漏气很阿厉害,不宜采计用2.对环搭境的步要求设备助多,占地较逝大,空压机锹噪音很逝大,不宜券在居亭民密睡集区硬材采厅用3.对作来业人动员的枯要求必须是搭进过训嘉练的专童业人员,身强辟力壮.优点:平衡压栽力的调畏节和排骂泥系统忽的排量荣是截然阀分开的,互不陪干扰,可更准梯确的调货节平衡洗压力,特别是淡非均匀烘地层中乎施工.缺点:造成秒的地疤面沉哲降较膝大,因为丢气压觉在疏振干地档下水梦过程抵中,会造烦成土锦体的棒压密泉沉降,另外顶庆进过程启中又会堡对土体追产生扰芬动沉降.全气介压式队设备陪复杂,要求可罚靠性高,劳动强览度大,对作业蓝人员身奋体健康乘有特殊渠要求,除了磁为排珠除机锻械故供障和斩为清食除顶鱼进中苍的障总碍外碰很少清采用嫌全气短压式顶管施忍工技术滤的发展卸历史顶管不施工堵工法拍工艺按选择得及实匀施顶管份工程延中应横注意恭的问伏题进出洞梦技术措述施穿墙止秆水构造碰（如图泰）主要由灰挡环、表盘根、笼轧兰组逮成。轧兰背将盘特根压录紧后亡起止波水挡延土作苍用。陡为避锋免地霞下水圈和掘旗土大彩量涌晨入工善作井辽，应蚊在穿壶墙管港内事玩先填压埋经喘夯实隙的黄享粘土塌。（2）洞哀口止勒水方聚法不同构社造的工趴作井，袜洞口止绣水的方近式不同常。a.钢板桩纠围成的晃工作井廉中，应舍在管道寨顶进前浇方的井皱内浇筑茅一道前天止水墙驴。墙体侮可由较绪高强度淋等级的狼素混凝僻土筑成识。b.方形钢烟筋混凝趟土井，甲不必设悉前止水廉墙C.圆形喷钢筋歼混凝诊土井,需浇容筑一负睹弓急形的史前止租水墙.将洞口览止芝