顶管与箱涵法施工.ppt
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1、 顶管与箱涵法施工o7.1 概述o7.2 顶管法施工o7.3 水平定向钻施工o7.4 箱涵法施工7.1 概述o在城市市政管道和地下通道工程中,普遍采用明挖法施工。但在管道埋深较大、交通干线附近和周围环境对位移、地下水有严格限制的地段则采用非开挖施工法更为安全与经济。常用的非开挖工法有:顶管法、水平定向钻法、箱涵法。7.1 概述7.2 顶管法施工o顶管法是将管道用大功率的顶推设备顶进至终点来完成铺设任务的施工方法。o顶管法施工过程如下:顶管的工作井-顶管出口孔壁对面侧墙为承压壁,其上安装液压千斤顶和承压垫板-然后以工具管为先导,将预制管节按设计轴线逐节顶入土层中-直到下一工作井的进口孔壁。7.2
2、 顶管法施工o60年代开始,顶管技术不断得到开发和推广;o70-80年代,先后引进和开发了长距离顶管、中继间、泥浆减阻、计算机控制、激光导向系统等先进技术,管道顶进最大长度已超过千米。o嘉兴污水处理排海顶管工程一次顶进2050m,创造了同类顶管工程的世界记录。o顶管适用土层很广,特别适用于粘性土、粉性土和砂土,也适用于卵石、碎石、风化残积土等非粘性土。o顶管法主要用于管径300-4000的地下管道施工,设备能够平衡地下水压力和土压力,能控制地表的隆起和沉降,具有激光定向功能,顶进速度200-300/min。7.2.1 顶管法施工关键设备工具管o工具管,又叫做机头,它是顶管的关键机具,一般有以下
3、功能:掘进、防坍塌、出泥和导向。不同工具管有不同的特性,所以应当依据工程特点、地质情况和设计要求等选择合适的工具管。o按照功能工具管分类如下:o(1)按掘进功能,可分为:手掘式、挤压式、半机械式、机械式和水力挖掘式工具管。o(2)按防坍塌功能,可分为:机械平衡式、泥水平衡式、土压平衡式、水压平衡式和气压平衡式工具管。o(3)按出泥功能,可分为:干出泥式和泥水出泥式工具管。7.2.1 顶管法施工关键设备o中继间o顶管的关键设备式工具管,而长距离顶进的关键设备是中继间。距离较长的管道,由于管道四周的摩阻力越来越大,一方面主千斤顶的顶力有限,不可能无限增加,另一方面主千斤顶的顶力也受到管道允许应力和
4、后背墙允许应力的制约。为了解决上述问题就出现了中继间。o采用中继间技术就是将一条长管道分为多个区段,并在区段之间加入中继环,中继环的作用时分散主战的顶力。而且一般主战的顶力要大于中继环的顶力。7.2.1 顶管法施工关键设备o触变泥浆减阻o在顶管中为了减少管壁四周的摩阻力,触变泥浆套的形成依赖于工具管。o在长距离和超常距离顶管中,由于施工工期较长,触变泥浆容易因失水而失去作用,因此在管道沿程,从工具管开始每隔一定距离都需设置注浆孔,及时补充新的触变泥浆。通常在中继环附近设置注浆孔。7.2.1 顶管法施工关键设备o纠偏o纠偏是指工具管偏离设计轴线后,利用工具管的纠偏机构,改变管端的方向,减少偏差的
5、过程。其目的是使管道沿设计轴线顶进。o由于工具管产生的偏差都将全部保留在整条管线上,而且工具管的纠偏也是非常重要的,纠偏的好坏将直接影响顶管施工的质量。7.2.2 顶管法施工中顶力计算o顶管施工前必须首先计算顶力,然后才能根据计算出的顶力进行施工设计.o与顶管直接有关的施工设计内容主要包括:千斤顶的选用规格及数量,不采用中继间的最大顶进距离,采用中继间的数量及其间距,管端能承受的最大顶力,是否采用润滑剂,后背墙的设计,以及不同方案的对比等.o如果在顶进过程中,管道所受的应力大于其极限应力,就会引起管道的变形和破坏,影响管道正常的安装和使用。所以,为了避免损害管道及接点处发生应力集中,精确的估算
6、顶进过程中顶力的大小在结构上也是必要的.7.2.2 顶管法施工中顶力计算o根据工程的特点以及实测顶力的变化情况,总结出影响顶力的主要因素如下:o(1)地质条件的影响;(2)管径的影响;(3)注浆的影响。o(4)顶进的施工操作。若顶进过程中停止时间过长,重新启动时,顶力会明显增大。因为停顿时间长,四周松土会坍落在管壁上,同时水分也会从减阻浆液中离析出来,失去减阻支撑作用,造成顶进阻力的增大。o(5)管线偏差的影响。在顶进过程中不断出现偏差,若校正过多,也会引起阻力的增加,从而使总顶力增大。一般在进出洞口处,管线的偏差较大,纠偏次数也多,顶力增加较为显著。7.2.2 顶管法施工中顶力计算o上海市政
7、经验公式o 上海结合该地区土层的具体条件,结合触变泥浆顶管工程的成熟经验,提出了顶力计算公式。oF=KDL o式中:D-管道外径(m);o L-顶进距离(m);o K-采用触变泥浆时每平方米管道的外侧顶力,上海地区取K812KN/m2;o注意:其他地区要根据实际经验对上式进行修正后方可使用。7.2.2 顶管施工中顶力计算(2)顶力计算 按照理论公式计算:F1588KN。按照半经验公式计算:顶管正面摩阻力 F1310KN;顶管侧壁摩擦力 F22410KN。总顶力:FF1F2310+24102720KN。流 花 路解放北路以太广场中 华 大 酒 店(1)工程概况)工程概况 本工程为广州地铁排水恢复
8、工程本工程为广州地铁排水恢复工程,地下位置复杂地下位置复杂,采用小口径土压平衡采用小口径土压平衡顶管法施工,施工采用注浆减阻。顶管法施工,施工采用注浆减阻。右图为施工平面图。右图为施工平面图。7.2.2 顶管法施工中顶力计算 施工时每施工时每2020cm cm 记录记录一次顶力值(见图)一次顶力值(见图)。实测最大顶力为实测最大顶力为800KN。正面阻力的平均值越为正面阻力的平均值越为300KN 。管侧摩阻力,在前管侧摩阻力,在前40m40m。根据实测值反算出的管侧摩阻力系数仅为。根据实测值反算出的管侧摩阻力系数仅为0.3KN/m0.3KN/m2 2;在后;在后41m41m,反算出系数为反算出
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