顶管

这是一篇关于顶管的思维导图，主要内容包括：顶管的施工流程，顶管与盾构隧道的工法比较，顶管的设计要点，顶管的基本知识。

顶管

• 顶管的基本知识
  • • 顶管的概念
      • 顶管施工是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。它也称作 液压顶管技术。
      • 该施工方法的实质是，所要顶进的管道在主顶工作站的作用下(有时需要中继站的辅助)，由始发井始发，顶进目标井。
      • 采用该施工方法可显著减小对邻近建筑物，管线和道路交通的影响，具有广泛的应用前景。
    • 适用范围
      • 穿越江河，湖泊的管道工程
      • 穿越城市建筑群的管道工程
      • 穿越重要公路，铁路路基下的管道、短距离通道工程
• 顶管的施工流程
  • 工作井的布置
    • 工作井需设置排水沟，满足排水，出土和管节运输需求
    • 后座结构是承受液压千斤顶的顶管反推力并传递扩散至工作坑后壁，一般为钢筋混凝土墙加设槽钢或工字钢，以分散后背墙应力，防止应力集中。
  • 设备安装
    • 出发井：设置顶管出发井保证掘进的精度;用素混凝土封层，设置洞口止水圈，防止地下水渗透到工作井中。
    • 导轨铺设：提高顶管的水平精度和稳定。导轨中心线需与出发井中心线对齐，起支撑导向作用。在顶管推进中需经常校核导轨，防止位移
    • 千斤顶：安装时固定在支架上，与管道中心的垂线对称，其合力的作用点在管道中心线的垂线。
    • 顶铁：把主顶千斤顶的推力均匀地分散到顶进管道的管端面上，起保护管端面的作用，同时延长千斤顶的行程。
  • 顶管进出洞
    • 当顶管机头从工作井推出，如措施不当，会引起地表严重坍塌的灾害性事故。顶管机出洞采用行之有效的洞门密封装置，可确保安全顺利出洞。
    • 顶进工作井、接收工作井围护结构起止水挡土作用，洞口为混凝土井壁预留洞，在预埋钢环上安装双层橡胶止水装置，形成封闭的出洞条件。
    • 出洞前，在洞口安装双层橡胶止水装置，其作用是防止顶管机出洞时正面水土涌入工作井内，另一作用是防止顶进施工时压入的减阻泥浆流失，保证能够形成完整有效的泥浆套。
    • 另外为了确保进、出洞的安全，在顶进工作井、接收工作井外侧采用注浆加固对土体进行改良。
  • 管段连接
    • 顶管可采用钢筋混凝士管，也可采用钢管。
      • 钢筋混凝土管:管节之间采用钢套环、钢板等连接，并设置橡胶圈密封止水。
      • 钢管:管节连接可采用焊接，焊接完成后及时进行焊缝无损探伤，合格后再进行施工。
  • 中继间(中继环)
    • 概念
      • 设置在在相邻两段之间、与管段管径相同的顶进设备，是为了克服顶进系统顶力不足而设置的中间推力装置。
    • 作用
      • 中继环按先后顺序逐个启动，实现管道分段顶进，由此达到减小顶力的目的。
    • 中继接力顶进技术
      • 适用范围
        • 顶进阻力超过主千斤顶的容许总顶力、管节容许的极限压力和工作井承压壁后靠土体极限反推力三者中之一，采用中继接力顶进技术。
      • 采用中继接力技术以后，管道的顶进长度基本不再受承压壁后靠土体极限反推力大小的限制。
  • 测量与纠偏
    • 激光经纬仪
    • “勤纠微调”
      • 利于千斤顶校正
      • 利于衬垫法和支顶法
  • 注浆系统(减阻泥浆)
    • 顶管过程中通过压浆系统从机头套管中的注浆孔压入触变泥浆，形成一定厚度的泥浆套，使顶管在泥浆套中滑行减少摩阻力。
    • 遇到砂层等渗透系数较大的土层中，需增加注浆稠度，减小泥浆流动性，易于形成泥浆套，防止砂土抱住套管增加摩擦力，造成地面沉降。
• 顶管的设计要点
  • 工程勘察
    • 勘察要点
      • ①土层类别、埋深②各土层大体的物理、③地下水位、压力④地下水和土的腐蚀性⑤土层冻结深度⑥地下管线⑦地下洞室⑧邻近建筑物基础回地面动载
    • 主要方法
      • 钻探、原位试验
      • 土工试验
      • 调查、工程物探
  • 顶管工作井设计
    • 在顶管施工中，虽然不需要开挖地面，但必须在顶进管道的两端开挖若干个工作井
      • 顶进工作井
      • 接收工作井
    • 工作井的分类及顶进形式
      • 工作井分类
        • 顶进、终点、中间工作井
      • 顶进形式
        • 顶进方向
          • 单向、双向、调头、多向顶进
        • 管道排数
          • 单排、双排、多排顶进，
    • 设计原则
      • 选择顶管工作井的位置
        • 可利用井壁土体作后座墙
        • 便于排水、出土和运输
        • 距电源和水源较近，交通便利
        • 单向顶进时宜设在下游一侧
      • 需要注意的问题
        • 尽量减少工作井的数量
        • 选址应避开房屋、地下管线、池塘、架空电线等不利于施工的场所等等
  • 顶力的分析计算
    • 总顶力计算
  • 后座墙设计
    • 作用
      • 后座墙为千斤顶提供反作用力。
    • 功能
      • 在顶进过程中自始至终地承担主顶工作站顶管前进时的后座力。
    • 要求
      • (1)充分的强度:(2)足够的刚度;(3)后座墙表面要平直;(4)材质要均匀;(5)结构简单、装拆方便。
• 顶管与盾构隧道的工法比较
  • 相同点
    • 二者都属于暗挖法施工地下工程的主要施工方法、掘进原理非常类似。
    • 二者都要开挖工作井和接收井。
    • 二者工作面的开挖方法，出、进洞施工技术基本相似对地面影响小，可作为越江越河穿越建筑物的暗挖工法。
    • 二者都采用预制衬砌，都要注意接缝防水处理、地表沉降控制、周边环境保护等问题，都要进行注压浆(作用不一样)
  • 不同点
    • 盾构法的衬砌为管片，且每环管片要在盾构机的盾尾进行拼装，拼装好后一般不会再移动；顶管法的衬砌为管节(管段)，且每环管节是一次预制成功的，由顶进装置依次顶进，直至第一节管节到达接收井位置。顶管管道可以是钢管或者混凝土管，盾构隧道大部分均为混凝土管片，特殊地方会用到钢管片。
    • 千斤顶的布置和作用不一样
    • 盾构机内有拼装管片的拼装机，而顶管机内没有
    • 盾构法主要用于大断面城市地下隧道、水工隧道、公(4)路隧道的施工;顶管法主要适用于断面稍小一些的城市地下管线的铺设。
    • 盾尾会设置同步注浆(水泥浆液)，充填空隙;在顶管管段四周会通过预埋注浆管注射减阻泥浆。