顶管技术在市政公用工程中的运用

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1、顶管技术在市政公用工程中的运用【】顶管技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题，市政排水管道工程分布于城市每一个角落，是保证城市地面水及时排除、防治城市水污染并使城市水资源保护得以良性循环的必不可少的基础设施，确保其工程质量至关重要。【关键词】顶管技术；施工工艺；施工引言经过多年的发展，顶管技术在我国己得到大量地实际工程应用，且保持着高速的增长势头，无论在技术上、顶管设备还是施工工艺上取得了很大的进步，在某些方面甚至达到了世界领先水平1技术概况顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖

2、的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工只管或掘进机后，埋设在两坑之间。2顶管技术的组成顶管技术伍括顶管机械设备及顶管工作坑。1.1顶管机械设备顶管机械设备括主顶千斤顶与顶管机头，机头主要为敞开式顶管工具管和封闭式顶管掘进机二大类型。敞开式顶管工具管有手掘式、挤

3、压式、网格式等。封闭式顶管掘进机有泥水平衡、土压平衡、加泥式土压平衡、斗铲式和多刀盘等。1.2顶管工作坑工作坑分为顶管坑与接收坑。顶管坑为供顶管机头及千斤顶安装和出坑用的主顶设备工作坑。接收坑为供顶管机头出坑和拆卸的接收工作坑。3顶管机头的选型、顶力估算及中继间接力系统3.1机头选型顶管机头的选型，应根据地质勘探的地质钻孔柱状图和地质纵部面图实际情况，了解机头所穿越的地层情况进行分析研宄。3.1.1敞开式分为手掘式、挤压式、网格式种型式。手掘式适用于粘性或砂性土，在软塑和流塑粘土中慎用；挤压式与网格式适用于软塑、流塑粘性

4、土，均对管道周围地质有较大变形影响。3.1.2封闭式分为斗铲式、多刀盘土压平衡式、刀盘削土土压平衡式、加泥式机械土压平衡式、泥水平衡式5种型式。斗铲式适用于地下水位以下粘性土砂性土，但粘性土的渗透系数不大于10-4cm/sec。多刀盘和刀盘削土土压平衡式适用于软塑、流塑的粘性土，在粘质粉土中慎用。3.2顶力估算为防止管道顶力较大，保证设计合理性及后座结构安全，冋吋保证地层稳定,多采用管外壁注浆减阻进行设计与施工。顶管的顶力标准值按下式估算：fk=πdllf+nf式中：fk一•算顶力标准值（kn）dl—管道外径（m）

5、I一管道计算顶进长度（m）f一触变泥浆中管壁与土的平均摩阻力，一般为：8-12kn/m2nf—工具管（机头）的迎面阻力标准值（kn）敞开式顶管的迎面阻力按不同的机头型式进行计算。封闭式顶管（土压平衡、泥水平衡和多刀盘顶管）的迎面阻力按下式计算:nl=πdl2pl/4pt=γ（h+2dl/3）tg2（45°+φ/2）式中：pt—机头底部以上l/3dl处被动土压力h—管顶土层厚度（m）因为顶管过程的力学参数计算是一个非常复杂的问题，它受地质因素、土层改良方法、掘进参数等一系列参数的影响，同时

6、涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科，故在此以广州某输水工程所用的泥水平衡顶管的顶力计算作一介绍。顶管的顶力约等于顶管过程受到的阻力，包括工具头正面泥水压力和管壁摩擦阻力。根据本工程地质勘察报告和水文地质资料选取适当参数并结合顶管机生产厂家设计共同计算后，本项工程顶管顶力按下式估算：fk=nf+fOI式中：fk一计算顶力标准值（kn）nf—工具管（机头）的迎面阻力标准值（kn）fOI—一管壁摩擦阻力nf=（pe+pw+Ap）πdl2/4式中：dl—一管道外径（m）pe挖掘面前土压力（kpa）pw地

7、下水压力（kpa）△p附加压力（kpa）fOI=（rs+wf）I式中：I一一管道计算顶进长度（m）r一一综合摩檫阻力（kpa）s管外周长（m）W一一每米管子的重力（kn/m）f一一管子重力在土中的摩檫系数3.3中继间接力系统当计算的顶力值大于顶管工作井的设计顶力吋，顶进时需加中继间。中继环的设计必须满足刚度大，安装方便和加工精确，并在使用中具有水密性。3.3.1主体结构主要由一下部分组成：①推力汕缸，其规格、性能要求一致；②钢壳体和千斤顶紧固件、止水密封圈；③液压管道、电器和操纵系统。3.3.2推进流程：第一个中继环推进

8、一一第一个中继环停顶一一第二个中继环推进一一第二个中继环停顶一一如此类推到最后一个中继环一一主顶推进一一主顶停顶（如此循环）4顶管工作坑（顶管坑及接收坑）的基坑支护顶管坑和接收坑是顶管工程中两个重要施工作业坑，作为实施钢管顶进的顶管坑和接收顶管机头及钢管的接收坑，苏大小应根据具体的项管机具及不冋的施工方法进行确定。基