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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12月22日星期四,1. 概述,（1）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。,7.4 隧道顶管法施工,（2）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。 1978年前后，上海开发成功挤
2、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。,7.4 隧道顶管法施工,7.4 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,7.4 隧道顶管法施工,3. 顶管法的基本构成,（1）顶进设备 1、后座主油缸 行
3、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。,7.4 隧道顶管法施工,（2）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：,7.4 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,7.4 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。,7.4 隧道顶管法施工,机械式,挡板式机械挖掘式顶管机,7.4 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,7.4 隧道顶管法施工,机械式,泥水平衡式,7.
4、4 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,7.4 隧道顶管法施工,泥水平衡式,多刀盘土压平衡式,7.4 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。,7.4 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3.98x4.38m（高x宽）,7.4 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。,7.4 隧道顶管法施工,又一种矩形掘进机，尺寸2850 x6245。,7.4 隧道顶管法施工
5、,超高压水力辅助切割破碎式顶管机,7.4 隧道顶管法施工,大斜度深坑泥水式顶管机向下的顶管机,7.4 隧道顶管法施工,（3）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。,7.4 隧道顶管法施工,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 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
6、 2#中继环工作，最后启动工作井千斤顶。,7.4 隧道顶管法施工,（4）工程管 管材：钢管、混凝土管。 直径：通常1.5-3.0m。,7.4 隧道顶管法施工,（5）吸泥设备 水力吸泥机,7.4 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）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,7.4 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
7、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。,7.4 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；,7.4 隧道顶管法施工,（2）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；
8、2、触变泥浆失水。,7.4 隧道顶管法施工,（3）后背结构设计,7.4 隧道顶管法施工,（1）基本工法,7.4 隧道顶管法施工,5. 施工技术,7.4 隧道顶管法施工,手掘式顶管法,7.4 隧道顶管法施工,泥水平衡式顶管法,7.4 隧道顶管法施工,土压平衡式顶管法,（2）工艺流程,7.4 隧道顶管法施工,（2）工艺流程,7.4 隧道顶管法施工,（2）工艺流程,7.4 隧道顶管法施工,（2）工艺流程,7.4 隧道顶管法施工,（2）工艺流程,7.4 隧道顶管法施工,（2）工艺流程,7.4 隧道顶管法施工,（2）工艺流程,7.4 隧道顶管法施工,建筑工程学院,7.4 隧道顶管法施工,建筑工程学院,（3）关键技术 1）穿墙管及穿墙技术 2）顶进与纠偏技术 3）触变泥浆减阻技术 压浆顺序：先压后顶，随顶随压； 泥浆压力：大于地下水压； 压浆量：为理论压浆量的1.2-1.5倍。,7.4 隧道顶管法施工,
