顶管施工方案市政道路顶管施工 _生活百科

据介绍，目前顶管施工中常用的施工方法分为开放式人工挖土(开放式)和封闭式机械顶管(封闭式) 。其中，机械顶管施工中常用的施工方法有泥水平衡式和土压力平衡式。顶管施工中常用的管材有混凝土管、钢管和玻璃填砂钢管。施工中使用的主要设备是信息化、全自动泥水平衡顶管掘进机。

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图施工技术分类
1、开放型刃口推进工法

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图前沿推进法施工工艺示意图
采用尖端推进方式的掘进机结构简单，其尖端部分(即机头)易于加工，根据土质情况可加工成全开式、半开式或翻板式，一般称为开式掘进机。
本发明可应用于软土地层、地下水位以上的黄土地层和地下水位以上的强风岩层。
前沿推进法的特点是施工成本低，顶进时如遇前方障碍物，可立即人工清除；其缺点是顶管直径应大于800mm，否则不方便人员进出；顶进距离不宜过长，一般800mm顶管，顶进距离不宜超过150m，管径较大时可适当延长顶进距离；同时，管道内应设置照明、通风和通讯设备；由于采用开放或半开放土，顶进后表面会沉降，不适合已建建筑区域。一般是在农田对土地沉降没有严格要求的情况下或同时建设新市政道路工程时使用。这种类型机器的缺点是顶升速度慢，遇到流砂层时很难控制开挖量，所以沉降也比下面介绍的几台顶管机器大。
前沿推进法在我国东南沿海沉积的淤泥质粘土中得到广泛应用。由于其土质松软，孔隙比大，易于切割和顶升，其机头一般加工成半开式或翻板式，这样可以取出一半或更少的软土，其余的土围绕管径挤压，可以减少借土量，防止地表下沉，加快顶升速度。此外，在这种土壤中顶进可以省去管壁灌浆。
在黄土或大风岩中顶进时，由于土体摩擦力大，为便于顶进，应采用全开式掘进机，并在管壁周围进行注浆润滑。
刃口推进法适用于直径为 800 ~ 3000 mm的顶管。
2 、封闭型泥水推进工法

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图泥水推进法施工工艺示意图
泥浆推进法具有以下特点：
(1)通过刀盘和最高转速平衡正土压力，调节循环水压力来平衡地下水压力；
利用流体输送将土体切割成泥仓，顶升过程不间断，施工速度快；
无需地基改良或降水处理，施工后地表沉降小。
泥水推进法使用的钻机一般有刀盘伸缩式泥水平衡钻机和偏心破碎式泥水平衡钻机。
【顶管施工方案市政道路顶管施工】2.1 刀盘可伸缩式泥水平衡掘进机
如果你需要穿越建筑物、构筑物并掩埋它们，
物等对地面沉降要求很小的情况下，可采用刀盘可伸缩式泥水平衡掘进机，此种机头的刀盘是一个直径比掘进机前壳体略小的具有一定刚度的圆盘。圆盘中还嵌有切削刀和刀架。刀盘和切削刀架之间可以同步伸缩，也可以单独伸缩。而且，不论刀盘停在哪一个位置上，切削刀架都可以把刀盘的进泥口关闭。刀盘加压装置是安装在主轴中的油缸，刀架伸缩油缸则安装在刀盘加压装置的上方。刀盘可伸缩式掘进机的工作原理如下：刀盘前土压力过小时，它就往前伸；刀盘前土压力过大时，它就往后退。刀盘前伸时，应减小进泥口开度并加快推进速度；刀盘后退时，应加大进泥口开度并降低顶速。这样，就可使刀盘前的土压力控制在设定的范围内。使用此种掘进机顶进施工时地面隆沉极小，优秀的操作人员可使地面隆沉控制在10mm以内。由于采用了泥水作为运输介质，在顶进的过程中无需停顿出泥，因此它的顶速也很快，24小时可顶进20-30米。缺点也很明显：由于进泥口开度限制，在含有直径大于6cm卵石的地层中无法施工，同时需对泥浆进行二次分离处理。
2.2 偏心破碎泥水平衡掘进机
对于土质为强风化岩的情况下，我们可采用偏心破碎泥水平衡掘进机。此机与普通泥水掘进机的最大不同点是其头部。壳体内的泥土仓是一个前面大、后面小的喇叭口，喇叭口的内壁是用耐磨焊条堆焊的一圈环形焊缝。安装在壳体泥土仓内的是一个前面小、后面大的锥体，锥体上也堆有一圈环形焊缝。切削刀呈辐条形焊接在该锥体上，且略微向前倾斜。刀盘的正面焊有坚固而且耐磨的切削刀头，所有这些构成一个刀盘。这样，在掘进机工作时，刀盘一边旋转切削土体的同时还一边作偏心运动把石块轧碎。被轧碎的石块只有比泥土仓与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓，然后从排泥管中被排出。另外，由于刀盘运动过程中，泥水仓和泥土仓中的间隙也不断的由最小变到最大这样循环变化着，因此，它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中，从而保证了掘进机不仅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。一般情况下，刀盘每分钟能旋转4-5转，每当刀盘旋转一圈时，偏心的轧碎动作达20-23次。由于此机型有以上这些特殊的构造，因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘进机中最大的，破碎的最大粒径可达掘进机直径的40-45%之间，破碎的卵石强度可达200MPa 。此机型在顶管掘进过程中有如下特点：
⑴它几乎是全断面全土质的掘进机。它可以在N值从0-15的粘土，N值1-50的砂土以及N值10-50的卵砾石层等地层中使用，而且推进速度不会有太大的变化；
⑵破碎粒径大，其破碎粒径可达掘进机直径的40-45%之间； ⑶施工精度高，施工后的偏差极小；
⑷由于具有偏心运动，进土的间隙又比较小，即使用清水作为进水，也能保持挖掘面的稳定；
⑸可以进行长距离顶进，也可用于曲率半径比较小的曲线顶进； ⑹施工速度快，每分钟可进尺100-180mm之间；
⑺机具结构紧凑、维修保养简单、操作方便。无论在工作坑中安装还是在接收井中拆除都很方便；
泥水式推进工法适于顶进管径规格为Φ600~3000mm 。
3 、封闭型土压式推进工法

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图土压式推进工法施工工艺示意图
土压式推进工法有如下特点：
⑴通过向切削仓内注入一定比例的混合材料，使得充满泥仓的泥土混合体平衡正面土压力以及地下水压力；
⑵无需泥浆泵等后部配套装置，整机造价低廉；
⑶无需泥浆处理，施工成本低。
土压式推进工法所采用的顶管掘进机可根据机头所载刀盘数量分为单刀盘土压平衡掘进机和多刀盘土压平衡掘进机。
3.1 单刀盘土压平衡掘进机
单刀盘土压平衡掘进机有以下优点：
⑴适用的土质范围非常广，除岩石外的其他类土质均适用，且不需采用其他辅助手段；
⑵施工后地面沉降小；
⑶弃土的处理比较简单
⑷可在复土层仅为管外径0.8倍的浅土层中施工；
⑸有完善的土体改良系统和具有良好的土体改良功能；
⑹开口率达100％，土压力更切合实际。
3.2 多刀盘土压平衡掘进机
多刀盘土压平衡掘进机把通常的全断面切削刀盘改成四个独立的切削搅拌刀盘，所以它尤其适用于软粘土层中顶管施工。如果在泥土仓中注入些粘土，它也能用于砂层中顶管施工。另外，由于此机采用了先进的土压平衡原理，采用此机进行顶管施工后，对地面及地下的建筑物、构造物、埋设物的影响较小。用它可以安全地穿越公路、铁路、河川、房屋以及各种地下公用管线。其最小覆土深度可以相当于一倍管外径左右。从无数的施工实例证明，用此机进行顶管施工作业，不仅安全、可靠，而且施工进度快、效率高。与单刀盘土压平衡掘进机相比，此机具有价格低廉、结构紧凑、操作容易、维修方便和质量轻等特点。另外，它排出的土可以是含水量很少的干土或含水量较多的泥浆。它与泥水式顶管施工相比，最大的特点是排出的土或泥浆一般都不需要再进行泥水分离等二次处理。施工占地小，对周围环境污染也很少。如采用皮带输送机或螺旋出土机（如图4.2.2）方式出土，顶进效率会更高，平均24小时可顶进15-20米。但是它的缺点也很明显，由于不是全断面切削，切削不到的部分只能通过挤压进入机头，因此迎面顶力较大。
土压式推进工法适用于施工管径规格为Φ1000~3000mm 。

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图皮带输送机及螺旋出土机
4、封闭型泥浓式推进工法

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图泥浓式推进工法施工工艺示意图
泥浓式推进工法具有如下特点：
⑴可以不加破碎的排出孔径约为掘进机直径1/3的卵砾石；
⑵采用了二次注浆方法，大大的减少了磨阻力，适合长距离顶进。
泥浓式顶进工法所采用的顶进掘进机制造工艺较复杂且精良，在顶进过程中顶进操作人员处于顶进管道中，目前此施工工法在日本应用较广泛，在中国台湾也有应用报道。
此工法在顶进过程中，将废弃物分成两部分通过不同的方式排至地表后再外运处理。通过泥浆将顶进中所遇到的粘粒、砂砾等细小颗粒排至泥浆处理设备中，经泥浆处理设备二次分离处理后，粗颗粒部分由泥浆运输车外运，余下的优质泥浆再次循环利用；顶进中遇到的卵砾石、块石等粗大颗粒物储存于储存槽中，经管道运输至工作井内，再由门架吊至地表后外运。
因此泥浓式顶进工法适用的土质条件较广泛，除岩石外所有土质条件均可适用。它适用顶进管径规格为Φ700~2200mm 。

顶管施工方案 市政道路顶管施工

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