引論：我們為您整理了13篇頂管施工技術論文范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

對支承一介質的要求

對支承一介質的要求，可以根據摩擦定律推算出來。

摩擦定律概要

除了不在這里討論的滾動摩擦之外，可將摩擦區分為：

a）粘附摩擦（與靜摩擦相同）；

b）滑動摩擦。

在粘附摩擦和滑動摩擦的情況下都存在如下的關系：

T＝N·μ

式中

N——法向力；

T——切向力；

μ——摩擦系數；

摩擦系數μ是一個材料常數，與滑動面和滑動物體的表面性質有關，而卻不以接觸面積F的大小為轉移。

無量鋼系數μ在粘附摩擦的情況下，一般大于滑動摩擦時的數值，因為在粘附摩擦的情況下，表面會由于經常存在的不平度而被“楔緊”。

滑動摩擦又可分為：

b1）干摩擦；

b2）液體摩擦。

在干摩擦時，滑動體和滑動面直接接觸，在液體摩擦的情況下，滑動體和滑動面則被介質隔開

在滑動摩擦的情況下。滑動體和滑動面之間存在相對速度。

在干滑動摩擦的情況下，摩擦系數μ與相對速度υ無關。

在液體滑動摩擦的情況下，視在摩擦系數μ則相隨滑動體和滑動面之間液體的流動阻力而變化。流動阻力則取決于液體的運動粘滯度和流動速度。根據流體動力學可知，流動阻力與流動速度的平方成正比。

在兩個互相接觸的物體之間，起作用的是一個比壓：

P=N/F

在液體摩擦的情況下，作用在液體上的是一個流動壓力：

p’=f（υ2）

若p=p’，物體和介質便處于平衡狀態。這時運動的物體就“漂浮”在滑動面上。

如p＞p’，介質便會從運動物體和滑動面之間的縫隙中逐漸被擠壓出去，直到液體摩擦轉變為干滑動摩擦為止。液體摩擦的前提在于，無論物體和滑動面都必須是不透水的。如果介質能夠滲人物體或滑動面，而又不以同樣的數量給予補充，那么液體摩擦就會變成干摩擦。

從摩擦定律得出的結論．

按照摩擦定律來考慮，對于頂管施工可以得出完全明確的結論如下：

a）為了保持較小的推頂力，干摩擦須以盡可能小的摩擦系數μ為前提。管子表面的光滑，能使摩擦系數降低。管子表面的機械加工和涂抹減摩劑，同樣都能起到減小μ值的作用。

b）在干摩擦的情況下，管子表面在推頂過程中會被周圍上層磨毛，因而使摩擦系數增大。所以在項管距離較大時，一般多采取液體摩擦的方式。

C）液體摩擦須以管子和土層之間存在介質為前提，也就是說，須將介質壓人其間。

d）介質必須保持一定的厚度方能有效。

e）管子和土層間必須存在一定的空隙，也就是說，要留出一定的空隙，以便在壓人介質后能夠形成所需厚度的一個液體層。

f）管子和土層之間充滿介質的空隙，在整個推頂過程中必須保持不變。要作到這一點，介質必須能夠阻止土層落到管壁上，亦即介質必須承受著各種具體條件下起作用的上壓力來托住土層。因此，在介質中必須經常保持相當于土應力的液壓。這樣，介質同時也起著支承介質的作用。交承壓力的反作用力則由頂進管來承受。

g）為了形成管子和土層之間所需的空隙，刃腳直徑的取值最好稍大于頂進管直徑。

h）對粘性很小的土壤來說，推頂時在刃腳周圍產生的松散地帶便能形成管子和土層之間所需的空隙，因而不需要刃腳直徑大于管徑。

i）上層和管子之間既已形成空隙，就必須在土層落到管體一上以及土壓力上升達到全值之前將支承-介質充入其中。事后再來克服土壓力將土層從管壁上推開是不可能的。一旦周圍土壤的某些顆粒接觸管壁并被土層壓附在管壁上，立即便會發生于摩擦，即使隨后壓人介質，情況仍然如此。

k）可以把頂進管看作是不透水的。管子接頭在整個推頂過程中應保持密閉。

l）土層總是多少有些透水的。因此，支承一介質必須起到的另一作用，即在于封閉管子周圍土層的空隙，以便在土層中造成一個不透水的環形地帶，從而阻止支承-介質滲入土層。

m）為了能夠封閉土層的空隙而又不致流失到土層中去，支承-介質必須具有足夠高的運動粘滯度。

n）為了取得盡可能小的視在摩擦系數μ，又需要支承-介質的運動粘滯度較低一些。

o）支承-介質不得對頂進管材料（鋼、鋼筋混凝土、石棉水泥或塑料混凝土）和接頭材料（鋼和橡膠）造成侵蝕。

P）支承-介質不得污染地下水。

膨潤土礦物懸浮液能夠最充分地滿足對支承-介質提出的一切要求。

作為支撐-介質的膨潤土

1890年，美國的福特·本頓首先發現了膨潤上。它的主要成分和對于它作為支承一介質的性能起著決定作用的，乃是其中叫作蒙脫土的一種粘土礦物，這種礦物以其位于法國南方的蒙脫英里翁礦床而得名。在德意志聯邦共和國的巴伐利亞，則有著大約一千萬年前作為風化產物形成的一些酸性火山質玻璃凝灰巖礦可供這方面的應用。

蒙脫土是一種層狀結構的結晶氫化硅酸鋁。硅酸鹽多層體是一種三層結構，其中包括一層SiO4四面體、一層氫氧化鋁八面體和一層SiO4四面體。蒙脫土晶體即由許多這樣的硅酸鹽疊層組成。蒙脫土晶體遇水膨脹，與此同時水分子便滲入各個疊層之間。于是兩個蒙脫土疊層之間的距離就加大了一倍。晶體內部膨脹現象的原因，則在于疊層內部電荷分布的不均勻。

我們可以設想，在靜止下來的膨潤上懸浮液中，薄片狀的蒙脫上微粒形成一種紙牌房子式的結構，其中這些微粒以它們的角隅和棱緣彼此接觸或互相支撐。一旦靜止狀態被擾亂，例如由于攪拌、振動或泵送等等，于是大多數的“紙牌房子”坍塌下來，因而在靜止狀態下凝結起來的懸浮液就會變成溶膠。當這種溶膠再次靜止下來，薄片狀的蒙脫上微粒又會彼此搭在一起形成紙牌房子式的結構，于是溶膠重新凝固。懸浮液每當靜止便結成凝膠，一旦運動起來又變成溶膠，這種從靜止狀態到運動狀態以及從運動狀態又回到靜止狀態的結構交替，可以永無止境地重復下去，這樣的特性便叫作觸變性。

作為頂管施工中的支撐-介質，膨潤土的重要特點即在于它的膨脹性能。這一點須取決于薄片狀蒙脫俄土微粒的大小和數量。

膨潤土主要有兩類，即鈣膨潤土和鈉膨潤土上。

它們的區別在于起決定作用的蒙脫土是鈣蒙脫上還是鈉蒙脫土。

在膨潤土含量相同情況下，鈉膨潤土懸浮液中所含極薄的硅酸鹽疊層片的數量，約為鈣膨潤上懸浮液中所含數量的15到20倍。由于這種極薄的硅酸鹽疊層片的數量大得多，便有利于蒙脫土微粒形成紙牌房子式的結構，因而亦有利于提高懸浮液的膨脹性能，這樣既可改善懸浮液在溶膠狀態下的流動性，也能改善懸浮液在凝膠狀態下的固結性。所以鈉膨潤土比鈣膨潤土更適用于頂管施工。

而巴伐利亞礦層卻只含有膨脹性能較差的鈣膨潤土。

但鈣蒙脫土有一個特性，亦即其中化合的鈣離子可以用鈉離子來置換。通過這樣的離子交換，鈣膨潤土的性能會有很大的變化，從而被賦予鈉膨潤上的優良特性。

由于銷膨潤土和通過鈉離子置換而活化的鈣膨潤土——也叫作活性膨潤土——能夠最大程度地滿足頂管施工中提出的要求，因而下面的討論便以這兩種膨潤土為基礎。

化學分析表明，膨潤土中大約有56％的二氧化硅和20％的氧化鋁，二者共同構成了蒙脫土上晶體的基本物質。與此相對應，礦物組成中也有75％的蒙脫土。篩分析也很值得注意，根據篩分析，膨潤土中粒徑小于0.025毫米的占55％。

膨潤土加水攪拌即成懸浮液，這里對水質的要求和拌制混凝土時一樣。判斷膨潤土懸浮液是否適于用作支承一介質的標準在于它的物理特性。而對后者起決定作用的，主要是懸浮液中的膨潤土含量。表2中按照每立方米制成懸浮液中含有30、40、60和80公斤膨潤上的四種情況，分別列出了各種懸浮液的主要參數。

首先從容重的數據中可以看出，膨潤土含量對容重的影響不大。在我們所考察的試樣上，容重大致變化于1020到1050公斤/米3之間，因此只是稍高于純水的容重。所以膨潤土懸浮液也可以在水下頂管施工中用作支承介質，無需顧慮懸浮液因容重不同而流失，故而對膨潤土懸浮液來說，容重并不是一個重要的判斷標準。

反之，流變極限測量結果都表明，無論在運動狀態或是靜置狀態下，懸浮液中的膨潤土含量都對流變極限有很大的影響。正如事先的考慮所預見到的，流限在運動狀態下達到了下限值。觀察表2可以看出，膨潤上含量從每立方米30公斤增加到60公斤時，亦即在膨潤上含量增大一倍的情況下，運動流限從22.4克（力）／厘米2上升到204克（力）／厘米2，因此也就是提高到大約9倍，當膨潤土含量從40公斤／米3增加到80公斤／米3時，同樣也是在增大一倍的情況下，可以看到大致相同的比率。這時運動流限從44.6克（力）／厘米2上升到439克（力)/厘米2，亦即增大到10倍左右。

靜置一分鐘后的比率也類似于流動狀態下的情況。在這種條件下，當膨潤土含量從30公斤／米3增加到60公斤／米3時，流限從42.8克（力）／厘米2提高到320克（力）／厘米2，即增大到7.5倍。當膨潤土含量從40公斤／米3增加到80公斤／米3時，流限則以100：696—1：7的比例提高。

最后，在靜置24小時的情況下，當膨潤上含量從30公斤／米3增加到60公斤／米3時，流限比率為198：1265一1：6，80公斤／米3含量的相應數值則限于現有的測量技術條件而無法測出。

因此得出的結論是，膨潤土含量增加一倍，可使膨潤上懸浮液的支承作用提高到7至10倍。但是這也意味著，若膨潤土含量減少1／2，支承作用就可能降低到1／10。所以，確定懸浮液中的膨潤上含量，便有著如此重大的意義。

得到的另一個結論是，在從運動狀態過渡到靜止狀態時，流限的增大須取決于懸浮液中的膨潤土含量。

在每立方米懸浮液中含30公斤膨潤土的情況下。靜置1分鐘后的流限以42.8：22.4=1.9：1的比率增大。在膨潤土含量為40公斤／米3的情況下，靜置1分鐘后的增大比率已達100：44.6=2.2：1。然而在膨潤土含量為60公斤／米3情況下，這一比值卻降低到320：204＝1．6：1，以及在膨潤土含量為80公斤／米3的情況下，比率仍為696：439=1.6：1。

靜置24小時后的流限與運動狀態下的比率，在懸浮液中的膨潤上含量為30公斤／米3時是22.4：198=1：8.8，在40公斤／米3的情況下是44.6：584=1：13.3，在60公斤／米3的情況下是204:1265=1:6.2，而對于80公斤／米3的含量，則已無法取得測量值。

在將膨潤上懸浮液用作支承-介質的情況下，靜止狀態的流限值與運動狀態的流限同樣具有重要意義：

靜止狀態下的流限值決定著懸浮液是否適于用作支承介質，運動狀態下的流限值則決定著懸浮液是否適于用作介質。

當運動流限與靜止流限之比為1：6到1：10（最大1：15）時。膨潤上懸浮液便完全能滿足這兩個方面的要求。

流限值適用于膨脹過程業已最后完結的懸浮液。這種膨脹過程的性質，在于水已滲入了構成蒙脫土晶體的硅酸鹽疊片的晶層中。致使層間距離增大起來。水對微小蒙脫土晶體的滲透過程以及水滲入更小得多的晶層之中都需要時間。這就是膨脹時間，攪拌越充分．膨脹時間就越短，否則在水和膨潤土的混合料未獲充分攪拌的情況下，膨脹時間就會延長許多倍。攪拌取得良好效果的前提，是要有足夠長的攪拌時間，至少要有半個小時，有時甚至可能需要若干小時。另一個前提是要求膨潤土不留余渣地充分溶解在水中，盡可能使每一個膨潤土顆粒都被水包圍著。最后，在攪拌時不要讓空氣進入水和膨潤土的混合料中，因為空氣會妨礙水滲入蒙脫土晶體。再則，膨脹時間也會受到混合料溫度的影響。高溫（夏季溫度）可使膨脹時間縮短，低溫（冬季溫度）則使膨脹時間延長。當溫度低于零度時，膨脹過程即告中止，但混合料并不會遭到破壞。解凍后膨脹過程又會重新繼續下去，在這種情況下，須將凍結的時間計入膨脹時間之內。

在攪拌效果良好的情況下，攪拌過程結束后即已能夠達到80％左右的最終流限，而在攪拌效果不良的情況下，這一比值則降低到大約35％。由此可見，在攪拌效果良好和高溫條件下，經過5個小時的膨脹時間后即已達到最終流限。反之，在攪拌效果不良和低溫條件下，則需要24小時方能達到最終流限。

對于膨脹過程是否已經結束，需要仔細地進行觀察，因為膨脹不充分的懸浮液一方面起不到支承作用，另方面也會由于隨后的膨脹而引起膨潤土管路的堵塞，并且引起頂進管與周圍土層之間表觀摩擦系數的上升，從而可能導致提高頂進阻力。

對充分膨脹的膨潤上懸浮液來說，流限在靜止狀態下可達到上限值。如懸浮液變為運動狀態，例如由于搖動、振動或泵送等等，立刻又出現流限的下限值，這便是流動狀態下的流限，或者也可以說是運動流限。一且再次靜止下來，流限又會升高，經過一定時間之后再次達到其上限值。

懸浮液經每次靜止之后都可以達到流限的上限值。然而在達到最終流限之前，如果懸浮液又變為運動狀態，那么流限的升高過程便也可能中斷。

蒙脫土微粒在紙牌房子式結構上的變化，用我們的肉眼是看不見的，但卻可以通過流限的變化測量出來，因此一種懸浮液的觸變性也是可以為我們的感官所覺察的，而這種觸變性作為懸浮波物相任意多次的轉變，我們可以將它表示為

凝膠溶膠

膨潤土懸浮液在疏松土層中的應用

在無粘性的疏松土層中以及在粘性很小的土壤中，例如在砂礫土中，若不采取其它輔助措施，土層由于本身極不穩定，以致在刃腳推進之后立刻就會坍落在管壁上。所以對這類土壤來說，膨潤土懸浮液的支承作用尤其具有重要意義。為了起到這種支承作用，先決條件是要盡可能準確地掌握膨潤土懸浮液在砂礫上中的特性。膨潤上懸浮液將滲入土層的孔隙內，充滿孔隙，并繼續在其中流動。流速取決于孔隙的橫斷面與懸浮液的流變特性，同時也取決于壓漿壓力。因此為了在同樣的壓漿壓力下達到相同的滲入深度，在孔隙橫斷面很小的細粒土層中便需要低流限的懸浮液，面孔隙橫斷面較大的粒粒土層則需要高流限的懸浮液。在克服流動阻力的過程中，壓漿壓力隨著滲人深度的增加而成比例地衰減，所以相應每一種壓漿壓力，都有一個完全確定的滲人深度。

為了便于了解滲入過程，可以把上層看作是一條條許多毛細管的總和。圖7顯示了一條圓形橫斷面的毛細管中的流動過程。

這樣的一條毛細管必然會對其中穿流的流動介質、在這里即是對膨潤上懸浮液產生一個阻力W。

W=τ·U·l=τ·2·r·π·l

為了克服這一阻力便需要一個壓力：

P＝p·F

＝p·r2·π

只要P＞W，毛細管中的介質便向前流動。一當流動阻力大到與作用于介質的壓力P相等，即。

W=P

流動過程即停止。由此可知平衡條件為

τ·2·r·π·l=P·r2·π

或

(τ·2·l)/r=p

根據這一關系式可以算出流動長度，換言之亦即滲入深度

l=(r·p)/(2·τ)

由此可見，滲入深度與毛細管的直徑和壓漿壓力成正比，與懸浮液的流限成反比。只要懸浮液在毛細管中流動，它便處于流動狀態，因而對懸浮液起作用的便是運動流限。這時懸浮液便具有溶膠的稠度。

但一當懸浮液達到可能的滲入深度之后靜止下來，只須經過一個很短的時間，它的流限便達到靜止數值。于是懸浮液就變成了凝膠。

由于靜止狀態下的流限高達流動狀態下的10倍，因而在這種情況下膨潤土懸浮液便象泥漿那樣地充滿著土層的孔隙。

這樣在管體四周的土層中就形成了一層密實而有承載能力的環套，其厚度即相當于懸浮液的滲入深度

現在，如果在這一環套和頂進管之間保持一個相當于土壓力的懸浮液壓力，于是懸浮液使承受著全部的土壓力，致使土壓力不再直接地，而是經由懸浮液間接地加荷于管壁。

作為使摩阻力降低到最小限度的先決條件，最佳支承作用的取得須具備下列前提：

1．在設計時以及在推頂過程中準確地查明土層情況，并根據篩分曲線詳盡地掌握土層的顆粒分布；

2．計算出土壓力，從而確定膨潤上懸浮液的壓人壓力；

3．按基本粒徑確定膨潤土懸浮液的混合比，并經常進行檢驗，

4．正確地制備膨潤土懸浮液;

5．保證在全部頂進管路上和全部頂進時間內都有膨潤上懸浮液壓入。

其中最重要的一點，是必須求得正確的混合比。

此外必須注意，懸浮液穩定極限大約是每立方米懸浮液至少含40公斤膨潤上。這一理論計算結果在實際施工中須仔細加以核驗。必須特別指出的是，膨潤土含量過低、因而也就是流限過低的懸浮液起不到支承和作用，因為這樣的懸浮液會毫無阻力地或只受到很小阻力地流散到土層中去，因而不可能在管體周圍形成一個支承環帶。

在基本粒徑為10毫米的情況下，要求懸浮液的膨潤土含量為60公斤／米3左右，在基本粒徑為20毫米的情況下，要求懸浮液的膨潤上含量為80公斤／米3左右，反之，在基本粒徑為2毫米時。懸浮液的膨潤上含量為40公斤／米3即已足夠．但滑動阻力與運動流限成正比。

運動流限在每立方米懸浮液中含：

40公斤膨潤上時為44.6克（力）／厘米2

60公斤膨潤土時為204克（力）／厘米2

80公斤膨潤土時為439克（力）／厘米2

這就是說，在每立方米懸浮液中含膨潤土60公斤時，運動流限幾乎為40公斤／米3情況下的5倍，而在每立方米懸浮液中含膨潤土80公斤時，則已經高達含量為40公斤／米3時的10倍。

這就意味著，如果懸浮液中的膨潤上含量在全部推頂距離上保持不變，那么對粗粒土壤來說，由于需要懸浮液的膨潤土含量較高以保證支素作用，故而推頂阻力以及因之所需的推頂力就會比細粒土壤的情況下更大一些。

但孔隙～旦被膨潤上懸浮液充滿，并因而形成支撐環帶時，于是粗粗土壤的狀況也就無異于細粒土壤了。因而在這種情況下，為了在推頂過程中支承土層，懸浮液中的膨潤土只需要達到穩定極限所要求的最小含量40公斤／米3即可。

因此,在粗粒土壤的情況下，只是直接在刃腳之后壓入相應于基本粒徑的高含量膨潤上懸浮液，而在全部后續管路上則可使用稠度低得多的懸浮液。這樣便可以大大降低推頂阻力，或者也可以說是在相同的推頂力下加長推頂距離。同時還可以借此節省膨潤土，并減少中繼頂壓站的數目。

為此采用兩套膨潤土配拌設備附帶兩臺壓漿泵和兩套管路所需的額外費用，在管徑較大和推頂距離較長的情況下一般是值得的！

壓漿時須注意，壓出的膨潤上懸浮液要盡可能均勻地分布在整個管體，以便能夠圍繞整個管體形成所需的環帶。因此，壓漿賴以進行的注射噴口要均勻地配置在整個管壁圓周上。注射噴口的間距或數量須取決于土壤允許膨潤上向四外擴散的程度。在滲透性很小的土壤中，例如密實的礦土和砂礫上，間距就必須縮小一些，在疏松的礫石土中，間距則可以相應地加大。注射噴管即可以在整個管壁圓周上與一條環管連接，也可以分組連接，在分組連接時，一般是上半固聯成一組，下半圈另成一組。

為使膨潤土盡快地起作用，應盡量靠近刃腳尾部進行壓漿。所以壓漿最好是直接從刃腳后的第一節管子中開始。但實踐證明，在壓漿壓力較高的情況下，膨潤土將均勻地沿著管子周圍擴散，也就是說，即向后擴散，也向前擴散。因此便存在著膨潤上懸浮液沿刃腳向前流動、并且又在切削刃上流出來的危險。

在糾偏量頗大的情況下，有可能造成刃腳和第一節管子之間的密封損壞，或者在刃腳分成兩個部分情況下，則是造成切削段和頂壓段之間的密封損壞，于是膨潤上懸浮液就會從這些地方滲人工作空間。

根據這一理由，膨潤上在刃腳后第二節管子中開始壓入比較適宜。

膨潤土懸浮液經由注射噴口壓人的壓力應相隨所遇土層的壓力而變化。在膨潤土泵上，除了這一壓力之外，還會受到一直通向注射噴口的膨潤上管道的阻力。

膨潤上管道中的壓力損失，由于假設條件并不可靠而且經常變化，故而計算很難準確，因此，對于必須準確地與上壓力高度保持一致的壓漿壓力，便有必要直接在注射噴口上進行連續的測量。

壓漿壓力調得過高可能是有害的。這時膨潤上懸浮液會從注射噴口中涌出，在管口周圍形成一個高度壓縮區。這樣就有可能形成栓塞，阻礙膨潤上懸浮液的繼續流出和擴散。

如果一次注入的膨潤上能在管子周圍的土層中保持不變，那么只要直接在刃腳之后注入一次就足夠了。然而十分明顯，在推頂過程中，膨潤土由于流散到土層中去而有所消耗。鑒于此，對后續管路也必須補充壓人膨潤上，以使管子和上層之間空隙中的膨潤上懸浮液壓力能夠在頂進管路的全部長度上保持與土壓力一致。注漿孔的間距主要取決于土層的性質、膨潤土懸浮液的流變特性、刃腳的控上量和推頂速度。在許多已完成的工程中，注射噴口的間距是2節管子到5節管子以上。注漿孔的實際需要數量，只有在施工中才能知道。為了確保即使在最不利的場合下亦能提供所需數量的注漿孔，似乎最好是盡可能每隔2節管子即留出一些壓漿孔。另方面當然也要考慮到，所有注漿孔在頂管結束后必須拆除和封閉。這需相當大的一筆費用，所以一開始即應力求間距適當。這一點在很大程度上也取決于施工公司的經驗。

膨潤上的壓人技術在很大程度上仍然要依靠經驗，然而實際經驗多半也是可以找到理論根據的。

盡管就某種場合來說，隨著管子的推進同時在管子整個圓周上和管路全部長度上均勻地壓漿證明是相宜的，而在另一些場合下，正確的方法則又可能是分段壓漿。例如現已得知，在管子下半部，膨潤土在頂進過程中比靜止狀態下更容易流出，而上半部的壓漿則是在管路靜止的情況下更容易進行。因此最好是將管子下半部的注漿孔和上半部的注漿孔分別組合起來。這種半側壓出的原因在于，靜止狀態的管道以其全部很大的重量沉落于底部。這樣便在管道的頂部形成了小空隙，或者至少是形成了一個壓力較低的區域。因而在這種狀態下，膨潤土在管頂處比在管底部更容易流出。反之，在頂壓力和浮力同時作用下，管道有向上拱起的傾向。這時管道離地升起，于是管底下方便形成了一個低壓區，致使膨潤土更加容易滲入其中并均勻地散開。

如果頂進管路被中繼頂壓站分成若干段，那么每次總是只有一個管路段受到推頂，其余各段則保持不動。這時宜于僅向被推頂的管路段內壓人膨潤上懸浮液，而對于靜止不動的管路段，則停止壓送。此外，膨潤土的壓人要與中繼頂壓站的動作協調一致，這一點可以通過手動或遠距離自動控制的方式來實現。

特別要注意的是，膨潤土懸浮液沿著管壁運動的方向不得與管路推頂方向相反，否則，由于管子和懸浮液的逆向運動，懸浮液非但起不到介質的作用，卻反而起了制動介質的作用。結果便會大大增加推頂阻力。如果只在頂進管路的前區壓人膨潤土，就會發生逆向運動，因為在這種情況下懸浮液便不得不向后流動。所以正確做法是，懸浮液的補壓始終要保持從后向前的方向。

在無粘性的疏松土層中，例如對于有流動傾向的礦土以及滾動的礫石上來說，可能十分重要的是，在第一節管子推入土層后立即開始壓人膨潤土懸浮液，以便在管子周圍形成支承環帶，從而不引起干摩擦。同樣重要的是，對所有后續的管子來說，一但管子離開頂壓坑，都要補壓膨潤土。然而為使懸浮液不能立即又在進口處向外流出，便需要設置如圖12所示的彈性滑動密封，否則懸浮液的流出不僅要弄臟工作坑，而且也會破壞支承壓力的形成。

篇2

一、頂管技術在城市給排水中的發展

地下給排水管網是城市基礎設施的重要組成部分，對城市給水管網進行改造的時候，管道安裝工作需要專業的工程技術人員進行。傳統的地下管線施工技術通常對地表有很大的破壞，而且地下管線的改造是在城市道路下的工程，必然會對本來就擁堵的城市交通帶來更大的不便，也嚴重影響了人民群眾的正常出行，施工后的道路恢復工作也比較麻煩，在一些人口密集交通易堵塞的大城市這個問題顯得更加明顯，因此，這個問題成為了眾多專家研究的話題，也是我們急需解決的問題。

非開挖工程技術徹底解決了管道埋設施工中對城市建筑物的破壞和道路交通的堵塞等難題，在穩定土層和環境保護方面凸顯其優勢。這對交通繁忙、人口密集、地面建筑物眾多、地下管線復雜的城市是非常重要的，它將為城市創造一個潔凈、舒適和美好的環境。非開挖技術是指在進行地下管線的鋪設改造中盡力不開挖或者少開挖。

頂管技術就是在目前的形勢下發展起來的一種菲開挖技術，這種技術在國外應用非常普遍，在我國也有很大的普及空間。伴隨著頂管技術的投入使用，在運用中也經常出現一些問題，本文主要提出在頂管技術施工中容易出現的技術問題，值得施工技術人員重視，并以此和同行共享。

二、頂管施工的特點

頂管法又稱為非開挖管道敷設技術.它具有不需要開挖面層.就能穿越地面構筑物和地下管線及公路、鐵路、河道的特點，相比開挖敷設技術。投資和工期將大大節省。同時，頂管施工技術可以降低噪音，減少粉塵.減輕對城區的交通條件和環境狀況的干擾和破壞.屬于真正的無污染、高效率的施工技術。頂管施工法由于其上述多方面的優點.在市政工程中尤其是在市政給排水管線工程中得到了廣泛地應用。概括起來，頂管施工技術具有幾大方面的優點：施工面由線縮成點，占地面積小；地面活動不受施工影響，對交通干擾小；噪音和震動低.城市中施工對居民生活環境干擾小.不影響現有管線及構筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷設管道，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的拆遷工作量.降低工程造價。其主要缺點是施工技術難度較高，需要詳細的工程地質和水文地質勘探資料。

三、頂管技術施工應用分析

1、頂進管的選擇

頂進管一般選州鋼筋砼管.如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規格設計、配筋和應力驗算應遵守有關鋼筋砼的標準和技術規程.特別是有關鋼筋砼管的標準和技術規程。

2、頂進管島徑的選擇

頂進管的直徑選擇是片先根據工程性質、工程需要確定內徑。根據頂進管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚.進而確定外徑。因為頂管工程工作面上需要配備挖土工人.所阻一般管內徑不小于500rm。

3、頂進管妊度的選擇

頂進管的長度對頂管過程的可控性和經濟性有很大的影響。在直線推頂的情況下使用長管可以減少裝管的次數.取得良好的效果.但隨著管長度的增長.如果偏離原定的路線，建造頂坑時頂婭坑的長度也要增大.挖坑、支護、回填、修復的費用將相應地增加。反之，在直線上推頂很短的管也較困難.閃為短管比較容易向周闈土層中擠入.致使整個管呈蛇形彎曲，這便降低了管路頂進的可控性。

4、頂管施工的前期準備

現場平面布置，平面總體帛置包括起重設備、自動擰制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統、棄土坑的布置等，始硼t作井內安裝發射架、頂管機、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進設備.工作井邊側設置下井扶梯供施工人員上下。

頂管機進，出洞處以及后靠土體加固為確保頂管機出洞的絕對安全，對后靠土體機進。為防止腰管機進、出預留空間導致泥水流失.并確保在頂進過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝洞口止水裝置。

三、頂管施工的工藝

頂管施工又稱為頂進法施工.是指利用頂進設備將預制的箱形或圓形構造物逐漸頂入路基.以構成立體交義通道的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設置工作井和接收，在工作井內安裝推力設備將導軌上的頂管機頭推入土體，機頭導向。將預制的鋼筋混凝上管向前頂進.前端土體通過上作井運出，最后完成管道鋪設。

1、頂管井的設計

頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結構有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結構。工作井的結構形式通常有單孔井和單排孔井，它們的結構受力性能由高至低依次為圓形一矩形。結構布置時，可在井內設置內支撐.改善結構受力。在建造過程中工作井按雙向頂進設計，問距與設計槍杳井間距一致.施工完畢，在工作井和接收井的位置上按設計要求做檢查井。

2、頂管施工工序

①穿墻：打開穿墻悶飯將工具管頂出井外.并安裝穿墻止水裝置，主要技術施工措施如下：a穿墻管由填夯壓密實的紙筋粘上或低強度水泥粘土拌和土.以起到臨時性阻水擋土作用；b為確保穿墻孔外側一定范嗣內土體基本穩定并有足夠強度.工作井工具管穿墻，對穿墻管外側采取注漿同結措施；

c穿墻前對可能出現的問題進行分析并制定相應處坪措施：d蝴板開啟后迅速推進工具管.同時做好穿墻止水.

結束語：管工藝的施工從技術上講是完全可行的.相對于開槽坪管從社會效益與經濟效益睞講更具有優越性，另外一方面從切實做到保護環境人手.加人推廣頂管施上技術力度勢在必行.可以預見未來的管線鋪設技術將以頂管工藝為支撐。

篇3

一．引言

頂管施工最突出的特點就是適應性問題。針對不同的地質情況、施工條件和設計要求，選用與之適應的頂管施工方式，如何正確地選擇頂管機和配套輔助設備，對于頂管施工來說將是非常關鍵的 。

頂管施工是繼盾構施工之后而發展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構筑物以及各種地下管線等。頂管施工借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進機從工作井內穿過土層一直推到接收井內吊起。與此同時，也就把緊隨工具管或掘進機后的管道埋設在兩井之間，以期實現非開挖敷設地下管道的施工方法。

二．工程實例。

1.工程概況。

某地外環路，路段I

2. 施工方案。

頂管全長535．5m，檢查井按30m或40m兩種間距設置，管材采用抗滲等級為S6的C50II級加強離心式預應力鋼筋混凝土管，F型柔性接口。頂管施工，選擇管道的相應檢查井位置設置2個工作井和3個接收井進行頂進，工作井作管道頂進用，接收井為頂管出洞回收工具頭用。頂管最大單元長度140m。管道頂進完后，再施作污水檢查井。

3.工作經設計、施工。

工作井上設活動式工作臺，臺上設起重架，用于起吊管井。

（1）. 工作井井底長、寬尺寸可按式（1）、式（2）確定。W=D+（2．4～3．2）（1）式中為工作井底寬度，m；D為被頂進管外徑，m；L=Ll+L2+L3+L4+L5（2）式中為工作井底長，m；L為管節頂進后，尾端壓在導軌上的最小長度，混凝土管一般留0．3m；L2為每節管長度，m；L3為出土工作間隙，一般為1．0～1，5m；L4為千斤頂長度，m；L5為后背墻厚度，m；

本工程工作井長寬為7m×4m，工作井護壁為厚0．4m C30鋼筋混凝土，底板為厚0．5m鋼筋混凝土

（2）. 水泥攪拌樁施工。為保證施工時不塌方和減少地下水的流入，在工作坑外側設置了水泥攪拌樁止水帷幕。樁徑D=0．50m，相互搭接0．15m，水泥摻入量19％，水泥用量70kg/m，水灰比為0．45～0．50，用P．032．5普通硅酸鹽水泥。采用“四攪四噴”施工工藝。

（3）. 工作井開挖。采用人工垂直開挖，每開挖1m即護壁1m，井底施打木樁進行加固，及時對井底進行封閉。

4.頂管參數及設備安裝。

頂管工程力學參數確定頂管推力就是頂管過程中管道受到的阻力，包括工具管切土正壓力、管壁摩阻力。

（1）. 工具管切土正壓力。

F1=S1×K1=πr2×K1=π×0.482×50=36.2t（式中F1為頂管正阻力，t；S1為頂管正面積，m2；K1為頂管正阻力系數，t/m2。） ，工具管切土正壓力與土層密實度、土層含水量、工具管切土狀況有關，根據有關統計資料，軟土層一般為20～30t/m2，硬土層一般為30～60t/m2，本工程頂管經過地層為亞粘土和砂質亞粘土，K1。取50t/m2

（2）. 管壁摩擦阻力。

F2=S2×K2=πDL×K2=π×0.96×140×0.9=380t（ 式中F2為頂管側摩擦力，t；S2為頂管側面積，m2；K2為頂管側阻力系數，t/m2。） 管壁摩擦阻力一般在0．5～1．2t/m2之間，本工程采用觸變泥漿減阻，管壁摩擦阻力取0．9t/m2，頂進長度按140m計。

（3）. 頂管總阻力。

F=F1+F2≈420t 考慮地下工程的復雜性及不可預見因素，頂管設備取1．4倍能力儲備，設備頂進能力應為600t。

（4）千斤頂安裝。本工程采用3臺200t的千斤頂。千斤頂固定在支架上，并與管道中心的垂線對稱，要求其合力的作用點與管壁反作用力作用點在同一軸線上，防止產生頂進偏差。根據施工經驗，千斤頂的著力點作用在管節垂直直徑的1/4～1/5為宜。

（5）. 頂鐵的安裝。頂鐵是頂進管道時，千斤頂與管道端部之間臨時設置的傳力構件。其作用是將一組千斤頂的合力，通過頂鐵均勻地分布在管端，并起調節千斤頂與管端之間距離的作用。頂鐵可分為環形頂鐵和u形頂鐵兩種。安裝頂鐵時，頂鐵與導軌之間、頂鐵與頂鐵之間的接觸面，要擦拭干凈，防止接觸不良，相互滑動。安裝后，要使千斤頂軸線、頂鐵軸線和管道的軸線相互平行。頂鐵軸線必須與管道中心的垂線對稱，避免頂力產生偏心，導致“崩鐵”。頂鐵拼裝后要進行鎖定。（3）頂鐵與管口之間墊緩沖材料聯接（膠合板），使頂力均勻地分布在管端。

三. 頂進施工以及相關措施。

頂進過程中的管道軸線和高程的測量控制:在頂管施工中,激光束的投射通過機器中開口(激光窗)以及其他輔助設備到裝在掘進機前部的目標靶上。由于激光發射器定期拆卸校對,重新按照定位銷裝上下來可能會有少許位移,在施工過程中需要定期調整激光束的方向。

1. 正常頂進施工。頂進管道前，進行全部設備檢查與試運轉。護壁上的管孔鑿好后將工具管立即頂人土層。每頂進30cm，測量不少于一次，管道進入土層正常頂進時，每頂進100cm，測量不少于一次。工具管開始頂進5～10m的范圍內，允許偏差為：軸線3mm，高程0～+3mm。否則要采取措施糾偏。頂進時遵循“邊壓觸變泥漿邊頂進，不壓漿不頂進”的原則，新開頂時需對整個管路進行補漿。

2. 測量與糾偏。測量儀器采用全站儀和激光水準儀。測量頻率。頂進第一節管節時為20～50厘米/次，正常頂進時為1米/次，校正頂進時為每頂進半節管測量一次。中心線測量。在工作井邊的兩方向樁上掛鉛錘至工作井底部，在工作井內用激光水準儀照準兩鉛錘，讀管前端的中心尺刻度，若與中心尺的中心刻度相重合，說明其方向準確，否則其差值即為偏差值。高程測量。在工作井內引設水準點，在停止頂進時，將激光水準儀支放在頂鐵上，測量前端管底高程。糾偏。工具頭前方有糾偏節，糾偏節中安裝有糾偏千斤頂，頂進過程中，當工具頭的方向偏差超過5mm，即應糾偏，調整糾偏千斤頂，實現頂進方向的控制。

3. 頂管節接頭及防水措施。混凝土管采用F型橡膠密封圈柔性接口，氯丁橡膠楔形膠圈，由制管廠配套供應，接頭內設止水鋼環。當管節正常頂進安成后，管節之間都能達到良好的密封狀態。

4. 穿墻頂進。頂管出洞口對頂管來說是非常重要的環節，為了順利頂進，在接收井四周仍然采取了深層水泥攪拌對穿墻管前方2m范圍內的土體進行加固，起到擋土、阻水的作用。

5. 作業面通風。選用大型風扇作鼓風式通風。

四．結束語

因此，隨著我國經濟的不斷的快速發展，城鎮規模的不斷擴大，特別是臨近大中城市的縣鎮，發展勢頭迅猛，目前世界上的頂管技術已經發展到了十分成熟的階段，各種各樣的頂管方式方法出現。但是，萬變不離其宗， 頂管施工技術的原理都是一樣的。一般都是垂直地面做工作井，然后用高壓液壓千斤頂，將水泥或者鋼制管道涂抹介質頂入地下，各種技術的差別就在于運輸管道內挖掘出來的泥土，石頭等渣子的方法，有人工的，有水抽式的，先進的還有遙控的。在今后的發展中我們應更科學的對施工范圍及地下管線進行詳細的勘測，保證工程的圓滿。

參考文獻：

[1] 蒲吉見Pu Jijian市政道路污水管頂管施工技術[期刊論文] 《路基工程》- 2007年4期

篇4

Key words: pipe technology；municipal engineering；application；construction process

0 引言

地下管網是城市基礎設施的重要組成部分，日夜肩負著傳送信息和能量的重要任務。為城市處理污水的系統、自來水、煤氣、電力和通訊設施等等都屬于地下管網之內，要對上述市政設施進行改建、新建、擴建，需要工程技術人員進行安全的管道安裝。傳統的挖槽埋管地下管線施工技術由于對地面交通影響較大，使本來就擁擠繁忙的城市交通如同雪上加霜，同時給市民工作、生活帶來許多不便，特別在人口稠密的城市和交通擁擠的地區以及不允許開挖的地段，這個矛盾就更加突出。市政工程如何使這些安裝工程對城市的影響減至最小，如何盡可能減少對人們日常生活的影響。已經成了一個迫切解決的問題。

非開挖技術將完全能解決這些難題，提供安全及經濟的施工方法。非開挖技術是指利用少開挖和不開挖技術來進行地下管線的鋪設或更換的工藝。頂管技術就是在這種情況下發展起來的一種非開挖技術，其在國外已廣泛使用，在國內也已逐漸普及。隨著頂管技術在市政工程的廣泛運用，本論文主要討論在頂管作業施工過程中出現了一些具體的技術問題，值得施工技術人員重視，并以此和同行共享。

1 頂管施工的特點

頂管法又稱為非開挖管道敷設技術，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構筑物和地下管線吸公路、鐵路、河道的特點，相比開挖敷設技術，投資和工期將大大節省。同時，頂管施工技術可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區的交通條件和環境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術。頂管施工法由于其上述多方面的優點，在市政工程中尤其是在市政管線工程中得到了廣泛地應用。概括起來，頂管施工技術具有幾大方面的優點：施工面由線縮成點，占地面積小；地面活動不受施工影響，對交通干擾小；噪音和震動低，城市中施工對居民生活環境干擾小，不影響現有管線及構筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷設管道，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價。

2 頂管技術施工應用分析

2.1 頂進管的選擇 頂進管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規格設計、配筋和應力驗算應遵守有關鋼筋砼的標準和技術規程，特別是有關鋼筋砼管的標準和技術規程。①頂進管直徑的選擇：頂進管的直徑選擇是首先根據工程性質、工程需要確定內徑，根據頂進管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進而確定外徑。因為頂管工程工作面上需要配備挖土工人，所以一般管內徑不小于500mm；②頂進管長度的選擇：頂進管的長度對頂管過程的可控性和經濟性有很大的影響。在直線推頂的情況下使用長管可以減少裝管的次數，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護、回填、修復的費用將相應地增加。

一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當L/D外≤1.10時，為短管；當L/D外=1.15時，為標準管；當IJD外≥2.10時為長管。

2.2 頂管施工的前期準備 ①現場平面布置：平面總體布置包括起重設備、自動控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統、棄土坑的布置等。始發工作井內安裝發射架、頂管機、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進設備，工作井邊側設置下井扶梯供施工人員上下；②頂管機進、出洞處以及后靠土體加固：為確保頂管機出洞的絕對安全，需對后靠土體及進、出洞區域土體進行高壓旋噴樁加固。為防止頂管機進、出預留洞導致泥水流失，并確保在頂進過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝止水裝置。

2.3 頂管施工的工藝：頂管施 叉稱為頂進法施工，是指利用頂進設備將預制成橢圓形或圓形構造物逐漸頂入路基，以構成立體交義通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設置工作井和接收井，然后在工作井內安裝推力設備將導軌上的頂管機頭推入土體，由機頭導向，將預制的鋼筋混凝土管向前頂進，前端土體通過工作井運出，最后完成管道鋪設。

2.3.1 頂管井的設計：頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結構有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結構。工作井的結構形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結構受力性能由高至低依次為圓形一正方形一矩形。

2.3.2 頂管施工工序 ①穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術施工措施1）穿墻管內填夯壓密實的紙筋粘土或低強度水泥粘土拌和土，以起到臨時性阻水擋土作用；2）為確保穿墻孔外側一定范圍內土體基本穩定并有足夠強度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側采取注漿固結措施；3）穿墻前對可能出現的問題進行分析并制定相應處理措施；4）悶板開啟后迅速推進工具管，同時做好穿墻止水，本工程采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優質橡膠止水板環，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進帶動安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應防止因穿墻管外側的土體暴露時間過長而產生擾動流變。②頂管出洞：頂管出洞是頂管作業中一個很值得注意的問題，頂管出洞，即頂管機和第一節管子從工作井中破出洞口封門進入土中。開始正常頂管前的過程，是頂管技術中的關鍵工序，也是容易發生事故的工序。為防止管線出現偏斜，應采取工具管調零，在工具管下的井壁上加設支撐，若發現下跌立即用主頂油缸進行糾偏，工具管出洞前預先設定一個初始角彌補下跌等措施。③注漿減阻：在頂管施工中還有一個重要的技術措施就是通過壓注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，形成一道泥漿保護套，起到支撐地層，減少地面沉降，減少頂進阻力的作用。在施工中，首先對頂管機頭尾部壓漿，并要與頂進工作同步，然后在中續間和混凝土管道的適當位置進行跟蹤補漿，以補充在頂進中的泥漿損失。注漿工序一般多應用于長距離頂管施工中。④頂管糾偏：糾偏是指機頭偏離設計軸線后，利用設置在后部的糾偏千斤頂組，改變機頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設計軸線頂迸。頂進糾偏是采用調整4臺糾偏千斤頂組方法，進行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，反之亦然。

3 膨潤土懸浮液在疏松土層中的應用

在無粘性的疏松土層中以及在粘性很小的土壤中，例如在砂礫土中，若不采取其它輔助措施，土層由于本身極不穩定，以致在刃腳推進之后立刻就會坍落在管壁上。所以對這類土壤來說，膨潤土懸浮液的支承作用尤其具有重要意義。為了起到這種支承作用，先決條件是要盡可能準確地掌握膨潤土懸浮漓在砂礫上中的特性。膨潤上懸浮液將滲人土層的孔隙內，充滿孔隙，并繼續在其中流動。流速取決于孔隙的橫斷面與懸浮液的流變特性，同時也取決于壓漿壓力。因此為了在同樣的壓漿壓力下達剄相同的滲入深度，在孔隙橫斷面很小的細粒土層中便需要低流限的懸浮液，面孔隙橫斷面較大的粒粒土層則需要高流限的懸浮液。在克服流動阻力的過程中，壓漿壓力隨著滲入深度的增加而成比例地衰減，所以相應每一種壓漿壓力，都有一個完全確定的滲入深度。

盡管就某種場合來說，隨著管子的推進同時在管子整個圓周上和管路全部長度上均勻地壓漿證明是相宜的，而在另一些場合下，正確的方法則又可能是分段壓漿。例如現已得知，在管子下半部，膨潤土在頂進過程中比靜止狀態下更容易流出，而上半部的壓漿則是在管路靜止的情況下更容易進行。因此最好是將管子下半都的注漿孔和上半部的注漿孔分別組合起來。這種半側壓出韻原因在于，靜止狀態的管道以其全部很大的重量沉落于底部。這樣便在管道的頂部形成了小空隙，或者至少是形成了一個壓力較低的區域。因而在這種狀態下，膨瀾土在管頂處比在管底部更容易流出。反之，在頂壓力和浮力同時作用下，管道有向上拱起的傾向。這時管道離地升起，于是管底下方便形成了一個低壓區，致使膨潤土更加容易滲入其中并均勻地散開。

4 頂進管在膨潤土懸浮浪中受到的浮力

只要頂進管在整個圓周上被膨潤土懸浮液所包圍，浮力定律便對它有效，即使懸浮液層的厚度很小也同樣如此。在鋼筋混凝土管情況下，浮力均為管子自重的1.4倍。這樣，只要通過正確地壓人膨潤土懸浮液，從而在土層中圍繞頂進管形成一個支承環帶，并保持懸浮液壓力等于土壓力，于是管子就會在膨潤土懸浮液中漂浮起來。為此必需的前提在于懸浮液應是液體狀態的，亦即呈現為表觀流限相應較低的溶膠狀態。在懸浮液的膨潤土含量低到接近運動狀態下的穩定極限時，這個條件便能得到滿足。浮力可使管外璧摩阻力減小，因為管底部由于自重產生的法向力減少了。這一效果首先會對大直徑管子的長距離推頂產生有利的影響

5 結語

頂管設計在市政工程中，特別是深覆土大管徑的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程設計中顯得尤為重要。在特定工程條件下，相對與開槽埋管更具優越性。時代要前進，城市要發展。市政設施配套完善，地下各種管道建設將會大量增加，頂管設計和施工也會增多。管徑加大，長度加長，有直有曲，種類繁多，這將是今后大城市頂管施工的發展趨勢。因此，我們要重視這個良機，進一步地完善和提高我們的頂管設計和施工技術，使之綜合施工技術達到國際水平。

參考文獻：

[1]廖霞柳.洛河電廠取水工程頂管施工質量控制分析[J].安徽水利水電職業技術學院學報，2010，(01):13-14，17.

鄧雅婷.地下建筑與工程專業揭密及院校介紹[J].高校招生，2002，(07) :58；學校學報，2010，(01):23-24，37.

篇5

1、工程概況

本工程是位于天津市和平區，是太原道泵站改造工程排水工程的部分工程，且穿越大沽北路，管道較深度（頂管管道深度為11.7米）。頂管穿越土層土質為淤泥質粉質粘土,土質較差,周邊建筑物較多，并且太原道為主要交通干道。

2、施工技術方案

（1）經調查分析研究，根據本工程具體情況，采用土壓平衡式頂管工藝進行施工。其主要原因是：a、它的適應范圍都比氣壓平衡、泥水平衡兩種方式寬。b、土壓平衡掘進機在施工過程中所排出的渣土要比泥水平衡掘進機所排出的泥漿容易處理。C、土壓平衡掘進機的設備要比泥水平衡和氣壓平衡簡單得多。

（2）頂管施工工藝流程:

施工前期準備測量放樣、復核工作井施工攪拌樁施工工作井上下設備安裝準備工具頭吊車下井、全套設備調試工具頭穿墻頂進后續吊放管道管道頂進、測量控制及糾偏管道排泥和廢泥漿外運下一節管吊放就位下段頂管頂進管道貫通、回收工具頭竣工驗收、清場

（3）施工順序：

頂管法施工采用先施工頂管工作井及接收井，后頂進管道，然后施工檢查井的施工順序，頂管工作井及接收井施工、管節制作、頂進施工、檢查井施工盡可能平行交叉進行、以縮短工期。

3、關鍵施工技術措施

1）測量和軸線控制技術

確保頂管施工的關鍵在于控制好頂進軸線。在進入前30m,頂進測量的頻率提高到1 次/m,并每頂進15m 就進行一次頂進軸線復核,確保頂管機頭在進入穿越段之前處于準確的姿態,軸線偏差控制在10mm 以內。進入穿越段后,每頂進50cm 測量一次頂管姿態,做到勤推、勤測、勤糾。避免因為軸線出現過大偏差而進行強制糾偏,從而將對管體外土體的擾動減少到最小。

2）觸變泥漿壓漿控制技術

在頂管管節外壁與土層之間形成良好性能的觸變泥漿套,不僅可使頂進阻力成倍的下降,而且對控制地表沉降、減少土體的擾動有很好效果。因此,在實施穿越時,為了確保完整泥漿套的形成,嚴格控制泥漿質量并選用優質膨潤土,并根據頂進情況,不斷優化泥漿配比。在控制好泥漿配比的同時,控制泥漿拌制質量;拌制好的泥漿靜置24h 后,要求漏斗粘度時間大于26s,并使用前再次攪拌。其次,在壓漿時還著重控制以下4 個方面:

①出洞口的止水裝置要確保不滲漏,管節接口和中繼間的密封性能良好,是形成泥漿套的先決條件;

②從出洞口開始壓漿,出洞口的壓漿可以避免管子進入土體后被握裹,進而引起“背土”的惡果;管道在“背土”條件下的運動將對土體產生很大的擾動;

③機尾的同步壓漿,使泥漿套隨機頭不斷延伸,若不及時壓漿,機殼外面也很容易產生背土現象,尤其是在穿越地鐵隧道階段,確保機尾處泥漿套形成對減少土體擾動非常重要;

④對管道沿線定時補漿,不斷彌補漿液向土層的滲透量,在穿越過地鐵隧道后的后續頂進中,不斷地補漿有助于減少管道前移時對地鐵隧道上方土體的摩擦擾動。

3） 控制泥漿置換質量

及時利用觸變泥漿壓注孔對管道外的觸變泥漿進行純水泥漿置換,從而減少了管道的后期沉降。

4、其他技術措施

1）安裝導軌

導軌采用重型導軌，安放在砼基礎面上，導軌定位時必須穩固、準確，在頂進過程中承受各種荷載時不移位、不變形、不沉降，兩根軌道必須相互平行、等高，導軌面上的中心標高按頂管管內底標高設置。在頂進中經常觀測調整，以確保頂進軸線的精度，導軌安放前先校核管道中心位置。

2）頂管后背處理

頂管后背采用整體鋼板焊接的后背，后背鐵和支護樁之間用C20混凝土澆筑，這樣使千斤的集中應力傳導至后背鐵上，最后逐步擴散到后背土體，由土的被動土壓力承擔。后背鐵的擺放垂直度滿足規范的要求。后背鐵的擺放要對稱于管道中線，同時千斤架的擺放滿足對稱要求，反方向施工頂進以已經頂進的管道為后背，在原有管道的接口處放置大于10mm厚的橡膠板，再放環形頂鐵一塊，保護好原有管口。

3）做出洞止水封門

在頂進方向出洞口處增加止水封門。止水封門做法，將洞口處的土挖掉并清理干凈，形狀為內圓外方，內圓直徑為管外皮直徑加100mm，外方橫向尺寸為以內圓直徑加600mm，高度為管材半徑；露出水泥攪拌樁支模，厚度為300mm，澆筑混凝土。在與水泥樁的接觸縫隙處一定要灌滿砼，并用振搗棒細致振搗，在距內圓5―100mm的位置上予埋ф16螺栓，長350mm，埋入混凝土200mm，外露150mm。螺栓間距150mm，分內外兩排，梅花樁交錯布置，待混凝土強度達到50%后，先對封門迎面進行找平，凸起處用鏨子剔掉，凹處補高標號水泥砂漿整體找平后，安裝環形橡膠板，厚20mm，內環直徑要比管外皮直徑小200mm，外環直徑同封門外邊尺寸，在環形橡膠板上和螺栓對應的位置挖孔，將環形橡膠板緊緊貼住封門的迎面，并使螺栓從與其對應的孔中露出，再在橡膠板外面壓上同厚度同形狀的環形鋼板（但鋼板內環直徑為管外皮加60mm，這一點與環形橡膠板不同，其余都同），最后用雙螺母擰緊螺栓，將環形鋼板和環形橡膠板與封門緊緊頂嚴，保證破洞后坑外的泥水不會順著封門與管外皮的縫隙處流進坑內，

5、結論

篇6

中圖分類號：TL353+.2文獻標識碼：A 文章編號：

地下給排水管網是城市基礎設施的重要組成部分。城市污水處理系統、自來水系統、雨水系統等等都屬于地下給排水管網之內，要對上述市政設施進行改建、新建、擴建，需要工程技術人員熟悉管道安裝的施工工藝、施工技術。傳統的挖槽埋管地下管線施工技術由于對地面交通影響較大，使本來就擁擠繁忙的城市交通如同雪上加霜，同時給市民工作、生活帶來許多不便，特別在人口稠密的城市和交通擁擠的地區以及不允許開挖的地段，這些矛盾就更加突出，成為一個迫切需要解決的問題。非開挖技術將完全能解決這些難題，提供安全及經濟的施工方法。非開挖技術是指利用少開挖或不開挖技術來進行地下管線的鋪設或更換的工藝。頂管技術就是在這種情況下發展起來的一種非開挖技術，其在國外已廣泛使用，在國內也已逐漸普及。隨著頂管技術在市政工程的廣泛運用，本論文主要討論在頂管作業施工過程中出現了一些具體的技術問題，值得施工技術人員重視，并以此和同行共享。

1 頂管施工的特點

頂管法又稱為非開挖管道敷設技術，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構筑物和地下管線及公路、鐵路、河道的特點，相比開挖敷設技術，投資和工期將大大節省。同時，頂管施工技術可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區的交通條件和環境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術。頂管施工法由于其上述多方面的優點，在市政工程中尤其是在市政給排水管線工程中得到了廣泛地應用。概括起來，頂管施工技術具有幾大方面的優點：施工面由線縮成點，占地面積小；地面活動不受施工影響，對交通干擾小；噪音和震動低，城市中施工對居民生活環境干擾小，不影響現有管線及構筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷設管道，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價，其主要缺點是施工技術難度較高，需要詳細的工程地質和水文地質勘探資料。

2 頂管技術施工應用分析

2.1 頂進管的選擇。頂進管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規格設計、配筋和應力驗算應遵守有關鋼筋砼的標準和技術規程，特別是有關鋼筋砼管的標準和技術規程。

2.1.1 頂進管直徑的選擇。頂進管的直徑選擇是首先根據工程性質、工程需要確定內徑，根據頂進管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進而確定外徑。因為頂管工程工作面上需要配備挖土工人，所以一般管內徑不小于500mm。

2.1.2 頂進管長度的選擇。頂進管的長度對頂管過程的可控性和經濟性有很大的影響。在直線推頂的情況下使用長管可以減少裝管的次數，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護、回填、修復的費用將相應地增加。反之，在直線上推頂很短的管也較困難，因為短管比較容易向周圍土層中擠入，致使整個管列呈蛇形彎曲，這便降低了管路頂進的可控性。

一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當L/D外≤1.10時，為短管；當L/D外=1.15時，為標準管；當L/D外≥2.10時為長管。

2.2 頂管施工的前期準備

2.2.1 現場平面布置。平面總體布置包括起重設備、自動控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統、棄土坑的布置等。始發工作井內安裝發射架、頂管機、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進設備，工作井邊側設置下井扶梯供施工人員上下。

2.2.2 頂管機進、出洞處以及后靠土體加固。為確保頂管機出洞的絕對安全，需對后靠土體及進、出洞區域土體進行高壓旋噴樁加固。為防止頂管機進、出預留洞導致泥水流失，并確保在頂進過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝洞口止水裝置。

2.3 頂管施工的工藝。頂管施工又稱為頂進法施工，是指利用頂進設備將預制的箱形或圓形構造物逐漸頂入路基，以構成立體交叉通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設置工作井和接收井，然后在工作井內安裝推力設備將導軌上的頂管機頭推入土體，由機頭導向，將預制的鋼筋混凝土管向前頂進，前端土體通過工作井運出，最后完成管道鋪設。

2.3.1 頂管井的設計。頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結構有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結構。工作井的結構形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結構受力性能由高至低依次為圓形一正方形一矩形。結構布置時，可在井內設置內支撐，改善結構受力。在建造過程中，工作井按雙向頂進設計，與接收井間隔布置，間距與設計檢查井間距一致，施工完畢，在工作井和接收井的位置上按設計要求做檢查井。

篇7

地下管網是城市基礎設施的重要組成部分，日夜肩負著傳送信息和能量的重要任務。為城市處理污水的系統、自來水、煤氣、電力和通訊設施等等都屬于地下管網之內，要對上述市政設施進行改建、新建、擴建，需要工程技術人員進行安全的管道安裝。傳統的挖槽埋管地下管線施工技術由于對地面交通影響較大，使本來就擁擠繁忙的城市交通如同雪上加霜，同時給市民工作、生活帶來許多不便，特別在人口稠密的城市和交通擁擠的地區以及不允許開挖的地段，這個矛盾就更加突出。市政工程如何使這些安裝工程對城市的影響減至最小，如何盡可能減少對人們日常生活的影響。已經成了一個迫切解決的問題。

非開挖技術將完全能解決這些難題，提供安全及經濟的施工方法。非開挖技術是指利用少開挖和不開挖技術來進行地下管線的鋪設或更換的工藝。頂管技術就是在這種情況下發展起來的一種非開挖技術，其在國外已廣泛使用，在國內也已逐漸普及。隨著頂管技術在市政工程的廣泛運用，本論文主要討論在頂管作業施工過程中出現了一些具體的技術問題，值得施工技術人員重視，并以此和同行共享。

1 頂管施工的特點

頂管法又稱為非開挖管道敷設技術，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構筑物和地下管線吸公路、鐵路、河道的特點，相比開挖敷設技術，投資和工期將大大節省。同時，頂管施工技術可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區的交通條件和環境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術。頂管施工法由于其上述多方面的優點，在市政工程中尤其是在市政管線工程中得到了廣泛地應用。概括起來，頂管施工技術具有幾大方面的優點：施工面由線縮成點，占地面積小；地面活動不受施工影響，對交通干擾小；噪音和震動低，城市中施工對居民生活環境干擾小，不影響現有管線及構筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷設管道，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價。

2 頂管技術施工應用分析

2.1 頂進管的選擇 頂進管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規格設計、配筋和應力驗算應遵守有關鋼筋砼的標準和技術規程，特別是有關鋼筋砼管的標準和技術規程。①頂進管直徑的選擇：頂進管的直徑選擇是首先根據工程性質、工程需要確定內徑，根據頂進管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進而確定外徑。因為頂管工程工作面上需要配備挖土工人，所以一般管內徑不小于500mm；②頂進管長度的選擇：頂進管的長度對頂管過程的可控性和經濟性有很大的影響。在直線推頂的情況下使用長管可以減少裝管的次數，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護、回填、修復的費用將相應地增加。

一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當L/D外≤1.10時，為短管；當L/D外=1.15時，為標準管；當IJD外≥2.10時為長管。

2.2 頂管施工的前期準備 ①現場平面布置：平面總體布置包括起重設備、自動控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統、棄土坑的布置等。始發工作井內安裝發射架、頂管機、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進設備，工作井邊側設置下井扶梯供施工人員上下；②頂管機進、出洞處以及后靠土體加固：為確保頂管機出洞的絕對安全，需對后靠土體及進、出洞區域土體進行高壓旋噴樁加固。為防止頂管機進、出預留洞導致泥水流失，并確保在頂進過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝止水裝置。

2.3 頂管施工的工藝：頂管施 叉稱為頂進法施工，是指利用頂進設備將預制成橢圓形或圓形構造物逐漸頂入路基，以構成立體交義通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設置工作井和接收井，然后在工作井內安裝推力設備將導軌上的頂管機頭推入土體，由機頭導向，將預制的鋼筋混凝土管向前頂進，前端土體通過工作井運出，最后完成管道鋪設。

2.3.1 頂管井的設計：頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結構有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結構。工作井的結構形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結構受力性能由高至低依次為圓形一正方形一矩形。

2.3.2 頂管施工工序 ①穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術施工措施1）穿墻管內填夯壓密實的紙筋粘土或低強度水泥粘土拌和土，以起到臨時性阻水擋土作用；2）為確保穿墻孔外側一定范圍內土體基本穩定并有足夠強度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側采取注漿固結措施；3）穿墻前對可能出現的問題進行分析并制定相應處理措施；4）悶板開啟后迅速推進工具管，同時做好穿墻止水，本工程采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優質橡膠止水板環，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進帶動安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應防止因穿墻管外側的土體暴露時間過長而產生擾動流變。②頂管出洞：頂管出洞是頂管作業中一個很值得注意的問題，頂管出洞，即頂管機和第一節管子從工作井中破出洞口封門進入土中。開始正常頂管前的過程，是頂管技術中的關鍵工序，也是容易發生事故的工序。為防止管線出現偏斜，應采取工具管調零，在工具管下的井壁上加設支撐，若發現下跌立即用主頂油缸進行糾偏，工具管出洞前預先設定一個初始角彌補下跌等措施。③注漿減阻：在頂管施工中還有一個重要的技術措施就是通過壓注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，形成一道泥漿保護套，起到支撐地層，減少地面沉降，減少頂進阻力的作用。在施工中，首先對頂管機頭尾部壓漿，并要與頂進工作同步，然后在中續間和混凝土管道的適當位置進行跟蹤補漿，以補充在頂進中的泥漿損失。注漿工序一般多應用于長距離頂管施工中。④頂管糾偏：糾偏是指機頭偏離設計軸線后，利用設置在后部的糾偏千斤頂組，改變機頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設計軸線頂迸。頂進糾偏是采用調整4臺糾偏千斤頂組方法，進行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，反之亦然。

3 膨潤土懸浮液在疏松土層中的應用

在無粘性的疏松土層中以及在粘性很小的土壤中，例如在砂礫土中，若不采取其它輔助措施，土層由于本身極不穩定，以致在刃腳推進之后立刻就會坍落在管壁上。所以對這類土壤來說，膨潤土懸浮液的支承作用尤其具有重要意義。為了起到這種支承作用，先決條件是要盡可能準確地掌握膨潤土懸浮漓在砂礫上中的特性。膨潤上懸浮液將滲人土層的孔隙內，充滿孔隙，并繼續在其中流動。流速取決于孔隙的橫斷面與懸浮液的流變特性，同時也取決于壓漿壓力。因此為了在同樣的壓漿壓力下達剄相同的滲入深度，在孔隙橫斷面很小的細粒土層中便需要低流限的懸浮液，面孔隙橫斷面較大的粒粒土層則需要高流限的懸浮液。在克服流動阻力的過程中，壓漿壓力隨著滲入深度的增加而成比例地衰減，所以相應每一種壓漿壓力，都有一個完全確定的滲入深度。

盡管就某種場合來說，隨著管子的推進同時在管子整個圓周上和管路全部長度上均勻地壓漿證明是相宜的，而在另一些場合下，正確的方法則又可能是分段壓漿。例如現已得知，在管子下半部，膨潤土在頂進過程中比靜止狀態下更容易流出，而上半部的壓漿則是在管路靜止的情況下更容易進行。因此最好是將管子下半都的注漿孔和上半部的注漿孔分別組合起來。這種半側壓出韻原因在于，靜止狀態的管道以其全部很大的重量沉落于底部。這樣便在管道的頂部形成了小空隙，或者至少是形成了一個壓力較低的區域。因而在這種狀態下，膨瀾土在管頂處比在管底部更容易流出。反之，在頂壓力和浮力同時作用下，管道有向上拱起的傾向。這時管道離地升起，于是管底下方便形成了一個低壓區，致使膨潤土更加容易滲入其中并均勻地散開。

4 頂進管在膨潤土懸浮浪中受到的浮力

只要頂進管在整個圓周上被膨潤土懸浮液所包圍，浮力定律便對它有效，即使懸浮液層的厚度很小也同樣如此。在鋼筋混凝土管情況下，浮力均為管子自重的1.4倍。這樣，只要通過正確地壓人膨潤土懸浮液，從而在土層中圍繞頂進管形成一個支承環帶，并保持懸浮液壓力等于土壓力，于是管子就會在膨潤土懸浮液中漂浮起來。為此必需的前提在于懸浮液應是液體狀態的，亦即呈現為表觀流限相應較低的溶膠狀態。在懸浮液的膨潤土含量低到接近運動狀態下的穩定極限時，這個條件便能得到滿足。浮力可使管外璧摩阻力減小，因為管底部由于自重產生的法向力減少了。這一效果首先會對大直徑管子的長距離推頂產生有利的影響

5 結語

頂管設計在市政工程中，特別是深覆土大管徑的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程設計中顯得尤為重要。在特定工程條件下，相對與開槽埋管更具優越性。時代要前進，城市要發展。市政設施配套完善，地下各種管道建設將會大量增加，頂管設計和施工也會增多。管徑加大，長度加長，有直有曲，種類繁多，這將是今后大城市頂管施工的發展趨勢。因此，我們要重視這個良機，進一步地完善和提高我們的頂管設計和施工技術，使之綜合施工技術達到國際水平。

參考文獻：

［1］ 廖霞柳.洛河電廠取水工程頂管施工質量控制分析［J］.安徽水利水電職業技術學院學報,2010,(01):13-14,17.

［2］ 鄧雅婷.地下建筑與工程專業揭密及院校介紹［J］.高校招生,2002,(07) :58；學校學報,2010,(01):23-24,37.

［3］ 張振宇.盾構法施工技術在我國的應用與發展［J］.武漢工程職業技術學院學報,2005,(04):26-28,36.

［4］ 馬福海.發展中的中國非開挖事業［J］.非開挖技術，2006,(03):85.

［5］ 方客軍.北京地鐵蒲黃榆車站超前長管棚試驗研究［J］.鐵道建筑技術，2005,(05)63.

(下接第31頁)

而且做工細致。

制作本身就是利用實物演示形象地說明專業理論，如果發動得當，學生會有許多創新產品出現。因此，指導學生制做制作大大提高了學生學習本專業知識的興趣，加深他們對專業理論的理解，進而提高了動手操作能力、創新能力，也培養了他們團結協作的精神。

6.結語

在新課標教育改革下，教師應當要善于避開思維定勢的方向，善于從側向和逆向設奇想、出奇問，跳出傳統教學模式的束縛，對教學環節進行不斷的創新。而作為機械專業的教師來說，要從改善課程的教學質量，提高學生的創新能力，就必須要對機械教學進行創新。

參考文獻：

［1］ 薛小雯.創新教育在機械基礎課程中的實踐［J］.無錫教育學院學報，20O4(l) .

［2］ 干成.機械基礎教學中的形象思維培養［J］.職業教育研究，2004 .

［3］ 王五一在《機械基礎》教學中應注重學生創新素質的培養［J］.教學研究與實踐，2004(1).

(下接第32頁)

故障安全評價。對于故障分析時需要考慮哪些故障，就是GB7588―2003中14.1.1.1和附錄H葉|所列出的故障。把這些故障分別輸入評價流程圖中，只有能到達“可接受”的設計才是符合安全標準的。對含有電子元件的

安全電路還需進行規定的型式試驗合格。目前對安全電路進行故障安全評價這一環節未能得到有效地控制。使用計算機軟件(程序)作為安全電路的組成部分，是電梯控制技術發展的趨勢；而GB7588標準中提到的安全電路的三個組成部分卻并不包含軟件(程序)。

4 結語

電梯制造企業在設計電氣控制系統時，應充分考慮其對各種意外情況下的安全保護，應達到不低于標準GB7588-2003的相關要求，電梯檢驗人員在檢驗過程中，亦應加強對電氣控制系統的試驗，嚴格把關。通過對電梯電氣控制系統故障的診斷和分析，找到了電梯電氣控制系統一般故障有效的檢查方法和切實可行的維修方案。

參考文獻：

篇8

中圖分類號：TU99 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

引言

地下管網是城市基礎設施的重要組成部分，日夜肩負著傳送信息和能量的重要任務。為城市處理污水的系統、自來水、煤氣、電力和通訊設施等等都屬于地下管網之內，要對上述市政設施進行改建、新建、擴建，需要工程技術人員進行安全的管道安裝。傳統的挖槽埋管地下管線施工技術由于對地面交通影響較大，使本來就擁擠繁忙的城市交通如同雪上加霜，同時給市民工作、生活帶來許多不便，特別在人口稠密的城市和交通擁擠的地區以及不允許開挖的地段，這個矛盾就更加突出。市政工程如何使這些安裝工程對城市的影響減至最小，如何盡可能減少對人們日常生活的影響。已經成了一個迫切解決的問題。

1頂管施工的特點

頂管法又稱為非開挖管道敷設技術，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構筑物和地下管線吸公路、鐵路、河道的特點，相比開挖敷設技術，投資和工期將大大節省。同時，頂管施工技術可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區的交通條件和環境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術。頂管施工法由于其上述多方面的優點，在市政工程中尤其是在市政管線工程中得到了廣泛地應用。概括起來，頂管施工技術具有幾大方面的優點：施工面由線縮成點，占地面積小；地面活動不受施工影響，對交通干擾小；噪音和震動低，城市中施工對居民生活環境干擾小，不影響現有管線及構筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷設管道，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價。

2頂管技術施工應用分析

2.1 頂進管的選擇

頂進管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規格設計、配筋和應力驗算應遵守有關鋼筋砼的標準和技術規程，特別是有關鋼筋砼管的標準和技術規程。①頂進管直徑的選擇：頂進管的直徑選擇是首先根據工程性質、工程需要確定內徑，根據頂進管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進而確定外徑。因為頂管工程工作面上需要配備挖土工人，所以一般管內徑不小于500mm；②頂進管長度的選擇：頂進管的長度對頂管過程的可控性和經濟性有很大的影響。在直線推頂的情況下使用長管可以減少裝管的次數，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護、回填、修復的費用將相應地增加。

一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當L/D外≤1.10時，為短管；當L/D外=1.15時，為標準管；當IJD外≥2.10時為長管。

2.2 頂管施工的前期準備

①現場平面布置：平面總體布置包括起重設備、自動控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統、棄土坑的布置等。始發工作井內安裝發射架、頂管機、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進設備，工作井邊側設置下井扶梯供施工人員上下；②頂管機進、出洞處以及后靠土體加固：為確保頂管機出洞的絕對安全，需對后靠土體及進、出洞區域土體進行高壓旋噴樁加固。為防止頂管機進、出預留洞導致泥水流失，并確保在頂進過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝止水裝置。

篇9

關鍵詞 頂管技術；砂礫層；市政工程

1　工程概況

某城市截污管道工程是該地區環境治理的重點工程項目，污水管線布簧沿原護城河兩岸布置，其原始地貌屬河流沖洪階地及山坡地，沿線較平緩。污水將被輸送到新建的污水處理廠進行處理。管道敖設直徑為DNl500的鋼筋混凝土管，現場施工條件復雜，頂管穿越的地質情況復雜，主要為含礫中粗砂層、淤泥質土層。管道覆土約6.5m，且管線敷設在道路上，因此采用頂進設計方案。管道沿線共設2座工作井和2座接收井，工作井和接收井均采用沉井法施工，井底深度為7-9m。頂管管材選用用F型接口鋼筋混凝土管。

2　砂礫層土體工程中頂管施工技術控制措施應用

在礫砂層中采用項管法施工，由于管道周圍砂土坍塌無法形成卸力拱，導致管周水平土壓力和垂直土壓力增大，加大了管道頂進的摩擦阻力和工具管頭部阻力，該摩阻力是管道頂進的主要阻力，為了充分發揮頂力的作用，在相同頂力條件下，為達到盡可能長的頂進距離。須采用一定的措施盡可能降低頂進中的管壁外周摩擦阻力。本工程采用管壁外周加注觸變泥漿，在土層與管道之間注入泥漿，形成一定厚度的泥漿環，使工具管和頂進的管道在泥漿環中向前滑移，來達到減阻的目的。

2.1　泥漿劑選用

泥漿劑又稱為觸變泥漿，是由膨潤上、CMc(粉末化學漿糊)、純堿和水按一定比例配方組成。膨潤土是觸變泥漿的主要材料，作為頂管施工用的膨潤土應選納基膨潤土，由其拌制成的漿液，觸變以后的流動性和靜止下來的膠凝性、固化性都比鈣基膨潤長拌制的漿液要好，對土層的支承和效果好。

2.2　觸變泥漿施工控制

注漿減摩是項管施工中非常重要的一個環節。合理使用觸變泥漿可以保持土體穩定，減少塌方起到減阻和護壁作用。漿液通過注漿系統由注漿孔注入周圍土中。

觸變泥漿的工作原理是：管道外環空間充滿觸變泥漿形成的泥漿環套，不僅減少了土層對管子的垂直壓力，而且因泥漿具有浮力作用，減輕了管道對下部土層的正壓力，泥漿處于流動濕潤狀志，從而保持為濕潤摩擦——一種摩擦系數較小的摩阻狀態。有觸變泥漿，其減阻效果可達30-60％。

注漿主要有3個作用，一是起作用，將管土之間的干摩擦變為濕潤摩擦，減小摩擦阻力：二是起支撐作用，在注漿壓力下使隧洞變的穩定：三是改良土質，通過泥漿向管道周圍土體的滲透作用來改良不好的土質。

頂管施工過程中，如果注入的漿能在管子的外周形成一個比較完整的漿套，則其減摩效果將是十分令人滿意的。在頂管時，管子隨著距離的增長，在經過不同的土質時，推力上升得很快，一旦推力超過混凝土管所能承受的極限時，混凝土管就有可能被破壞。如果是這樣，工程就有報廢的可能。當然，出現這種情況的原因可能是多種多樣的，但是起到減摩的漿套無法形成或無法完全形成則可能是主要的原因之一。

2.3　壓漿與補漿施工控制

觸變泥漿減摩效果的好壞，與注漿孔的布置、注漿泵的選用和注漿壓力與漿液注入量有關。頂管掘進機后部環向均勻設置壓漿孔，一般為3或4只。頂進時，及時進行跟蹤補漿，確保在掘進機后面及時形成完整的泥漿環套。頂管掘進機后面管子上都布置有壓漿孔，其后每三節管道中有一節布置有壓漿孔。

地面泥漿站配置好的觸變泥漿，經液壓注漿泵增壓后，進入輸漿總管，通過環形分管注入頂管機及管節的壓漿孔形成泥漿套。當管節頂進時，利用掘進機尾部環向均勻布置的壓漿孔，與頂進同步進行跟蹤注漿，以確保當掘進機頂進時所形成的管壁周圍空隙被觸變泥漿全部填充從而形成完整的泥漿環套。在頂進過程，由于漿液的流失，還應進行補漿。一般在一節管節頂進結束后以及管道阻力過大時，都應進行補壓漿。

選用的注漿壓力值應不使膨潤土懸浮液從注漿孔噴出，在孔口周圍形成高壓密區，原則上控制在同步跟蹤壓漿量為管節外理論空隙體積的8倍左右，補壓漿量一般為管節外理論空隙體積。

對注漿工藝，應予控制的參數主要是注漿壓力和注漿量，二者均應適度。注漿壓力的合理確定與由上覆地層產生的水土壓力值有關，注漿壓力值不宜過高，應根據漿液的粘度和管路輸送長度，以及管壁處的土壓力值經試驗確定。

2.4　壓注觸變泥漿控制

（1）機尾三節混凝土管同步壓漿，以形成原始漿套，填充固有間隙和糾偏間隙。

（2）沿線(及洞口)壓漿，以補充管道不直形成的沿線漿套缺損。

（3）定點壓漿，根據沉降測量反饋數據，對沉降過大處補償性壓漿，以支撐地表。

（4）觸變泥漿的配比選料中，膨潤土應選擇膨脹倍率大、雜質小，顆粒在250目以上的優質膨潤土較好。石膏具有使漿液保持其減摩效果持久的功能，同時又提可高漿液的膠凝強度，是觸變泥漿配比中的必選品。

（5）在頂管施工時，要做好壓漿量、點的記錄，確保壓漿工作到點，以降低管外壁摩擦阻力，提高頂管質量。地面沿線有專人巡視，防止壓漿打穿地層造成漿套損壞。

（6）注漿前，在與機頭相連的三節混凝土管以后的施工管上設置注漿孔，每隔6m設置一圈壓漿孔，每個壓漿孔上安裝一只1.5寸球閥，由橡膠軟管與壓漿總管相連。壓漿總管是一根1.5寸鋼管，連接壓漿泵。壓漿系統上設有流量、壓力調節閥。觸變泥漿選用標準配方漿料，在拌料筒內按一定比例兌水充分拌制后，儲放24h后方可使用。

2.5　施工質量保證措施

（1）制定嚴格的質量管理制度并進行定期的檢查，確保施工質量；

（2）所有管節質量、接口焊接質量必須符合規定質量要求，運到現場應附有產品的合格證明，并逐一進行外觀檢查；

（3）所有頂管設備，必須經過維修保養，在進入工作井安裝時必須進行單機和整機聯動調試，在頂進中必須貫徹執行保養制度；

（4）建立完整的施工管理質量檢查體系，進行定期和不定期的質量檢查，每月二次定期召開質量會議，并做好記錄；

（5）在頂進施工過程中，必須合理安排施工人員，確保24h日夜連續施工；

（6）在拆除封門前必須檢查洞口止水圈與機頭外殼的環形間隙是否密封，無泥漿注入；

（7）測量糾偏是頂進中的控制關鍵，必須貫徹勤測微糾的原則；

（8）工作井內應設置由地面水準點引入的臨時水準點，在交接班時進行儀器高程的校對與調整；

（9）在頂進注漿過程中，認真做好壓入量、壓漿壓力和壓漿點位的原始記錄。

3　結語

隨著城市對環保標準要求的提高，城市市區建設的污水管線鋪設量越來越大，頂管技術得到極其廣泛的應用。論文結合工程案例，對于在礫砂層土體中進行的頂管施工技術控制措施做了分析，在頂進過程中采用管壁外周加注觸變泥漿，給出合理的注漿控制參數，以達到減阻的施工措施，確保了本工程的順利實施。

參考文獻

［1］顏培育.排水管道頂管施工的常見問題分析[J].建材發展導向（下）,2014(9).

篇10

Keywords: pipe jacking construction; the water balance method; construction management; effect monitoring

中圖分類號：Q946.885+.7文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

一、工程概況

80萬噸乙烯上游管廊工程作為中國石化武漢分公司80萬噸/年乙烯工程項目的組成部分之一，主要承擔武漢石化與乙烯工程之間物料互送任務。由武漢石化、武鋼和乙烯工程所處的地理位置決定了上游管廊必須從武鋼廠區通過。物料輸送線包括7根為武漢石化和武漢乙烯之間物料輸送線，1根乙烯分輸站至武漢石化天然氣輸送線，8根預留管線，管徑均為250mm，介質為氫氣、氮氣、芳烴抽余液等物質。這些管線需要從武漢石化鋪設到80萬噸乙烯項目部，如何鋪設，如何處理將直接影響工程的成敗。

通過石化設計人員和武鋼管理部門雙方的多次協商和實地考察，決定采用方案二，即大管徑的頂管技術進行施工。如圖所示（方案一為架空敷設，直接穿過武鋼重要廠礦，被否定）。

乙烯項目路線圖

二、頂管方案

本工程采用D3000泥水平衡法頂管施工工藝，頂進的混凝土管長約981.26m。由于線路曲折，需要采用鋼筋混凝土頂管工作井4座，鋼筋混凝土頂管接收井5座。

三、泥水平衡式頂管施工工藝與技術

1、泥水平衡頂管施工工藝技術

本頂管工程擬采用泥水平衡式頂管技術。泥水平衡頂管機如右圖所示，該型頂管機利用機頭刀盤旋轉切削并破碎前方土體，同時利用外部提供的泥水將破碎的土進行拌合，在泥土倉內形成流塑狀的泥水與土的混合體，同時該泥水混合體保持一定的壓力以支撐并平衡周圍土體以及地下水的壓力，因此稱為泥水平衡。泥水倉內泥水混合體的壓力必須高于地下水壓力15kPa左右。 泥水平衡式頂管機

2、施工平面布置

為了保障頂管施工順利進行，節約工期和成本，需要在工作井周圍布置一臺匹配的吊車（50T），負責頂管施工中的各類物資的吊裝和安置。頂管施工中的主要操控都在控制室內進行，因此控制室必須靠近工作井以便于對管道頂進進行實時監控。

工作井剛性后座由鋼板和高強度混凝土組成，后座鋼板與管道軸線垂直，后座中心與管道軸線一致。千斤頂、導軌、頂鐵等頂進設備的布置如圖所示。

施工期間在工作井內及管道內應合理布置排水泵，以保證管內和工作井內不大量積水，保障管道施工時設備和人員的安全。

工作井內布置如下圖所示：

3、頂管施工關鍵參數計算

頂管機主要性能參數要根據本工程設計的管道直徑大小以及地質勘察資料和地下水情況，并結合頂管機生產制造廠家的設計，共同計算完成。

頂力計算：頂管施工過程復雜，它涉及到多方面的力學計算問題。但頂管計算的根本問題是要估計頂管的頂力。頂管的頂力就是頂管過程管道受的阻力，包括端阻力和側壁摩阻力。

最大推力計算，采用經驗公式，按最大頂距200m計算：

（2-1）

F――總推力；

F1――端阻力；

F2――側壁摩阻力；

（2-2）

D――管外徑m；

P――控制土壓力KN/m2；

（2-3）

Ko――靜止土壓力系數，一般取0.55

Ho――地面至掘進機中心的高度，取值15.9m

γ――土的重量，取1.9T/m3

（2-4）

f――管外表面綜合磨擦阻力，取值0.50T/m2

D――管外徑m

L――頂距m

工作井內采用8個200T的千斤頂，能滿足頂進推力的需要。若在頂進過程中遇到復雜的地質情況，阻力有較大的增加，導致總推力超過1600T時，則需要增設中繼間。

4、泥水平衡頂管施工過程控制

4．1．穿墻頂進

篇11

沉管的發生和造成的危害在同行業中早已形成共識,沉管已成為一種災害。由于受技術條件的限制,以往發生沉管,一般都是采取開槽翻挖,重新敷設管道。隨著城市交通的逐漸擁擠,傳統的開挖技術的應用也開始受到了限制,采用非開挖技術搶修沉管倍受青睞,新材料、新工藝的引進,使沉管搶修傳統的“開膛破肚”技術受到挑戰。“非開挖技術”,既降低成本,又便利交通,使傳統的開挖技術望塵莫及。

本論文主要討論非開挖技術在排水工程中的應用,其施工工藝及應該注意的問題,對于進一步提高非開挖技術在排水工程中的應用水平是非常有意義的。

一、常用的非開挖技術施工分析

(一)頂管法

頂管施工法是最早用在排水工程施工中的一種非開挖施工方法。最初,頂管施工法主要用于跨越孔施工時頂進鋼套管,隨著技術的改進,頂管法也可用于無套管情況下頂進永久性的公用管道,主要是重力管道。當前,頂管法應該最為普遍的是采用水平定向鉆頭實施的頂管作業技術。

1.頂管法施工技術。頂管法又稱為非開挖管道敷設技術,它具有不需要開挖面層,就能穿越地面構筑物和地下管線及公路、鐵路、河道的特點,相比開挖敷設技術,投資和工期將大大節省。同時,頂管施工技術可以降低噪音,減少粉塵,減輕對城區的交通條件和環境狀況的干擾和破壞,屬于真正的無污染、高效率的施工技術。簡單來說,頂管施工就是借助于管頂油缸以及中繼間的頂進力,把工具管或頂管掘進機從工作坑內穿過土層一直頂進到接收坑內吊起。與此同時,把緊隨在工具管或掘進機后的管道埋設在兩個工作坑之間。概括起來,頂管施工技術具有幾大方面的優點:(1)施工面由線縮成點,占地面積小;(2)地面活動不受施工影響,對交通干擾小;(3)噪音和震動低,城市中施工對居民生活環境干擾小,不影響現有管線及構筑物的使用;(4)可以在很深的地下或水下敷設管道,可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物,減少沿線的拆遷工作量,降低工程造價。其主要缺點是施工技術難度較高,需要詳細的工程地質和水文地質勘探資料。

2.水平定向鉆進非開挖施工技術。水平定向鉆機施工工藝順序是:現場勘察鉆進軌跡設計鉆進先導孔擴孔回拖鋪管。

這里需要強調的是,采用水平定向鉆進非開挖技術,可以提高施工的效率和質量,同時避免了交通的高峰擁堵,但是,鉆進結束后,應當根據鋪管直徑及種類的不同,換上不同的回擴鉆頭和旋轉接頭,然后在旋轉接頭后接上回拖鉆桿一次或多次回擴,直至達到所需孔徑。擴孔的目的主要是為了減小拉管時的擴孔工作量。對直徑較小的管線可不進行專門的擴孔鉆進,而是在擴孔的同時將待鋪設的管線拉入;對直徑較大的管線,可進行多次擴孔鉆進,使鉆孔直徑逐漸擴大,在擴孔鉆進時,同步拉入鉆桿。

(二)頂桿法

頂桿法是利用小直徑桿完成的非開挖鋪管技術,它的最大特點在于該方法簡單易行,占地少,施工成本較低;另一方面需要注意的是,頂桿法主要是利用小直徑完成的非開挖技術,因此它只適合于在土層中鋪設小直徑和短距離的水平管線,一般用來鋪設直徑200mm以下、一次鋪管長度20m以內的各種管線。該方法適合在工程量較小的非開挖鋪管工程中應用。

二、非開挖技術在排水工程中的應用分析

(一)工程背景介紹

楊浦區位于上海市中心的東北部,地處黃浦江下游西、北岸,黃浦江的支流楊樹浦港縱貫區域南北,楊浦區由此得名。國和路是楊浦區東西向的主干道,自2005年以來,在國和路有路面沉降現象發生,有關部門對該路面進行了修復。但由于無法對雨、污水管道進行處理,管道外水土繼續從脫開、錯位的管縫間流失,圍土也在不斷松散,地面的不均勻沉降范圍不斷增加。上述分析說明該管道地基松散,基礎不堅固,管道接縫的脫開、錯位,地下水土的涌入,管道圍土的不斷流失及道路車輛動載的不斷沖擊,這一系列現象都是互相關聯的,且隨著時間的推移會產生惡性循環。如果不及時采取有效的技術處理措施制止其繼續惡性發展的勢頭,將會直接影響國和路的交通安全及該路段雨、污水管的正常運行。

經潛水調查發現:該路段的雨水管和污水管道都有不同程度的損壞。污水Φ300污水管己經嚴重堵塞,Φ100、Φ800雨水管內有裂縫,管內土體流失嚴重。為了保證國和路的交通安全及暢通,徹底修復雨、污水管道,上海市排水處、楊浦水政管理所組織有關專家分析論證,決定對Φ300污水管采用開槽埋管,原Φ300污水管拆除后排設Φ300 UPVC管,為保證交通的正常通行,采用非開挖技術,直接鋪設新排水管道,并對原損壞的部分管道進行修復。結合工程的實際情況,非開挖技術選用水平定向鉆進施工作業。

(二)施工過程及工藝分析

1.進場前的準備工作。進場前的準備工作,主要是要完成該路段的地下管線施工分布圖,并完成現場施工的方案設計,施工機具要安裝到位,并著手開始進入施工環節。

2.鉆機的進場及其放置:根據現場情況及設計的鉆孔曲線在現場確定出了鉆進中心線;為使鉆機的位置滿足方案設計曲線要求,即滿足所鋪設管線的允許曲率半徑要求。

3.泥漿混配。由于該路段地下為中強風化泥巖,除加入化學泥漿及膨潤土等原料外,還需加入劑、派克添加劑,計算泥漿理論用量約60m3。

4.導向鉆進。導向孔的鉆進是非開挖鋪管施工的關鍵環節。為了保證先導孔的成孔質量,先導孔鉆頭選用適用于質地較為堅硬的地層和軟質巖石層的斜面巖石鉆頭;同時,鉆機調整好位置后,安裝導向鉆頭,標定控向儀,調整好入土角度,按照設計曲線開始導向鉆進。另一方面,在實際施工時應該根據地層的變化,及時調整鉆壓、泥漿配量以及泵送量,順利完成導向孔的施工。

5.孔洞回擴。因為巖質較硬為提高擴孔效率,加快施工進度擬采用Ф250、Ф550、Ф750回擴器分三級進行切擴,然后用Ф650回擴器擠擴、清孔。實際施工中,導向孔鉆通后,用回擴器進行擴孔,按照鉆桿-回擴器-DCD接頭-鉆桿順序連接好后,試驗泥漿,檢查水嘴,然后開始回擴。

6.管線回拖。為避免管線在鉆孔中卡住,回拖一般要一次完成,但本工程中實際拖管長度有80m,受到道路實際寬度及交通管制的限制,僅能安放不大于45m長的管道,同時,考慮到鉆孔基本上都處于中強風化泥巖中,孔形保持較好,而且已進行多次擠擴和清孔,采用了一個接口兩次回拖,每段管道長40m。回拖管道前,對檢驗合格的燃氣管道采用了外包裹措施,以免其防腐層遭到破壞。管道就位后,在擠擴器引導下,回拖敷設管道管線施工,順利完成。

通過上述的施工工序,及時、順利的完成了該路段的雨、污水管鋪設及修復問題。

三、結語

我國從事非開挖鋪管施工的單位(公司)目前約有40家。目前全國擁有各型鋪管機(含進口的)100臺左右,并且多數集中在上海、天津、北京等大城市。現在國內已能施工穿越黃河、海河、黃浦江等大直徑、長距離油氣管道。但和世界發達國家相比,尚處于發展初始階段。隨著我國城市、交通、電信、油氣管道等基礎設施的建設,包括西部大開發和西氣東輸等工程的啟動,加上國家環保立法的完善,非開挖技術在我國的市場容量十分寬廣,均有待有志者的努力與開拓。

參考文獻

[1]中華人民共和國建設部.給水排水管道工程施工及驗收規程[S].1997.

篇12

Keywords: pipe jacking technology application construction process

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：

1頂管施工的特點

頂管法又稱為非開挖管道敷設技術，它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構筑物和地下管線吸公路、鐵路、河道的特點，相比開挖敷設技術，投資和工期將大大節省。同時，頂管施工技術可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區的交通條件和環境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術。頂管施工法由于其上述多方面的優點，在市政工程中尤其是在市政管線工程中得到了廣泛地應用。概括起來，頂管施工技術具有幾大方面的優點：施工面由線縮成點，占地面積小；地面活動不受施工影響，對交通干擾小；噪音和震動低，城市中施工對居民生活環境干擾小，不影響現有管線及構筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷設管道，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價。

2頂管技術施工應用分析

2.1 頂進管的選擇頂進管一般選用鋼筋砼管，如沒有腐蝕要求可選用鋼管。鋼筋砼管的規格設計、配筋和應力驗算應遵守有關鋼筋砼的標準和技術規程，特別是有關鋼筋砼管的標準和技術規程。①頂進管直徑的選擇：頂進管的直徑選擇是首先根據工程性質、工程需要確定內徑，根據頂進管所受荷載確定砼管的配筋及壁厚，進而確定外徑。因為頂管工程工作面上需要配備挖土工人，所以一般管內徑不小于500mm；②頂進管長度的選擇：頂進管的長度對頂管過程的可控性和經濟性有很大的影響。在直線推頂的情況下使用長管可以減少裝管的次數，取得良好的效果，但隨著管長度的增長，如果偏離原定的路線，使之恢復正確路線要比使用短管更加困難。建造頂壓坑時頂壓坑的長度也要增大，挖坑、支護、回填、修復的費用將相應地增加。

一般情況下，管長度須相對于管徑來衡量，當L/D外≤1.10時，為短管；當L/D外=1.15時，為標準管；當IJD外≥2.10時為長管。

2.2 頂管施工的前期準備①現場平面布置：平面總體布置包括起重設備、自動控制室、料具間、管片堆場、拌漿棚及拌漿材料堆場、注水系統、棄土坑的布置等。始發工作井內安裝發射架、頂管機、前頂鐵、主推千斤頂、反力架等頂進設備，工作井邊側設置下井扶梯供施工人員上下；②頂管機進、出洞處以及后靠土體加固：為確保頂管機出洞的絕對安全，需對后靠土體及進、出洞區域土體進行高壓旋噴樁加固。為防止頂管機進、出預留洞導致泥水流失，并確保在頂進過程中壓注的觸變泥漿不流失，必須在工作井安裝止水裝置。

2.3 頂管施工的工藝：頂管施叉稱為頂進法施工，是指利用頂進設備將預制成橢圓形或圓形構造物逐漸頂入路基，以構成立體交義通道或涵洞的施工方法。頂管施工需先在確定的管段之間設置工作井和接收井，然后在工作井內安裝推力設備將導軌上的頂管機頭推入土體，由機頭導向，將預制的鋼筋混凝土管向前頂進，前端土體通過工作井運出，最后完成管道鋪設。

2.3.1 頂管井的設計：頂管井分工作井與接收井兩種，頂管井的建造結構有很多種類，一般使用鋼筋混凝土結構。工作井的結構形式通常有單孔井和單排孔井。前者形狀有圓形、正方形、矩形等，后者則大多為矩形，它們的結構受力性能由高至低依次為圓形一正方形一矩形。

2.3.2 頂管施工工序①穿墻：打開穿墻悶板將工具管頂出井外，并安裝穿墻止水裝置，主要技術施工措施如下：1）穿墻管內填夯壓密實的紙筋粘土或低強度水泥粘土拌和土，以起到臨時性阻水擋土作用；2）為確保穿墻孔外側一定范圍內土體基本穩定并有足夠強度，工作井工具管穿墻前，對穿墻管外側采取注漿固結措施；3）穿墻前對可能出現的問題進行分析并制定相應處理措施；4）悶板開啟后迅速推進工具管，同時做好穿墻止水，本工程采用止水法蘭加壓板，中間安入20mm厚的天然優質橡膠止水板環，要求具有較高的拉伸率和耐磨性，借助管道頂進帶動安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置，應防止因穿墻管外側的土體暴露時間過長而產生擾動流變。②頂管出洞：頂管出洞是頂管作業中一個很值得注意的問題，頂管出洞，即頂管機和第一節管子從工作井中破出洞口封門進入土中。開始正常頂管前的過程，是頂管技術中的關鍵工序，也是容易發生事故的工序。為防止管線出現偏斜，應采取工具管調零，在工具管下的井壁上加設支撐，若發現下跌立即用主頂油缸進行糾偏，工具管出洞前預先設定一個初始角彌補下跌等措施。③注漿減阻：在頂管施工中還有一個重要的技術措施就是通過壓注觸變泥漿填充管道周圍的空隙，形成一道泥漿保護套，起到支撐地層，減少地面沉降，減少頂進阻力的作用。在施工中，首先對頂管機頭尾部壓漿，并要與頂進工作同步，然后在中續間和混凝土管道的適當位置進行跟蹤補漿，以補充在頂進中的泥漿損失。注漿工序一般多應用于長距離頂管施工中。④頂管糾偏：糾偏是指機頭偏離設計軸線后，利用設置在后部的糾偏千斤頂組，改變機頭端面的方向，減少偏差，使管道沿設計軸線頂迸。頂進糾偏是采用調整4臺糾偏千斤頂組方法，進行糾偏操作，若管道偏左則千斤頂采用左伸右縮，反之亦然.

3膨潤土懸浮液在疏松土層中的應用

在無粘性的疏松土層中以及在粘性很小的土壤中，例如在砂礫土中，若不采取其它輔助措施，土層由于本身極不穩定，以致在刃腳推進之后立刻就會坍落在管壁上。所以對這類土壤來說，膨潤土懸浮液的支承作用尤其具有重要意義。為了起到這種支承作用，先決條件是要盡可能準確地掌握膨潤土懸浮漓在砂礫上中的特性。膨潤上懸浮液將滲人土層的孔隙內，充滿孔隙，并繼續在其中流動。流速取決于孔隙的橫斷面與懸浮液的流變特性，同時也取決于壓漿壓力。因此為了在同樣的壓漿壓力下達剄相同的滲入深度，在孔隙橫斷面很小的細粒土層中便需要低流限的懸浮液，面孔隙橫斷面較大的粒粒土層則需要高流限的懸浮液。在克服流動阻力的過程中，壓漿壓力隨著滲入深度的增加而成比例地衰減，所以相應每一種壓漿壓力，都有一個完全確定的滲入深度。

盡管就某種場合來說，隨著管子的推進同時在管子整個圓周上和管路全部長度上均勻地壓漿證明是相宜的，而在另一些場合下，正確的方法則又可能是分段壓漿。例如現已得知，在管子下半部，膨潤土在頂進過程中比靜止狀態下更容易流出，而上半部的壓漿則是在管路靜止的情況下更容易進行。因此最好是將管子下半都的注漿孔和上半部的注漿孔分別組合起來。這種半側壓出韻原因在于，靜止狀態的管道以其全部很大的重量沉落于底部。這樣便在管道的頂部形成了小空隙，或者至少是形成了一個壓力較低的區域。因而在這種狀態下，膨瀾土在管頂處比在管底部更容易流出。反之，在頂壓力和浮力同時作用下，管道有向上拱起的傾向。這時管道離地升起，于是管底下方便形成了一個低壓區，致使膨潤土更加容易滲入其中并均勻地散開。

4頂進管在膨潤土懸浮浪中受到的浮力

只要頂進管在整個圓周上被膨潤土懸浮液所包圍，浮力定律便對它有效，即使懸浮液層的厚度很小也同樣如此。在鋼筋混凝土管情況下，浮力均為管子自重的1.4倍。這樣，只要通過正確地壓人膨潤土懸浮液，從而在土層中圍繞頂進管形成一個支承環帶，并保持懸浮液壓力等于土壓力，于是管子就會在膨潤土懸浮液中漂浮起來。為此必需的前提在于懸浮液應是液體狀態的，亦即呈現為表觀流限相應較低的溶膠狀態。在懸浮液的膨潤土含量低到接近運動狀態下的穩定極限時，這個條件便能得到滿足。浮力可使管外璧摩阻力減小，因為管底部由于自重產生的法向力減少了。這一效果首先會對大直徑管子的長距離推頂產生有利的影響 。

5結語

篇13

筆者在設計深圳葵涌污水處理廠配套干管工程時，有段350m長DN1500的污水管需要穿過強風化巖及中風化巖，經過經濟及技術比較后采用頂管方案通過。在地下頂管施工中遇到巖石地層，按照常規施工工藝，可采用風鎬破碎巖體，或者采用鑿巖機械頂進。采用人工風鎬破碎巖體，工作環境差，進度緩慢，不適于長距離巖體破碎成洞；采用鑿巖機頂進價格昂貴，并需進行技能培訓，增加項目投資，大大滯后工期，不經濟。通過綜合分析比較，決定采用微型爆破頂管施工技術來解決這一施工難題。

1、爆破方法的選擇：

由于本工程水平成洞尺寸（直徑1.5m）較小，爆破成洞精度要求較高，加之爆破地點位于居民區，四周房屋較多，故對爆破安全要求很高，針對工程的實際情況，洞身爆破及頂管工作坑爆破均采用石方靜力爆破法爆破。微型爆破工藝流程圖如下：

2、靜力爆破法無聲破碎劑性能介紹

靜力爆破法采用無聲破碎劑進行爆破。無聲破碎劑在中華人民共和國建材行業標準《無聲破碎劑》（標準號JC506-92）中定義為：凡經高溫煅燒以氧化鈣為主體的無機化合物，摻入適量外加劑共同粉磨制成的具備高膨脹性能的非爆破性破碎用粉狀材料，稱為無聲破碎劑(又稱靜態破碎劑)。無聲破碎劑是通過與水反應，形成固相體積增大的結晶，結晶生長對孔壁施加壓縮應力，當壓縮應力與垂直方向的張拉應力超過了脆性物體的極限強度時，物體發生龜裂，隨著無聲破碎劑的膨脹壓不斷增長，被破碎物體的裂縫不斷擴大，直到破碎。常規施工方法是將無聲破碎劑用水拌成漿體，填充在巖石鉆孔中，在常溫下可產生30Mpa以上的膨脹壓，經6 h～24 h將混凝土構筑物或巖石破碎。

3、微型爆破設計

巖石的破碎設計首先要了解山體的地質構造、巖質、節理發育狀況，巖石的抗壓強度和抗拉強度，然后確定破碎時的最小抵抗線形W、孔距a和排距b、孔徑D、孔深L、鉆孔方向和鉆孔布置。根據經驗，各種參數一般估計值如下：

3.1 最小抵抗線形W

最小抵抗線應根據巖石的形狀、節理、鉆孔孔徑和要求破碎的塊度等因素來確定，一般取值為：

破碎軟質巖石：W=40cm～60cm，

破碎中、硬質巖石：W=25cm～40cm。

本段頂管基本穿過中風化巖，屬于中、硬質巖石，所以取W=35cm

3.2孔距a和排距b

巖石破碎塊度較小時，W、a、b均取小值，相反，取大值，一般取值為：

破碎軟質巖石：a=40cm-60cm，

破碎中、硬質巖石：a=30cm-50cm。

排距b應根據巖體的自由面多少決定，自由面多，b取較大值，反之，b取較小值。多排孔分次破碎時，b一般等于(0.6-0.9)a。多排孔宜采用梅花形布孔。

本段頂管穿過中、硬質巖石，取a=40cm，b=0.8a=32cm。

3.3孔徑D

孔徑是決定無聲破碎劑破碎效率的重要因素。孔徑D較大，破碎劑裝藥量多，產生的膨脹壓較大，其破碎效果較高。但由于破碎劑水化同時放出熱量，當內部蓄熱狀態達100℃時，破碎劑漿體中未水化的水分就會沸騰，產生蒸汽壓，從而把無聲破碎劑漿體噴出來。所以，最大孔徑D主要取決于無聲破碎劑漿體是否噴出來。一般孔徑不宜小于20mm，但不宜大于50 mm，本工程取D=40mm。

3.4孔深L

孔深大小主要取決于破碎面的高度(H)和巖石的約束程度。一般按如下公式計算

L=(O.90-1.05)H。(H為設計破碎高度)

本工程H=2.0m，L取1.8m。。

本段頂管爆破半徑R=100cm，在外圈環向加設一排光面爆破孔，間距20cm，使微爆孔洞成型。孔距、排距、孔徑及孔深等以上參數為設計中的估算值，在具體施工中應根據實際地質情況進行適當調整。

3.5破碎劑型號的選擇

根據中華人民共和國建材行業標準《無聲破碎劑》（標準號JC506-92）中的規定，產品根據使用溫度分為三個型號，如表1

表1無聲破碎劑型號和使用范圍

結合本工程的地點及施工時間，選用無聲破碎劑I型。

3.6無聲破碎劑使用量估算方法

根據試驗檢測無聲破碎劑每立方米漿體中無聲破碎劑重量K值。SCA-Ⅰ型號，K=1540 kg.m-3。

無聲破碎劑用量Q=πR2LK

式中：Q――每米鉆孔的無聲破碎劑理論用量，kg/m3；

R――鉆孔半徑，m；

L――鉆孔深度，m；

K――每立方米無聲破碎劑漿體中無聲破碎劑用量，kg/m3

本工程鉆孔直徑D=40mm，鉆孔深度L=1.8m，得出每m鉆孔裝藥量為3.48kg。

3.7拌漿及灌漿

無聲破碎劑一般每袋5 Kg，加水量一般為無聲破碎劑重量的30％，即加入1 500ml的水，無聲破碎劑漿體以暢流入孔為準，不宜多加，否則會降低破碎效果。混合攪拌時間一般為60 s～90 s。

對于垂直孔，可直接傾倒進去，孔口留下2 cm左右空隙，用廢紙或廢布將口堵實。對于斜孔或水平孔，為防止倒流的現象，可用水灰比為0．25～0．28的水與無聲破碎劑拌成漿體，用手搓成條，塞入孔中，再用木棒搗壓密實，最后用塞子堵口。

3.8清理破碎巖石

一般過24小時，無聲破碎劑完全膨脹后，由人工使用鋼釬清理破碎的巖石。清理的順序自上而下，在清理過程中應注意安全，防止巖石墜落砸傷工人。

4、混凝土導向管基設計

用經緯儀定出管軸線及高程，采用C15砼澆注砼管基，管基厚10cm，為90°下底

弧。為提高混凝土的早強強度，管基砼澆筑時加早強劑。示意圖如下：

5、頂管四周注漿設計。

本段頂管管材為鋼筋砼管，在廠家生產時每節管道自身預留4個灌漿孔。砼導向管基達到一定強度后進行頂進，每50m頂進結束后進行壓注水泥漿，注滿管外壁與巖石之間的縫隙。注漿材料為水泥、粉煤灰（重量比1:1）混合漿液，采用注漿泵進行注漿，注漿壓力＞0.1Mpa。漿液凝固后起到固定管道、防止滲漏及加固地層的作用。