頂管法

頂管法

頂管法:隧道或地下管道穿越鐵路、道路、河流或建築物等各種障礙物時採用的一種暗挖式施工方法。在施工時,通過傳力頂鐵和導向軌道,用支承於基坑后座上的液壓千斤頂將管壓入土層中,同時挖除並運走管正面的泥土。當第一節管全部頂入土層後,接著將第二節管接在後面繼續頂進,這樣將一節節管子頂入,作好接口,建成涵管。頂管法特別適於修建穿過已成建築物、交通線下面的涵管或河流、湖泊。頂管按挖土方式的不同分為機械開挖頂進、擠壓頂進、水力機械開挖和人工開挖頂進等。

基本信息

頂管法

正文

隧道或地下管道穿越鐵路、道路、河流或建築物等各種障礙物時採用的一種暗挖式施工方法。施工時,先以準備好的頂壓工作坑(井)為出發點,將管卸入工作坑後,通過傳力頂鐵和導向軌道,用支承於基坑后座上的液壓千斤頂將管壓入土層中,同時挖除並運走管正面的泥土(見圖)。當第一節管全部頂入土層後,接著將第二節管接在後面繼續頂進,只要千斤頂的頂力足以克服頂管時產生的阻力,整個頂進過程就可循環重複進行。由於預管法中的管既是在土中掘進時的空間支護,又是最後的建築構件,故具有雙重作用的優點;而且施工時無需挖槽支撐,因而可以加快進度,降低造價;特別是採取加氣壓等輔助措施後,能解決穿越江河和各種構築物等特殊環境下的管道施工,為世界許多國家所採用。近幾十年來,頭部和管節分開頂進的盾構式工具管的出現,中繼接力技術的形成,促進了頂管法施工技術的套用,使頂進距離越來越長。美國在不用中繼接力環的情況下,頂進距離為588米;聯邦德國在用中繼接力環的情況下,創造了1210米的長距離頂管記錄。中國在1981年 4月完成的穿越浙江省甬江的頂管工程,直徑為2.6米,採用5隻中繼接力環,單向頂進581米,終點偏位上下、左右均小於1厘米。70年代在上海金山石油化工總廠海永取水口及污水排水口工程中,採用了垂直頂進管道的方法,在杭州灣內修建了進、排水口工程,標誌著中國的頂管技術的發展。

頂管法頂管法
頂管施工時,頂進管除受到橫跨管軸的各種荷載和力的作用外,同時又受到管軸方向具有偏心度的頂力作用,這些荷載和力都以波動的形式出現,故管道的結構強度必須按波動荷載疊加後的雙向應力狀態進行設計。
頂管法常用鋼筋混凝土管,每節管的長度為 2.5~3.5米,重量以不超過10噸為宜。頂管接頭一般採用帶有鋼外套環的平接式,外套環可以固定在管的一端,也可以不固定。接頭之間用環形防水密封圈做防水墊。
頂管按挖土方式的不同分為機械開挖頂進、擠壓頂進、水力機械開挖和人工開挖頂進等。頂進的施工設備主要有頂進工具管、開挖排泥設備、中繼接力環、后座頂進設備等。
管道按頂進長度分為一般頂管和長距離頂管。一般頂管頂進距離通常不超過100米,多數使用於城市排水工程中,其長度配合窨井間距,每50米左右設一工作坑,頂通後在工作坑內砌築窨井。長距離頂管在穿越江河或通入湖海底下的施工中,頂進距離長達數百米,要採取中繼接力、管外減阻,以及靈活控制導向的頂進工具管(頂頭)等技術措施。頂進工具管安裝在管道的前端,起導向出土作用。為了減少總頂力,增加頂進長度,可將工具管和管子分開頂進。當頂進距離增大到頂力達到最大值時,可增加一個中繼接力環來接力。它是一個將許多扁千斤頂布置成環形的移動式頂推設備,安裝在兩段管道之間,扁千斤頂工作時,後面的管段成了后座,前面的管段向前頂進。在長距離頂管中,可將管道分成數段,段與段之間均設定中繼接力環,按先後次序逐個啟動,使管道分段頂進。這樣就能增長總的管道的頂進長度。
頂管法施工具有比開槽埋管法對地面干擾小的優點,又有能在江河、湖海底下施工的特點,故自70年代起世界各國對頂管施工技術紛紛進行探討和研究,廣泛採用了中繼接力技術、膨潤土觸變泥漿減摩劑、盾構式工具管、機械化全斷面切削開挖設備、水力機械化排泥、雷射導向等技術和措施,從而使頂管的頂進長度和頂進速度越來越大,適應環境也日益廣泛。1981年,英國人套用仿生學原理,將蚯蚓前進的機理套用到頂管施工上,研製了蚯蚓式頂管的新技術。日本將遙控技術套用到頂管法中,從而開創了小至直徑35厘米的小型頂管施工,操作人員在地面控制室中通過閉路電視和各種儀表進行遙控操作,對頂管技術進行了重大革新。頂管技術除直接用於各種管道的頂進外,還演變出許多特種頂管工程,如平列式頂管,用於鐵路和道路立交上的大型箱涵(地道橋)頂進、垂直頂管等。

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