顶管施工

非开挖顶管施工

武汉非开挖顶管施工技术选择与顶管施工实施
开放式顶管
开放式顶管：当工作面土层物理力学性能良好，土层处于稳定状态时，作业过程中不会发生塌方，可直接开挖工作面，工作面为明管。
一.机械顶管机
适用于岩层、硬土层、土层，整体稳定性好，工作效率高
二.挤压顶管机
适用于淤泥质土和流塑性土，覆土深度要求深
三.人工挖管机
适用于地基强度高的土层，也适用于软土地基。如果采用注浆改善土质，或在工具管前加格栅稳定开挖面，其特点是能适应地下障碍物越来越多、清除障碍物的可能性大、效果好
泥水盾构掘进机
基本原则
优势：
适用于不同土壤条件，扰动小，地层损失小，地表变形小，总顶推力小
缺点：
弃土很难运输和储存。例如，用泥浆运输，耗水量大，成本高。作业场地大，设备复杂，成本高。顶管超浅埋土层或特殊渗透系数的砾砂卵石层，施工经常受阻
隧道机械
一.浮动切割刀头泥浆平衡顶管机
当刀盘前方土压力太小时，刀盘向前伸出。当刀盘前方土压力过大时，刀盘向后移动。当刀盘向前伸出时，应加快推进速度。当刀盘后退时，应放慢推进速度，使刀盘前方的土压力控制在设定范围内。用机械来平衡土压力

二.具有破碎功能的泥浆平衡顶管机
适用口径为600-2400。口径越小，可破碎砾石的粒径越小。可破碎的砾石长100 mm，长600；可破碎的砾石长500 mm，长2400
三.气动泥浆平衡顶管机
适用于大直径顶管工程
通过调节所供压缩空气的压力，调节泥浆罐的压力，精度达到0.1kpa
特点：平衡完整，施工后地面沉降很小
四.泥浆平衡顶管机
泥水的相对密度远高于接近泥浆的普通泥水式掘进机。为了使浓泥浆水的流动性更好，需要在浓泥浆水中加入多种添加剂（仍属于泥水式顶管的范畴，浓泥浆水的相对密度接近泥浆，其流动性比泥浆水好得多）
特别适用于卵石层地质（渗透性大的卵石层）。在不破坏卵石的情况下，卵石的粒径可达到管道直径的1/3
与其它的泥水顶管相比，厚泥水顶管的推力要小得多，尤其是在碎石土中。非常适合长距离顶管和曲线顶管
土压力平衡
工艺原理：
根据土压力平衡的基本原理，顶管机的刀盘用来切割和支撑机内土压力室的前土，以抵抗开挖面上的水土压力，达到稳定的目的。土压室中的水、土压力和切割面上的水由顶管机的恒定高速度和螺旋输送机的变速即卸料量控制
分类：泥浆型、泥浆型、混合型
泥浆类型：指含水量较大的弃土排放（可能是富地下水或人工添加物引起）
优势：
它可以应用于广泛的土壤性质，从软粘土到砾石土壤。它是一种全土顶管机，能保持开挖面稳定，地面变形很小，施工过程中覆土很浅，其它形式的顶管机无法做到（覆土太浅时，人工挖顶管地面容易塌方，泥浆水、气压顶管容易落管、跑管）。弃土便于运输和搬运，工作环境方便。
缺点：
在砂卵石层和含泥量较少的砂层施工中，必须采用外加剂改善土体


隧道掘进机




多刀盘土压平衡顶管机




DK型土压平衡顶管机




中心螺旋顶管机




切割密封土压掘进机




气压平衡
与泥水平衡式不同的是：破碎室用隔板分为两个区域，压力室在后面，由压力墙围成。破碎室上部可形成压缩机区，平衡压力通过压缩机区作用在风水不平衡工作面上
全压式
所有开挖面和管道工作人员在气压条件下，整个顶管过程充满一定压力的压缩空气
全气压顶管工具管多为人工挖管，土方开挖多功能，工具管结构简单，施工效率低，仅为普通人工挖管的30%～50%
有钢制储气罐和混凝土控制储气罐
局部气压式
相对于全气压施工，压缩空气只作用于开挖面。操作人员在常压下工作
气压施工特殊要求
一.土壤质量要求
在渗透系数大于1x10-2cm/s的砂砾石层中，由于其渗透性高、地下水多、漏风严重，不宜使用
二.环境要求
设备多、占地大、空压机噪音大，不适宜在人口密集地区使用材料
三.对操作人员的要求
必须是训练有素的人士
优势：
平衡压力的调节与排泥系统的排泥量完全分离，二者互不干扰。它们能更准确地调节平衡压力，特别是在非均匀地层施工中
缺点：
在排水过程中，由于空气压力会引起土体的压实沉降，所以地表沉降较大。另外，顶进过程会引起土体的扰动沉降
所有气压设备复杂，要求可靠性高，劳动强度大，对操作人员的健康有特殊要求。除了在顶升过程中排除机械故障和障碍物外，很少使用