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曲线顶管技术
曲线顶管主要是利用顶管机内安装的四组八个用于曲线转弯的千斤顶不同步顶进来实现的。千斤顶对称布置在与垂线成45°夹角的直径上管道转弯,只需调整左右千斤顶的行程差即可实现。如需顶管轴线向左转弯,则将右侧两组千斤顶多顶一些,左侧两组少顶一些,顶头就会向左侧偏转。左右两侧千斤顶行程差的大小视曲线转弯半径大小而定,并根据轴线测量结果调整。用上述方法可让顶头向上、下、左、右任意转弯,实现曲线顶管。
顶管曲线的形成,一靠曲线千斤顶的行程差,二靠土对顶头及管节的反作用。一般在较硬的土中,只要顶头沿设计曲线顶进,后续管道就会沿顶头轨迹曲线前进。但若土质太软,土对顶头的后续管形不成足够的反力,使后续管间的缝隙形不成左右两侧的管缝差,曲线顶管就难以成功。此时,需在后续的若干节管子端部与顶头转弯千斤顶对应位置埋入转弯千斤顶盒,在需要张开管缝时放入小千斤顶强行顶开曲线外侧的管缝,使管间接缝形成与顶头一致的管缝差,并在张开的缝中嵌入胶合板填充。顶头与这些形成管缝差的后续管形成“组合弯道”再往后的管节就会沿“组合弯道”的轨迹顶进,形成整个管道的曲线顶进。
顶进过程中的压力平衡
无论采用何种工艺施工,顶管操作时都必须强调机头与开挖面土体的压力保持动态平衡状态。这对顶管质量和对地面的影响至关重要。机头对开挖面的压力(即气压力、泥浆压力或土压力)不足,开挖面会滑移或坍塌,造成地面沉降;机头对开挖面的压力过大,产生的挤压可能使地面隆起。
螺旋输送机(或排泥管)取土时,机头内压力会减小;机头向前推进时,地层的土挤入机头,机头内压力会增加。只有保持机头顶进与排土同步进行,而且机头切入的土量与取土设备排出的土量应大致相等,才能保持机―土界面的压力平衡。顶管只有在界面压力保持在这种动态平衡状态,才能保证对地面影响小,顶管质量好,工作效率高。





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钢管的选材
大口径、长距离的顶管施工,一般顶进力都非常大。在选用管材时,一方面要求所选管材轴向抗压强度要大:另一方面,所选管材在顶进过程中不会额外地增加阻力。钢管与混凝土管相比较就有这些优势。
浅层顶管时土体移动的分析计算
由于大直径顶管施工时在地下开挖引起卸载,虽然后续管节起到支撑作用,但开挖时开挖面四周的土体因应力松弛已向开挖面和隧洞空间膨胀,仍会引起地层损失。以前有学者认为,对于粘性土,可近似地认为所有的地层损失均表现为地面沉降。但从软土地层顶管工程的实践看,土体的移动形式是复杂的,其运动既有竖向分量(沉降或隆起),混凝土顶管施工价格,也有水平分量,其中水平分量包括土体沿顶管轴线方向的运动。
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顶管轴线与标高控制
直线顶管方向与高程控制可直接用置于井下测量平台起始点上的激光经纬仪对顶管机上方的光靶即可。激光经纬仪发射的激光束偏离光靶中心的距离,即顶管的偏差值,但方向相反。为消除顶管机旋转而造成的偏差值的显示误差,光靶设计为可调式,使其始终在顶管机的垂直中心线上。
随着顶管进尺的增加,激光发射距离的增长,激光会发生散射,即打在光靶上的激光点会扩大,影响目视精度。此时顶管轴线采用支导线法控制,标高采用支水准线路控制。
顶管测量注意事项:
(1)由于顶管的部分操作在工作井内进行,顶管过程中起始点和后视点发生位移是完全可能的,故每周均需对其进行检查校核,发现偏移过大需查明原因并及时修正。
(2)地面测量控制网上的部分点在顶管轴线上或工作井附近,可能因地面沉降等原因而移动,故也需不定期进行校核检查。
(3)顶管测量计算全部用自编程序在计算机上计算、分析,速度快,精度高。
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