顶管土压平衡技术.ppt

第三组


主 讲：陈 茂
发言人：王建明
资 料：张伟强
土压平衡技术
顶管土压平衡技术
概述
顶管技术目前主要分为气压平衡、土压平衡和泥水平衡三种。其中，土压平衡技术应用很广泛，因为该技术先进，方便高效，缺点是施工管理要求较高，施工作业要求严格。
顶管土压平衡技术
一 、 应用优势
⑴施工不需开挖路面，占地少，能保持地面稳定，避免了城区道路反复多次开挖的难题，大大降低了对城区
交通、环境的影响。
⑵施工速度较快，昼夜平均顶进10～15m，一次性连续顶进距离最长可达500m 以上，相应缩短了施工工期，提高了施工效率。
顶管土压平衡技术
⑶工程施工占地少，几乎不受地形地貌变化的限
制，不用对地面上的各种市政设施等管道进行拆迁、重装，不需赔偿损失，节省了巨大的工程拆迁费。
⑷能大量节约劳动力，一套顶管掘进设备昼夜轮班
作业只需50 人左右就可完成，可大大减少周转材料的
投入。
⑸操作方便，只需在敞开的工作坑内指挥吊装管段
和装拆延长的管线，不需进入渠道内专业，不仅确保了安全生产而且节约了安全设施费用。
顶管土压平衡技术
二、工作原理
图示为土压平衡式顶管示意图。
顶管土压平衡技术
土压平衡式顶管机是利用安装在顶管机最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封舱内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少顶管推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。
顶管土压平衡技术
土压平衡式顶管机与泥水平衡式的差异是密封舱内的承压介质不同。泥水平衡式顶管对应的介质是泥水；土压平衡式顶管对应的介质是泥土，但是稳定开挖面的基本原理是一致的。由于是管道内的掘削作业，从地层的应力关系看，相当于卸载。因此要想使开挖面稳定必须施加相当于卸载的土压与水压。所以土压平衡必须满足以下两个方面条件：
⑴ 在顶进过程中，顶管机与其所处土层的土压力和地下水压力处于平衡状态；
⑵其排土量与顶管机切屑刀盘破碎下来的土的体积处于一种平衡状态。
顶管土压平衡技术
土压平衡式顶管的原理示意图如图
顶管土压平衡技术
土压平衡式顶管属封闭式顶管，顶管推进时其前端刀盘旋转掘削地层，掘削下来的土体涌入土舱。当掘削土体充满土舱时，由于顶管的推进作用，致使掘削土体对开挖面加压。当该加压压力与掘削地层的土压水压相等，随后若能维持螺旋输送机的排土量与刀盘的掘土量相等，把这种稳定的出土状态称为开挖面平衡。要想维持排土量与掘土量相等，掘削土必须具备一定的流塑性和抗渗性。有些地层的掘削土仅靠自身的流塑性和抗渗性，即可满足开挖面稳定的要求。此外，多数地层土体的流塑性和抗渗性无法满足稳定开挖面的要求，为此需加入提高流塑性和抗渗性的添加材，实现稳定开挖面的目的。
三、开挖面的稳定原理
顶管土压平衡技术
：
1 泥土压必须可以对抗面上地层的土压和水压；
2 必须可以利用螺旋输送机等排土机构调节排土量；
3 对必须混入添加材的土质而言，注入的添加材必须可使泥土（混入添加材的掘削土）的塑流性和抗渗性提高到满足掘面稳定要求的水准。
顶管土压平衡技术