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顶管施工技术及应用研究可编辑完整版

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顶管施工技术及应用研究

工程硕士学位论文

顶管施工技术及应用的研究

STUDYONTHETECHNOLOGYAND

APPLICATIONOFPIPEPUSHING

林江涛

哈尔滨工业大学

2008年6月

-1-国内图书分类号:

V526

国际图书分类号:

62978

工程硕士学位论文

顶管施工技术及应用的研究

硕士研究生:

林江涛

导师:

韩洪军教授

副导师:

朱晓飞高级工程师

申请学位:

工程硕士

学科、专业:

建筑与土木工程

所在单位:

胜利油田胜建集团

答辩日期:

2008年6月

授予学位单位:

哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:

V526

UDC:

62978

DissertationfortheMasterDegreeinEngineering

STUDYONTHETECHNOLOGYAND

APPLICATIONOFPIPEPUSHING

CCCCaaaannnnddddiiiiddddaaaatttteeee:

LinJiangtao

SSSSuuuuppppeeeerrrrvvvviiiissssoooorrrr:

ProfHanHongjun

AAAAssssssssooooccccSSSSuuuuppppeeeerrrrvvvviiiissssoooorrrr:

Zhuxiaofei

AAccaaddeemmiiccDDeeggrreeeeAApppplliieeddffoorr

AAccaaddeemmiiccDDeeggrreeeeAApppplliieeddffoorr:

MasterofEngineering

Speciality

SSSpppeeeccciiiaaallliiitttyyy:

ArchitectureandCivilEngineering

June,2008

DDDDaaaatttteeeeooooffffDDDDeeeeffffeeeennnncccceeee:

DDDDeeeeggggrrrreeeeeeee----CCCCoooonnnnffffeeeerrrrrrrriiiinnnngggg----IIIInnnnssssttttiiiittttuuuuttttiiiioooonnnn:

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:

:

HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文

摘摘摘摘要要要要

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法。

近十年

来,随着市场建设规模、建筑密度不断加大,在繁华大都市的市政建设项目

中,顶管施工技术己被广泛应用。

该施工工艺的特点是施工时不需要降低地下

水,挖掘面稳定,不易塌方,地面不易下沉,不影响交通,保护了地面建筑物

及其它管线安全,而且这种施工工艺顶进速度快,既保证了作业人员的安全,

也降低了劳动强度。

本文介绍了顶管施工的历史和现状、分类和特点;分析了顶管法顶力的组

成及其影响因素,对各种计算公式进行了辨析,并对顶管推力计算公式进行了

改良;对顶管关键施工环节进出洞口的措施、洞口止水方法、注浆减阻技术、

减阻材料及工艺效果进行了研究;分析了直线、曲线顶管管道失稳的原因,并

给出了防止管道失稳的控制措施。

论文结合济南西区污水管线工程第五标段顶管工程的应用,总结了泥水平

衡和土压平衡机械顶管的施工工艺过程。

泥水平衡和土压平衡机械顶管均能满

足大口径钢筋混凝土管施工的需求,是机械顶管最常见的两种施工工艺。

泥水

平衡机械顶管更适用于地下水位较高,埋深较深、塌方严重地段;土压平衡机

械顶管适用于地下水位低、砂砾地质。

论文详细介绍了顶管施工的现场布置、

测量要求、顶进中混凝土管的方向控制、工作井的施工、基座导轨的安装、泥

水系统的安装、进出洞口的措施及注浆减阻技术。

本工程的实施,无论从经济

效益和社会效益都取得了可观的效果。

从经济效益方面来说,顶管施工比采用

大埋管施工节约了可观的投资费用;从社会效益来说,济南西区大学城建成以

来,大学城11所大学被内涝所困扰,污水四溢,细菌繁殖,严重影响着大学

生和教职工家庭的正常工作和身心健康。

自采用顶管法施工后,校园周围道路

排水畅通,再无内涝现象发生,原有生活和学习环境大大改观,其社会效益及

环境保护效益是无法估量的。

济南西区污水管线工程顶管法施工的成功应用,

为以后顶管工程的实施积累了一定的经验。

关关关关键键键键词词词词顶管施工技术;应用;研究

-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文

AAAAbbbbssssttttrrrracacacactttt

Pipe-pushingconstructionisanotherdevelopingmethodofundergroundpipe

constructionfollowingshied-driventechnologyInrecenttenyears,withthe

expansionofmarketscaleandbuildingdensity,pipe-pushinghasbeenadapted

broadlyinmetropolitanmunicipalengineering.Inthispaper,itshistoryandstatus,

sortsandtraitsareintroducedsimplyThekeytechnologies,suchasbalancetheory

inconstruction,measuresofpassinginandoutcavern,methodsofcavernwater

prevention,techniqueofreducingresistancebyinfusingslopandlongdistancepipe-

pushing,areemphasized.

Theproblemsandsolutionsinselectionoftechnologicalprocedure,

technologicalparametersandconstructingmethodsarediscussedcombiningwith

practicalconstructionprojectsThetechniqueofreducingresistancebyinfusingslop

inpipe-pushingplaysanimportantroleThroughtheapplicationofpipe-pushingconstructioninthefifthwastewater

pipeofJiNanwesternregion,thearticlesumsupconstructtechnicalprocessabout

mechanicalpipe-pushingconstructionofturbidbalanceandearthcompressive

balanceTheycanmeettherequirementofbigcaliberreinforcedconcrete

construction,andtheyaremostfamiliarconstructtechnicsformechanicalpipe-

pushing.Turbidbalancemechanicalpipe-pushingisthesamewithplacewhere

undergroundwaterlevelishigh,deepnessofcoveringupisdeepandseriouscollapseThearticleintroducesscenedisposal,metricalrequire,directionalcontrolforputting

inconcretepipe,constructionforworkingwell,installationforbasalorbit,

installationforturbidsystem,measureforputtingincavernandtechniquefor

injectingserumtoreducingresistanceForeconomicalbenefit,pipe-pushing

constructionwilleconomizemoreconsiderableinvestingexpensesthanbigburying

pipeconstruction.Forsocietalbenefit,sincecollegialcityofJiNanwesternregionis

finishingconstruction,elevencollegewereexposedtoinnerfloodwaterand

increasingbacillus,whichaffectedbadlynaturalworkingandhealthinessof

academicianandemployeeAfteradoptingpipe-pushingconstruction,campusroad

drainsflowing,anditobtainsinestimablesocietalandenvironmentalbenefitSuccessofpipe-pushingconstructionhadveryimportanttheoreticalvalueand

indicationfunctioninthedevelopmentandpracticesofpipe-pushingconstruction.

KKKKeeeeywywywywororororddddsssspipe-pushingconstruction;application;research

-II-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文

目目录录

目目录录

摘要I

Abstract.II

第1章绪论.1

11概述1

12顶管施工国内外概况2

13顶管施工的分类.3

14顶管施工技术的特点5

15国内外直线与曲线顶管技术的研究现状5

16目前存在的问题.6

17研究课题的提出.7

18课题研究主要内容8

第2章顶管的推力理论的研究.9

21顶管法顶力的组成及其影响因素分析9

22各种计算公式辨析9

221考虑土拱效应的理论公式10

222不考虑土拱效应的理论公式12

223各种计算公式辨析12

224对顶管推力计算公式的改进14

23本章小结19

第3章顶管关键施工环节研究21

31进出洞口的措施21

32洞口止水方法.22

33注浆减阻技术研究23

331注浆工艺中的顶力的确定23

332减阻材料及工艺效果24

34本章小结28

第4章顶管管道的失稳分析研究29

41直线顶管管道失稳分析29

42传统曲线顶管管道的失稳分析32

-III-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文

421管道环向土压力计算方法33

422首节管道的受力分析34

423后续管道的受力分析36

43防止管道失稳的控制措施.37

44本章小结38

第5章顶管施工在排水工程施工中的应用39

51工程概况39

511工程简介39

512施工现场平面布置42

513主要施工机械43

514劳动力进场安排43

515施工进度计划44

52顶管施工测量.44

521测区布置44

522施工测量中的精度要求.46

523地面测量、测点布设46

524顶进中姿态测量、监控.47

53泥水平衡机械顶管47

531工艺流程图.47

532工作井施工.48

533基座导轨安装51

534整体就位52

535机械顶管53

54土压平衡机械顶管60

541工艺流程图.60

542设备选型61

543顶管进洞的止浆方法61

544顶进与纠偏.62

545触变泥浆减阻63

546回填注浆64

547土体加固64

548地面沉降控制66

549穿越现有管线及道路的监控措施66

-IV-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文

55质量控制标准.67

56工程投资分析.67

57工程效果68

58本章小结68

结论69

参考文献70

攻读硕士学位期间发表的学术论文73

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明.74

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书.74

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理74

致谢75

个人简历76

-V-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文

第第第第1111章章章章绪绪绪绪论论论论

1.1.11概概概概述述述述

1.1.11

随着城市现代化进程的加速发展,为解决城市人口、环境和资源三大危

机,地下空间的开发利用显得尤为重要。

1991年在东京召开地下空间利用国际

学术会议上通过了“东京宣言〞,提出了这样一个观点:

21世纪是人类地下空间

开发利用的世纪。

地下空间的开发包括建设地下交通系统如地下铁道、地下道路系统、地

下停车场,地下公用设施系统如地下供水系统、污水管道、地下供电和通信

电缆系统、地下煤气管道,地下防灾系统,地下商业街、地下仓库、地下车

库和地下生活区等。

作为一个发展中国家,进入21世纪,我国对城市发展中引起的环境问题

将会越来越重视和加大资金投入。

如城市市政地下污水管道、煤气管道的施

工,假设采用明挖法施工,不仅影响城市交通,还会对相邻建筑物、地下管网设

施以及周围的环境产生很大的影响。

作为地下空间结构施工法中的一种,顶管

法因其采用了非开槽的暗挖法施工,对地下建筑物、风景区和地面建筑设施影

响小,那么在地下管道施工中的应用相当广泛。

在顶管敷设过程中,常常紧邻各种地下管道如上下水道、煤气管道、电