大型地下顶管施工技术原理及应用PDF电子书下载

1概述 1

1.1管道工程与地下埋管技术 1

1.2顶管施工的原理与特点 2

1.3顶管施工方法分类 4

1.4顶管施工技术的发展历程 6

早期的顶管施工技术 6

走向成熟的顶管施工技术 6

微型隧道技术的发展历史 8

顶管技术在中国的发展进程 9

1.5顶管施工方法的优越性及局限性 10

1.6顶管施工方法的应用与发展 13

地下穿越工程 13

地下管线敷设工程 13

地下管路铺设工程 14

地下管线在线改造工程 15

地下箱涵顶进施工技术 15

1.7我国早期越江顶管施工实例 18

工程概况 18

场地的工程地质条件 19

顶管施工基本情况 19

穿墙顶进与纠偏控制 20

顶力控制与中继环应用 21

结语 21

2顶管掘进机及主要配套设备 22

2.1顶管掘进机及其分类 22

2.2分步掘进式顶管机 24

引言 24

手掘式顶管机 24

机械挖掘式顶管机 26

气压平衡式顶管机（SM-T3） 28

2.3我国早期研制的SFEC顶管系统 29

管道系列 29

顶管机头——三段双铰型工具管 30

顶管配套设备 31

2.4主顶设备 32

主顶油缸及附件 33

主顶油泵 34

控制阀 35

2.5基坑导轨、顶铁和后靠板 35

基坑导轨 35

顶铁 36

后靠板 38

2.6起重设备 38

2.7注浆润滑设备 39

2.8出土设备 39

简单出土设备 39

电瓶车运土 40

最先进的输土泵运土 40

3顶管法施工测量与导向技术 42

3.1引言 42

3.2光学测量法 43

光学测量设备 43

激光与激光发射器 43

经纬仪 45

激光经纬仪 46

CCD摄像机 47

3.3陀螺测斜仪及应用 48

3.4高程测量的液面水平法 48

3.5顶进距离测量方法 49

3.6测量导向系统及应用 50

长距离曲线顶管SLS-RV测量导向系统 50

电子激光系统（ELS） 52

陀螺测量导向系统 53

3.7顶进误差校正 54

引言 54

误差产生的原因 54

顶管误差校正方法 55

工具管的校正 56

抵抗力矩与校正力矩 57

4顶管法常用管材及接口形式 60

4.1顶管管材分类与选用原则 60

顶管管材分类 60

顶管管材选用原则 60

4.2钢筋混凝土管及接口形式 61

引言 61

企口管的规格及接口形式 62

T形套环管接口形式 64

F形管接口形式 66

钢筋混凝土管道的选用 67

4.3钢管及接口形式 69

钢管分类及制作要求 69

钢管能承受的最大顶推力 70

钢管接口形式 70

4.4定长缠绕玻璃钢夹砂管及连接形式 71

引言 71

玻璃钢夹砂管道结构及技术参数 72

玻璃钢夹砂管的连接方式 73

玻璃钢管道与混凝土管道的对比 74

4.5顶管法使用的其他管材 75

球墨铸铁管道 75

陶土管 76

塑料管（PVC管） 77

石棉水泥管 79

4.6顶管管材的防腐措施 80

5顶管施工对土体扰动及地层变形特征分析 82

5.1顶管施工的予力作用效应 82

5.2顶管施工引起地层移动研究 83

引言 83

经验估算公式 83

数值模拟 86

5.3顶管施工引起土体扰动机理分析 87

引言 87

受扰动土体的分区 88

受扰动土体应力状态的变化 88

受扰动土体性质变化 89

受扰动土体的扰动范围 90

5.4顶管施工引起的地层移动规律 91

引起地层移动的原因分析 91

地层移动的一般规律 92

5.5小结 94

6直线顶管施工的顶推力研究 95

6.1国内外的顶力计算公式 95

目前顶力计算的理论公式 95

目前顶力计算的经验公式 96

顶力计算公式分析 97

6.2顶管施工过程中影响顶推力的因素 97

顶管的受力分析 97

顶管施工中的顶力分析 99

6.3顶力计算公式探讨 99

管道上的土压力 100

管顶土压力引起的正压力 101

管道侧向土压力引起的正压力 101

顶力计算公式 101

6.4顶力计算数值模拟 102

工程概况 102

管道摩阻力和顶力的数值拟合 102

结论 104

6.5小结 105

顶力的理论分析 105

本章小结 105

7顶管正面顶推力产生的力学效应研究 107

7.1引言 107

7.2计算管段选择及场地条件 108

计算管段的选择 108

计算管段场地工程地质条件 110

7.3计算模型与基本假定 110

7.4明德林解与计算程序编制 111

明德林解积分公式 111

数值积分公式与计算程序编制 112

7.5土体中附加应力与位移计算 114

顶进方向附加应力分布规律 114

侧向附加应力分布规律 116

土体位移的分布规律 116

7.6小结 118

8曲线顶管顶推力及管节轴向应力研究 120

8.1曲线顶进施工方法 120

8.2曲线顶管施工工法力学分析 122

楔形套环及楔形垫块法的力学分析 122

单元曲线顶管法的力学分析 125

两种施工方法的对比分析 126

8.3曲线顶管的顶推力计算 126

顶管的荷载作用模式 126

顶管在顶进过程中受到的摩阻力计算 127

曲线顶管施工中顶推力的推导 129

8.4算例分析 130

工程概况 130

参数确定与计算 131

计算结果分析 132

8.5曲线顶管施工中管节轴向应力分析 133

断面核理论 133

管节中部的应力计算 134

管端接缝处的应力计算 135

管节轴向应力计算分析 137

8.6曲线顶管施工对管节和土体影响数值模拟 138

引言 138

PLAXIS有限元分析 138

工程概况 142

曲线顶管施工中的有限元模拟 142

有限元模型参数的确定 143

有限元计算 143

8.7小结 147

9顶管法施工对土体作用的三维有限元分析 148

9.1引言 148

9.2分析软件与本构模型 148

有限元分析软件ANSYS简介 148

土体本构关系的选择 149

9.3荷载工况的数值模拟 151

正面推进力的模拟 151

地层损失的模拟 152

注浆层切向应力的模拟 152

单元类型选择 153

接触问题的处理方法 153

计算参数选取与网格划分 153

9.4数值模拟结果分析 154

正面推进力的作用 154

地层损失的作用 157

注浆层切向应力的作用 158

9.5共同作用及计算结果对比 159

9.6小结 161

10超长距离顶管施工技术 163

10.1引言 163

10.2触变泥浆减摩技术 164

基本要求 164

注浆材料及方法 164

切削刀盘位置注浆 165

非进人管道的注浆管注浆 166

进人管道的人工注浆 167

自动注浆 168

10.3顶管施工的其他减阻措施 170

土层破碎和挤密相结合施工法 170

管套式顶管施工法 170

10.4中继环的设计应用 172

基本原理 172

设计原则 173

中继环分类 174

中继环设计 175

10.5超长距离顶管顶推力算例 176

10.6长距离顶管内通风 177

10.7超长距离顶管技术前景展望 178

11地下顶管施工工法工艺选择与实施 181

11.1顶进施工工法分类 181

11.2顶管法施工的适用条件 184

11.3不同土质条件对顶进工法的影响 184

无黏性土层 186

黏性土层 187

其他土层 190

11.4城市地下管线工程勘察与管线探测 191

城市地下管线分类 191

城市地下管线场地分类 192

城市地下管线工程勘察 192

城市地下管线的探测 197

11.5顶管施工工法设计内容 205

顶管工法设计内容 205

顶管工法设计要点 205

11.6顶管施工工法实施要点 206

顶管机头选型 206

顶管施工流程图 207

顶管作业施工顺序 207

顶管作业技术要点 209

顶管作业有关规定 209

11.7路基下控制地面变形的顶管措施 213

12泥水加压平衡顶管施工工法 217

12.1引言 217

基本概念 217

泥水加压平衡基本原理 217

不同土质条件的泥水平衡控制 218

泥水加压平衡工法的顶管系统 219

泥水加压平衡工法的优缺点 220

12.2基本原理 220

单一式泥水加压平衡顶管原理 220

仅平衡地下水的泥水平衡顶管原理 222

12.3顶管掘进机 222

具有浮动切削刀盘的泥水平衡顶管掘进机 222

具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机 225

气压式泥水平衡顶管掘进机 229

浓泥水平衡顶管掘进机 230

多边形偏心破碎式泥水平衡掘进机 233

12.4泥水输送设备 234

进排泥泵 234

基坑旁通装置 235

泥水管路系统 236

12.5施工方法 239

施工工法 239

泥水处理 242

泥水管理 244

施工要点 246

13土压平衡顶管施工工法 247

13.1引言 247

基本概念 247

土压式顶管机分类 247

土压式顶管系统 248

13.2基本原理 249

土压平衡顶管施工新理念 249

控制土压力的范围 249

土压力的控制管理 250

土压平衡方法优缺点 251

13.3顶管掘进机 251

多刀盘土压平衡顶管掘进机 251

DK式土压平衡顶管掘进机 253

中心螺旋式顶管掘进机 256

切削密封土压式掘进机 256

土压平衡式顶管机的应用范围 258

13.4施工方法 260

施工机械设备 260

工艺原理 260

施工工艺流程 260

施工实例 261

14气压平衡顶管施工工法 262

14.1引言 262

基本概念 262

气压施工的特殊要求 263

气压顶管施工的优缺点 264

14.2全气压式顶管施工工法 264

工法原理 264

主要设备 265

全气压顶管施工操作 266

14.3局部气压式顶管施工工法 268

局部气压施工概念 268

局部气压式半机械式顶管机 268

大刀盘切削的局部气压顶管掘进机 269

14.4气压顶管施工 269

气压施工效果 269

压缩空气压力计算 269

压缩空气消耗量计算 270

工法应用范围 270

气崩的预防 271

15顶管施工工作井与接收井设计与施工 272

15.1引言 272

基本概念 272

工作井分类 272

顶管施工顶进形式 273

15.2工作井布置及设计原则 273

工作井布置要求 273

工作井基本尺度要求 276

工作井设计原则 277

15.3后座墙设置 278

基本功能要求 278

强度及刚度要求 278

设置形式和类别 279

设计计算要点 280

配套设备选择 284

15.4工作井施工方法 284

开槽法 284

沉井法 285

连续墙法 287

喷锚逆作法 290

15.5进出洞技术措施 290

穿墙出井 290

洞口止水方法 291

进出洞口措施 292

16顶管法施工监测与环保控制措施 294

16.1顶管地面变形对建筑设施影响 294

16.2各影响因素对地层移动的影响分析 295

正面附加推进力对地层移动的影响 295

纠偏对地层移动的影响 296

覆土厚度对地层移动的影响 296

土介质参数对地层移动的影响 297

管道直径对地层移动的影响 297

16.3顶管施工监测技术 298

监测目的 298

监测内容 299

现场监测方案 299

监测点布置原则 300

监测成果及分析 301

16.4顶管施工环保控制措施 301

选择合适的工具管 301

尽量减小机头角度偏差 301

改善土体的物理力学性质 301

选择较大的曲率半径 302

把握好顶管工艺的关键施工技术 302

16.5小结 302

17大型地下顶管工程应用实例分析 304

17.1大型地下顶管工程 304

工程概况 304

典型顶管场地工程地质条件 306

顶管工程特点 308

17.2顶管施工布置及方法 309

施工组织机构 309

施工力量布署 309

施工进度总体安排 309

施工方法 310

17.3工作井施工技术 310

施工工艺流程 310

施工方法 311

关键施工技术 311

施工程序及技术 311

17.4大型顶管施工技术 313

施工工艺流程 313

施工方法 313

关键施工技术 314

施工程序 317

17.5顶管施工效果 317

工期控制 317

安全控制 318

质量控制 318

17.6社会效益和经济效益分析 318

社会效益分析 318

经济效益分析 319

参考文献 320