隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展,城市地下管道頂管技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛。相比較傳統(tǒng)開挖施工法具有明顯的對(duì)城市交通影響小、工程進(jìn)度快、工程造價(jià)低的優(yōu)勢(shì),因而將成為城市建設(shè)的重要環(huán)節(jié),必得到長(zhǎng)足的發(fā)展。
頂管施工作業(yè)重要機(jī)械頂管機(jī)。頂管機(jī)是護(hù)盾保護(hù),采用機(jī)械或液力破碎的方法,完成隧道開挖的機(jī)器設(shè)備。頂管機(jī)通過頂進(jìn)或?qū)蛴透醉斣谒淼酪r砌上來支撐自己。其主要特征頂進(jìn)油缸。不位于頂管機(jī)內(nèi),而在頂進(jìn)工作坑的主要工作站或首個(gè)中繼站中。根據(jù)不同機(jī)型,頂管機(jī)至少由兩部分組成,一是前面部分的切削工具管,二是盾尾。其一般均為圓柱型管道,由鉸鏈相互連接。切削工具管通過導(dǎo)向油缸支撐盾尾,控制頂進(jìn)方向并提供容納破碎工具(切削刀盤和挖掘機(jī)等)。同時(shí)也是巖土的破碎空間。
頂管機(jī)也有三個(gè)部分組成的機(jī)型。第一部分仍是切削工具管,第二部分是中部工具管,第三部分是盾尾。對(duì)于較大直徑的頂管機(jī),為了安放所需施工機(jī)械 ,也可將緊接著頂管機(jī)的管道做為頂管機(jī)的后續(xù)部分使用。
施工過程中,頂管機(jī)作用①保護(hù)工作人員,②開拓工作空間,輔設(shè)管線時(shí),地層對(duì)管道產(chǎn)生盡可能小的摩擦力,③保證開挖空間安全,直至頂進(jìn)管道最終承受全部荷載,④確保工作面土石不會(huì)坍塌及防止地下水涌入,⑤保證頂進(jìn)工作在允許偏差范圍內(nèi)沿設(shè)計(jì)軌跡前進(jìn)。
頂進(jìn)作業(yè)破壞了地層中原有應(yīng)力平衡,為使其重新達(dá)到壓力平衡,就要通過人工支撐方法對(duì)地層壓力狀況控制。平衡壓力要求①控制地層壓力,防止地層坍塌或隆起,②平衡地下水壓力,防止其涌入,③阻止液態(tài)或氣態(tài)平衡介質(zhì)泄漏。
根據(jù)土壓力及地下水壓力的平衡方式及工作面掘進(jìn)方式不同,目前有很多不同種類的頂管機(jī)(盾構(gòu)機(jī))如圖所示:
頂管機(jī)(盾構(gòu)機(jī))主要分為開放式頂管機(jī)和封閉式項(xiàng)機(jī)。而根據(jù)工作面掘進(jìn)方式分為分布掘進(jìn)式頂管機(jī)和全斷面掘進(jìn)式頂管機(jī)。
現(xiàn)在,幾乎在所有地層條件下均可進(jìn)行頂管施工作業(yè),為城市地下管道及地鐵建設(shè)作出了突出的貢獻(xiàn),并隨著工程實(shí)踐的豐富和發(fā)展,頂管技術(shù)也將因日臻完善和飛速發(fā)展。