泥水平衡顶管施工技术研究_开题报告

（一）概述

顶管法是非开挖工程施工最早使用的一种方法。顶管法是借助于主顶油缸主管道中继间的推力，将掘进机从顶进坑内穿过土层一直推到接收坑内，与此同时，将紧随掘进机后的管道埋设在两坑之间，是一种非开挖铺设地下管道的施工方法。它不需开挖，并能够穿越公路、铁路、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。

随着顶管施工的普及和专业化，它的理论也日臻完善。即使最简单的手掘式顶管施工，也从理论上来论证其挖掘面是否稳定等问题。目前顶管施工中流行的有三种平衡理论：气压平衡理论、泥水平衡理论和土压平衡理论。

泥水平衡理论是以含有一定量黏土的，且具有一定相对密度的泥浆水充满顶进机的泥水舱，并对它施加一定的压力，以平衡地下水压力和土压力的一种顶管施工理论。按照该理论，泥浆水在挖掘面上能形成泥膜，以防止地下水的渗透，然后再加上一定的压力就可平衡地下水压力，同时，也可以平衡土压力。该理论用于顶管施工始于1950年代末期。

泥水平衡顶管施工是继气压平衡顶管之后，土压平衡顶管之前这一阶段说开发成功的一种非常成熟的顶管施工工艺。它的特点是平衡的精度比较高、施工的速度比较快，适用于覆土深度大于1.5倍管外径且透水系数不太大的砂质土和黏土。研究泥水平衡顶管施工技术的发展，就是研究顶管施工技术的发展。

（二）国内历史及发展现状

我国的顶管施工技术的使用始于20世纪50年代，在20世纪80年代中期开始稳步发展，近十年的发展速度明显加快，其发展过程大致可分为萌芽期、发展期和壮大期三个阶段。

（1）萌芽期：20世纪80年代中期以前

由于在城市管线施工时，因个别地段（如穿越铁路、公路等）不允许开挖促成了我国早期顶管施工技术的应用。原地矿部门的一些厂家与市政部门合作，研制出人工或液压顶管机等简单的顶管施工设备，以满足工程施工的需要。

这一时期所研制的施工设备不仅技术水平较低（不能测斜纠偏），应用范围有限（不适合在含水的地层中施工），也缺少系列化、标准化的考虑，一旦工程结束，所研制的施工设备也束之高阁，根本形不成产业和市场。因此，这期间的个别进展并未形成足以推动我国顶管施工技术发展的动力。相反，从上到下人们对这一新技术缺乏充分认识，传统的开挖法施工束缚了人们的求变思考，加之地下管线施工缺少应有的规划和严格的管理，而且我国的劳动力又十分便宜，“拉锁马路”只停留在人们口头的感叹和讽刺上，丝毫无助于开挖铺管面貌的改变。

（2）发展期：20世纪80年代中期到20世纪末

随着改革开放的深入，我国社会经济建设进入持续快速发展期，城市基础设施投入力度明显加大，对顶管施工技术的需求也日益增加，国内有关单位开始从国外引进先进的顶管施工设备，并在消化吸收的基础上陆续研制出国产的顶管施工设备，引进高潮和开发热潮的出现大大促进了我国顶管施工技术的发展。

从20世纪80年代中期开始，市政、电信、石油天然气等部门陆续从美国、日本、德国等国家顶管掘进机（含微型顶管掘进机）、水平螺旋钻机、水平定向和导向钻机、气动矛和夯管锤等非开挖施工设备。顶管掘进机的引进，使我国的顶管技术有了较大的发展，引入了中继间顶管技术、触变泥浆技术、自动测斜纠偏技术以及土压平衡和泥水加压平衡技术；顶管直径小到Φ800mm，大到Φ3000mm；一次顶进长度可达几百米，甚至上千米；在含水层中施工也成为可能。

进入20世纪90年代，在市场的推动和政府的支持下，我国开始在消化吸收国外设备的基础上，研制具有自主知识产权的顶管设备，主要有：北京探矿长研制的螺旋式小口径顶管机；上海市市政工程研究所和上海隧道股份有限公司研制的Φ600mm、Φ800mm螺丝式小型顶管机等。这些设备的研制成功，不仅填补了我国顶管施工设备的空白，也为我国顶管施工技术的推广和应用提供了有利条件。

（3）壮大期：21世纪以来

进入21世纪以来，在政府支持、企业参与、协会推进、市场需求的驱动下，我国顶管施工技术的发展速度明显加快。

国务院及各级地方政府纷纷通过立法来限制传统的开挖施工；原地质矿产部和国土资源部自“八五”末开始一直将顶管施工技术列为专项研究项目；原国家经贸委、发改委、科技部将有关设备的研制列入技术创新项目、重大技术装备研制项目、科技攻关项目和863项目。

受国家政策的支持和市场需求的驱动，有关顶管施工设备制造和工程施工的专业公司相继成立。据不完全统计，目前我国约有400多家工程承包商、100多家设备制造商和材料供应商，已能承包各类顶管工程及制造各类顶管设备。研制的顶管掘进机的直径小到Φ600mm，大到Φ3000mm，既有土压平衡，也有泥水平衡，适用于各类地层。

（三）国外历史及发展现状

国外顶管起步较早，世界上最早的顶管是1896年，美国首次施工“顶管法”，在铁路下顶进一根混凝土管，从那以后，“顶管施工法”被视为铁路、公路下铺设管线的标准施工法，其应用遍及美国各地。20世纪60年代后，随着液压技术的发展及大型千斤顶的采用，“顶管施工法”获得迅速推广和利用。

20世纪70年代初，日本研制出首台小口径顶管机，1979年，又研制出第一台泥水加压式小口径顶管机，随后又相继推出适合在各种地层中进行管线施工的一系列新型顶管机。至今，日本在小口径顶管施工方面一直占据主导地位。

日本的顶管起步于1948年，德国是世界上公认的大口径混凝土顶管技术先进的国家。近年来欧美国家的玻璃钢管发展较快，其中德国在技术方面比较成熟，北美在应用方面尤为显著，在美国和加拿大，采用玻璃纤维增强夹砂玻璃钢管顶管已经非常普遍。发达国家的玻璃钢顶管运用已成为发展趋势。

国外一些先进国家的顶管施工法，从立案开始就用计算机设计，一直到顶管施工，全部实现计算机与显示屏监控，利用电磁波系统或电波激光方式可靠地掌握土质状况和地下埋设物。

二、^范文提纲

1.绪论

1.1概述

1.2顶管施工技术发展的历史

1.3顶管施工的基本原理

1.3顶管施工的分类

1.4主要顶管施工法的优缺点

2.泥水平衡顶管施工技术简介

2.1泥水平衡原理 

2.2工法特点   

2.3适用范围

2.4工艺原理

2.5施工工艺与流程

3.工程案例

3.1工程概况

3.2顶管施工

3.3质量保证措施

4.总结与结论

三、参考文献

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