顶管测量技术的发展与应用_开题报告

一、文献综述

早期顶管是一种特殊的施工手段，一般不轻易采用。如今作为一种常规的施工工艺已广泛应用。开挖方式有原来的手掘式过渡到机械式开挖。管材呈现多样化，棺材的制作精度不断提高，管节接口尺寸精度和密封性能的提高对顶管施工技术的发展产生了重要影响；顶进轨迹由直线式延伸到曲线式，曲线形状也越来越复杂，除水平曲线、垂直曲线外还有复合曲线，曲线的半径也越来越小；测量和显示系统趋于自动化，顶管的地面沉降控制精度越来越高，能够顺利的穿越地上和地下的构筑物及地下管路。这对城市地下管线的非开挖铺设，无疑会产生巨大的经济和社会效益。

顶管测量技术的国内外现状

（一）国内研究现状

国内顶管施工是从1953年开始，之后上海也在1956年开始顶管实验，经过多年的发展，顶管技术在我国已得到大量地实际工程应用，且保持着高速的增长势头，无论在技术上、顶管设备还是施工工艺上取得了很大的进步，在某些方面甚至已达到了世界领先水平。 2001年上海隧道股份有限公司在江苏省常州完成了长 2050m、直径 2m的钢筋水泥管顶管工程，是目前已完成的我国最长的顶管工程。2001年 8月～12月嘉兴市污水处理排海工程一次顶进 2050m超长距离钢筋混凝土顶管，由于选择了合理的顶管机具型式、成功地解决了减阻泥浆运用和轴线控制等技术难题，用约5个月完成全部顶进施工，创造了新的顶管施工记录。全长3600m、管径为1.8米的钢管从23至25米深的地下于2002年9月成功横穿黄河，无论从顶进长度、埋深、地质条件，还是钢管直径在国内尚属首次。其中最长的一段位于黄河主河床上，长达1259 米，还要穿越较厚的砾砂层与黄河主河槽，既是我国西气东输项目的关键工程，也是目前世界上复杂地质条件下大直径钢管一次性顶进距离最长的顶管工程。2001年的上虞市污水处理工程中，玻璃纤维夹 砂管首次成功地应用于顶管。2008年在无锡长江引水工程中中铁十局十公司采用国产设备直径2200mm钢管双管同步顶进2500米。以上工程均标志着我 国的顶管施工水平达到一个新的高度，与世界先进水平日益靠近。 然而与国外发达国家，如日本、德国等先进的机械设备及施工技术水平相比，我国仍然有着显著的差距。

（二）国外研究现状

国外顶管技术发展很早，较先进的国家主要美国、日本、德国、英国等.美国是最早采用顶管技术的国家，在20世纪20年代到40年代，美国采用顶管法累计完成铺管工程830项，铺管总长度16800m. 50年代开始长距离顶管，70年代出现了小口径顶管，以1977〜1984年下水道敷设情况来看，短距离、手挖式的一次顶进占半数以上，长距离的顶管施工方法、和盾构方法则逐渐增。美国90年代以前是液压顶管占主导，随着气动钢管顶管技术出现，迅速发展并取代液压，液压顶管已经由1990年的80%迅速降为1994年的40%。

日本首次引入顶管技术是用于铁路下铺设管道，当时顶距只有6m，主顶采用手摇液压千斤顶，直到1957年前后才用液压油泵来驱动油缸作为主顶动力，其后项管技术发展较快。主要体现在小口径（DN1200以内）顶管技术上，七、八十年代下水道敷设中，直径1000mm〜2000mm大部分是顶管，直径2000mm的多用衬砌盾构施工法。顶进施工法从1977年到1981年稍有增长，而到1982年内则大为增长，其施工管道长度占下水道总长度的63%，另外盾构法占23%, 而明挖施法占36%.。84年后，小口径顶管得到快速发展.微型机械施工法能使原先不不能的小口径顶管进行长距离转弯施工，且比较经济。施工机具主要有压入式、水平螺旋钻机、水平钻孔、泥浆加压式施工, 其中前两种使用较多且可修正方向，使用更加广泛。9 0年代日本施工法协会开发的适于大、中口径1600mm〜3000mm的长卧离顶管施工法，日本还通自行研制，开发了闭水性、耐酸性好的钢筋混凝土管、聚乙烯塑料管、铸铁管、增强塑料管等顶管专用规范管材。

英国顶管技术发展也较快，1980年从日本引进泥水平衡式顶管机械与当时西德合作施工的一条内径为2489mm，长度为3.2公里的管道已获成功，且曾达到不用中继间最大顶距178m的记录。

德国在大口径管顶进方面技术比较先进，最长一次顶进2.2km， 最大管径4.4m。 1970年的德国汉堡下水道顶管工程是世界上首次一次顶进超千米的混凝土顶管工程。1987 年完成的西柏林供热水钢筋混凝土管道，内径4100mm， —次顶进1088m，工程总长3607m。

在曲线顶管方面研制的现代陀螺仪罗盘系统可作地面上准确进行定向与定位测量，尤其是曲线场合，与光学仪器比，它无须在顶进机与起始坑间进行通视联系，开发的隧道施工中的定向和操纵系统（SAS)，对最小内径1000m管顶进可自动地快速测量和显示，整个顶进过程完全自动化，简化侧控减短停顿时间，提高了顶进速度。另外在小口径管方面：施密特克朗茨有限公司开发了一种新的PBA38 型顶压钻进设备可有效控制地敷设接户支管以及最大内径DN300mm的管道。徳国 Etcmit制管公司生产的顶进用管尺寸精确，能在低的顶力快速顶进，且目标精度高，管接口为双层密封材料。过去视为困难的具有挠性特性的薄壁硬抓乙烯管，钢化塑料复合管或聚乙烯管等顶管技术，在7、 8年前还未完全使用，现己开发出适应时代要求，将先导体连接在硬氛乙烯管上，不向顶进管施加推力，仅负担土和管外阻力的低载荷能力顶管施工法。另外顶管管径也从最小管径50mm到最大管径4500mm。为适应长距离顶管要求，已开发出玻璃纤维加强管，它的抗压強度可达90MPa~ l00MPa，德国SCHWING公司已产出能直接输送泥的泥泵，并以用于顶管的土排放，这种泥泵通常应与土压力平衡式工具管搭配。

二、^范文提纲

摘要

引言

1顶管

1.1顶管施工的构成和步骤

1.1.1顶管施工技术的构成

1.1.2顶管施工技术的步骤

1.2顶管技术的分类

2测量仪器与系统

2.1主要测量仪器

2.2监测传感器

2.3自动导向测量系统

3顶管测量

3.1顶管测量技术的目的

3.2直线顶管姿态控制技术

3.2.1直线顶管的测量

3.2.2顶管的纠偏

3.3曲线顶管姿态控制

3.3.1曲线顶管的测量

3.3.2曲线顶管的地下对接测量技术

4变形控制与环境控制技术

4.1施工引起地表沉降的机理

4.2地表沉降的主要影响因素

4.3顶管施工引起的地面沉降规律

4.4地面沉降远程监测系统

4.4.1巴塞特结构收敛系统

4.4.2电容感应式静力水准仪系统

结束语

三、参考文献

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