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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