非開挖施工技術(shù)總結(jié)

1、摘要本文首先介紹了非開挖技術(shù)的發(fā)展歷史，然后詳細(xì)介紹了定向鉆進鋪管技術(shù)、頂管鋪管技術(shù)的施工原理和相關(guān)內(nèi)容，簡單介紹了盾構(gòu)法、沖擊矛法、夯管法、螺旋鉆進法和微型隧道法的鋪管施工技術(shù)。最后介紹了非開挖技術(shù)在地下管道的修復(fù)方面的施工技術(shù)。關(guān)鍵詞：非開挖技術(shù)，定向鉆進，頂管法，管道修復(fù)技術(shù)目錄第一章 非開挖技術(shù)概述1§1.1非開挖技術(shù)簡介1§1.2 非開挖技術(shù)的發(fā)展歷程1§1.3非開挖技術(shù)的主要優(yōu)勢2§1.4非開挖技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域2§1.5非開挖技術(shù)的構(gòu)成分類3第二章 主要的非開挖施工技術(shù)4§2.1定（導(dǎo)）向鉆進鋪管技術(shù)4地層勘察、地下建（構(gòu)筑

2、物）及地下管線探測5鉆進軌跡的規(guī)劃與設(shè)計5鉆機的選擇和配制鉆液5鉆導(dǎo)向孔6回拉擴孔7鋪管和管端處理7水平定向鉆技術(shù)上的瓶頸7§2.2頂管鋪管法8頂管施工的分類9頂管法的施工原理9頂管施工的主要工序10幾種頂管機的平衡原理10頂管法施工對管型的要求10頂管施工中影響頂力的幾個關(guān)鍵因素11頂管質(zhì)量技術(shù)保證措施12頂管法與盾構(gòu)法的不同12§2.3其他鋪管施工方法13盾構(gòu)鋪管法13沖擊矛鋪管法13夯管錘鋪管技術(shù)14螺旋鉆進鋪管15微型隧道15§2.4管道的修復(fù)技術(shù)17翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)17牽引法修復(fù)技術(shù)182.4.3 纏繞法修復(fù)技術(shù)18內(nèi)襯HDPE管法修復(fù)技術(shù)19噴涂法修復(fù)

3、技術(shù)19碎（裂）管法修復(fù)技術(shù)20第三章 非開挖技術(shù)的展望21參考文獻22第一章 非開挖技術(shù)概述§1.1非開挖技術(shù)簡介非開挖技術(shù)是指以最少的開挖量或不開挖的條件下鋪設(shè)、更換或修復(fù)各種地下管線的一種施工新技術(shù), 已被聯(lián)合國環(huán)境保護署認(rèn)定為環(huán)境友好的施工新技術(shù)。它可廣泛用于穿越高速公路、鐵路、建筑物、河流、湖泊, 以及在市區(qū)、古跡保護區(qū)、農(nóng)作物或植被保護區(qū)等進行污水、自來水、煤氣、電力、電訊、石油、天然氣等地下管線的施工。此外, 非開挖技術(shù)還可用于降水工程、隧道工程、基礎(chǔ)工程以及環(huán)境治理工程等領(lǐng)域。盡管非開挖施工技術(shù)在國外已有百余年歷史,但是大規(guī)模應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代, 先從幾個發(fā)達國

4、家開始, 繼而推向世界各國。在歐洲, 由于城市建設(shè)歷史悠久, 城市地下管網(wǎng)腐蝕和破損嚴(yán)重, 因此非開挖管道更換和修復(fù)技術(shù)使用得最早、也最廣。在日本, 為了滿足污水管道施工的需要, 首先開發(fā)了小口徑頂管施工(微型隧道)技術(shù)。在美國, 在油氣管道和通訊電纜施工的驅(qū)動下, 水平定向(導(dǎo)向)鉆進技術(shù)得以快速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計, 目前在發(fā)達國家中, 非開挖設(shè)備制造商和材料供應(yīng)商達400多家, 工程承包商達4000余家, 各種非開挖施工方法達百余種。近年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，現(xiàn)代非開挖技術(shù)在我國得到日益廣泛的應(yīng)用。目前，加速發(fā)展我國的非開挖技術(shù)產(chǎn)業(yè)的要求呼聲日趨高漲，中國非開挖技術(shù)協(xié)會近來多次要

5、求國內(nèi)從事技術(shù)部門來研究非開挖技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)理論，盡快地為我國在這一技術(shù)領(lǐng)域趕超國外先進水平提供科學(xué)依據(jù)，使我國非開挖工程技術(shù)處于接近或達到國際先進水平。事實上，現(xiàn)在我國經(jīng)濟處于高速發(fā)展階段,用非開挖技術(shù)開挖各種工程的增長速度極快，但我國人均管道的占有量遠低于西方發(fā)達國家，據(jù)1998 年的數(shù)據(jù)，我國自來水和下水道的人均占有量僅分別為0.18m/ 人和0.1m/ 人,而歐洲地區(qū)人均擁有的上、下水道則為12m/ 人。 分別是我國人均值的66.6 倍和120 倍。而城市各類管網(wǎng)的地下化和城市交通、通訊的立體化是未來城市建設(shè)的重要發(fā)展方向。§1.2 非開挖技術(shù)的發(fā)展歷程非開挖技術(shù)自60年代初

6、開始在西方發(fā)達國家興起，現(xiàn)已成為一項政府支持、社會提倡、企業(yè)參與的新技術(shù)。開挖技術(shù)是管道施工技術(shù)的一次革命。19001960年早期非開挖技術(shù)的應(yīng)用。（1）尤其是二戰(zhàn)后，美國、歐洲、日本等國的重建；（2）用于穿越鐵路、公路、河流等短距離施工；（3）回轉(zhuǎn)鉆進（水平濕鉆）、水平螺旋鉆進（水平干鉆）、人工頂管。19601985年現(xiàn)代非開挖技術(shù)的興起和發(fā)展（1）生活水平的提高、交通的發(fā)展、傳統(tǒng)施工方法成本的提高；（2）開發(fā)了各種非開挖鋪設(shè)、更換和修復(fù)的方法和設(shè)備、奠定了現(xiàn)代非開挖技術(shù)的基礎(chǔ)。1985現(xiàn)在現(xiàn)代非開挖技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用（1）非開挖方法和設(shè)備的完善，交通、環(huán)保、法律意識的增加，成本降低、政府支持

7、；（2）形成新的產(chǎn)業(yè)：設(shè)備制造商（約100家）、材料供應(yīng)商（約400家）、工程承包商（6000-8000多家）、咨詢公司、科研院所。 我國非開挖技術(shù)的使用與發(fā)展，大體可分為兩個階段:19531985年是第一階段，是傳統(tǒng)非開挖技術(shù)階段，1985后為第二階段，為現(xiàn)代非開挖技術(shù)階段。與國際非開挖協(xié)會成立一致。我國最早使用的非開挖方法是頂管法，1953年在北京首次使用，以后逐漸推廣，并仍在使用。從80年代開始，水平鉆機和螺旋鉆機開始出現(xiàn)，這類設(shè)備方向不可控，鉆機能力小，鋪設(shè)管道直徑一般在300mm以內(nèi)，鋪管長度在50m內(nèi)。1985年開始現(xiàn)代非開挖技術(shù)進人中國，首先發(fā)展了頂管技術(shù)，引人了中繼間頂管技術(shù)、

8、觸變泥漿技術(shù)、自動測斜糾偏技術(shù)以及土壓平衡和水壓平衡技術(shù)，頂管直徑可達3m，一次頂進長度達上千米，并且成功運用于水下施工。微型隧道方面，引進了日本ISEKI公司的Unclemole , TTC600等掘進機械。用水平鉆機RB-5穿越黃河，1995年從美國Augers公司引進DD -60/R2鉆機，成功穿越漢江、海河。1994年引進了美國Vermeer公司的D-10型導(dǎo)向鉆機，完成了導(dǎo)向鉆進鋪管。氣動沖擊矛方面，我國吉林大學(xué)自行研制了KCM-130等可控沖擊矛。很明顯，我國在非開挖技術(shù)方面存在比較明顯的差距，一方面是國內(nèi)技術(shù)力量比較薄弱，另一方面就是市政管理部門的監(jiān)管力度，1996年10月1日發(fā)

9、布實施的我國城市道路管理條例中明確規(guī)定:“新修道路5年不準(zhǔn)挖，修復(fù)道路3年不準(zhǔn)挖”，這也表明我們政府對市政工程施工技術(shù)要求的提高?？梢灶A(yù)見，非開挖鋪管技術(shù)必然在未來的市政工程中得到更加廣泛利用，并大力發(fā)展。§1.3非開挖技術(shù)的主要優(yōu)勢現(xiàn)代非開挖地下管線施工技術(shù)，是近年來發(fā)展起來的一項高新技術(shù)，是鉆探工程技術(shù)結(jié)合工程物探、計算機技術(shù)、巖土工程技術(shù)及新材料等技術(shù)的一項重要延伸。非開挖技術(shù)在國外已廣泛使用，在國內(nèi)也逐漸普及。與其它技術(shù)相比，非開挖技術(shù)起步較晚。但是在最近20多年中，非開挖技術(shù)無論在理論上，還是在施工工藝方面，都有了突飛猛進的發(fā)展。非開挖技術(shù)是極為重要的一種鋪設(shè)管道的工程手段

10、，采用非開挖技術(shù)鋪設(shè)管道具有若干得天獨厚的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的開挖施工相比，非開挖施工技術(shù)的主要優(yōu)勢有以下幾點：（1）在管線施工時無需對路面和地表“開膛破肚”，解決了長期以來困擾城市地下管線建設(shè)工程的難題：阻斷交通、破壞環(huán)境、影響商店、醫(yī)院、學(xué)校和居民的正常生活和工作秩序。（2）不開挖地面就能穿越公路、鐵路、河流，甚至能在建筑物底下穿過，是一種安全有效的施工技術(shù)。（3）非開挖技術(shù)不開挖地面，故而被鋪設(shè)管道的上部土層未經(jīng)擾動，管道的管節(jié)端不易產(chǎn)生段差變形，其管道壽命亦大于開挖法埋管。 （4）采用房下非開挖技術(shù)能節(jié)約一大筆征地拆遷費用，減少動遷用房，縮短管線長度，有很大經(jīng)濟和社會效益。§1.4

11、非開挖技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非開挖施工技術(shù)主要應(yīng)用于以下幾個方面：（1）地下管線施工：各類管線（自來水、污水、雨水、石油、 天然氣等管道， 以及通訊、動力和信號等電纜線）的鋪設(shè)、更換、 修復(fù)；（2）管棚支護：地下人行過道、地鐵、地下車庫等工程的結(jié)構(gòu)性支護；（3）環(huán)境治理：在受污染的地下水和地層中設(shè)置水平環(huán)境治理井；（4）其它：基礎(chǔ)工程（鋼管樁、微樁、土釘）、邊坡、路基、大壩等 工程（排滲孔、降水孔和注漿孔等）、以及降排水、地?zé)?井施工、瓦斯的排放和煤層氣開發(fā)等。§1.5非開挖技術(shù)的構(gòu)成分類非開挖技術(shù)可分為三大類：鋪設(shè)新管線、修復(fù)置換舊管線、探測原有管網(wǎng)。（1）鋪設(shè)新管線施工技術(shù)：導(dǎo)向鉆進鋪管

12、法、定向鉆進鋪管法、氣動矛鋪管法、夯管錘鋪管法、螺旋鉆進鋪管法、推擠頂進鋪管法、微型隧道鋪管法、盾構(gòu)法和頂管法。（2）修復(fù)舊管線施工技術(shù)：原位固化法、原位換管法、滑動內(nèi)插法、變形再生法、局部修復(fù)法。（3）探測地下管網(wǎng)：地下管線探測儀（非金屬管道探測儀、金屬管道探測儀、塑料管道探測儀、電力電信纜線探測儀和井蓋探測儀等）、供水管網(wǎng)監(jiān)測儀（流量水壓記錄儀、漏區(qū)診斷儀、漏點定位儀等）、電信線路故障定位儀、氣體故障檢測儀、管中攝影儀、探地雷達、聲納系列。第二章 主要的非開挖施工技術(shù)大口徑的管道鋪設(shè)的施工方法主要有盾構(gòu)法和大直徑頂管法；小口徑的管道鋪設(shè)的施工方法主要有：微型隧道法、水平螺旋鉆進法、定（導(dǎo)）

13、向鉆進法、氣動矛法、夯管法和頂桿法。§2.1定（導(dǎo)）向鉆進鋪管技術(shù)水平定向鉆施工是一種采用定向鉆機和控向儀器，在預(yù)先確定的方向上通過導(dǎo)向鉆進、擴孔、拉管等工藝過程實施管線敷設(shè)的非開挖施工方法。該方法是我國非開挖鋪設(shè)地下管線施工方法中發(fā)展最快、技術(shù)最先進、設(shè)備最完善、應(yīng)用最廣泛的一種，在非開挖技術(shù)領(lǐng)域里占據(jù)著主導(dǎo)地位。由于其施工速度快、對周圍環(huán)境影響小、可穿越地下障礙物和地面建造物等特點得到了廣泛的應(yīng)用。定向鉆進是采用水射流或擠壓的方式成孔。鉆孔鉆進由兩種作用來控制，一是楔形鉆頭的偏壓導(dǎo)向作用，另一個是高壓水射流的偏心沖蝕作用。在地表接收鉆頭內(nèi)探頭發(fā)出的信號來實現(xiàn)鉆孔軌跡的控制。定向鉆

14、進的施工原理大致和導(dǎo)向鉆進相同，應(yīng)該說定向鉆進技術(shù)和導(dǎo)向鉆進技術(shù)之間沒有嚴(yán)格的界限。因小型定向鉆進采用的鉆孔軌跡測量、控制技術(shù)與大中型的不一樣，因此國際上用的分類方法是將鋪設(shè)小直徑、較短管線的小型定向鉆進稱為導(dǎo)向鉆進，而將大中型鉆進稱為定向鉆進。非開挖定向鉆進鋪管技術(shù)主要適用于松散地層,可用來鋪設(shè)直徑 600 mm的各類管線,鋪管長度可達400500 m。一般采用干式和濕式2種方法成孔。干式成孔采用擠壓鉆頭、沖擊錘和探頭室組成；濕式成孔鉆具由向壓噴射鉆頭及探頭室組成。定向鉆進的基本原理：按預(yù)先設(shè)定的地下鋪管軌跡鉆一個小口徑先導(dǎo)孔，隨后在先導(dǎo)孔出口端的鉆桿頭部安裝擴孔器回拉擴孔，當(dāng)擴孔至尺寸要求

15、后，在擴孔器的后端連接旋轉(zhuǎn)接頭、拉管頭和管線，回拉鋪設(shè)地下管線。技術(shù)特點：1）適用范圍較廣。該施工技術(shù)適用于粘土、粉土、砂土等各種土質(zhì)；2）適用管材包括管徑在DN40DN2000 的塑料管、PVC管、PE 管、HDPE 管、鋼管、電纜、光纜等各種不同材質(zhì)的工程管線；3）作業(yè)操作面小。只需挖有一定深度的作業(yè)坑就可以，鉆孔過程在預(yù)先挖好的發(fā)射坑和接受坑之間進行；4）施工設(shè)備的穿越精度高，可滿足管道工程的控制要求；5）在施工過程中降低了對地貌和環(huán)境的破壞。它的優(yōu)勢是可以靈活處理施工中遇到的地層復(fù)雜情況。在導(dǎo)向或擴孔過程中如遇到大塊石，或其他障礙物，不能形成一條合格的孔道時，可以再換一個位置另打一條，

16、不會造成管材的損失。它的局限就是對施工場地有一定要求，所鋪設(shè)管道的兩端都必須有足夠長的空地，如果有一端靠近建筑物，沒有開挖下管坑的場地，就不能單獨運用定向鉆進完成鋪管。水平定向鉆進鋪管的施工順序為：地質(zhì)勘探、規(guī)劃和設(shè)計鉆孔軌跡、配制鉆液、鉆先導(dǎo)孔、回拉擴孔、回拉鋪管、管端處理。地層勘察、地下建（構(gòu)筑物）及地下管線探測地層勘察主要了解有關(guān)地層和地下水的情況，為選擇鉆進方法和配制鉆液提供依據(jù)。其內(nèi)容包括：土層的標(biāo)準(zhǔn)分類、孔隙度、含水性、透水性以及地下水位、基巖深度和含卵礫石情況等。可采用查資料、開挖和鉆探、物探等方法獲取。地下管線探測主要了解有關(guān)地下已有管線和其它埋設(shè)物的位置，為管線設(shè)計和設(shè)計鉆進

17、軌跡提供依據(jù)。一般采用綜合物探法，按其定位原理分為：電磁法、直流電法、磁法、地震波法和紅外輻射法等，并結(jié)合鉆探、靜力觸探、土工實驗等技術(shù)。鉆進軌跡的規(guī)劃與設(shè)計鉆孔軌跡是指鉆孔在三維空間中的存在狀態(tài)，實際工作中常用鉆孔的深度、頂角(或傾角)和方位角來表示鉆孔軌跡上某點的空間位置。鉆孔頂角：用表示，單位為度，是鉆孔軌跡上某點的切線與鉛垂線之間的夾角。90-稱為傾角。鉆孔方位角：用表示，單位為度，是鉆孔軌跡上某點的切線在水平面上的投影線與正北(N)方向線之間的夾角(順時針方向為正) 。鉆孔深度：是指測點距地表的鉛垂距離，單位為m。在定向鉆進中還有一個很重要的參數(shù)，那就是工具面向角。工具面向角用表示，

18、單位為度，是指在與鉆具垂直的平面內(nèi)，造斜鉆具的造斜方向與鉆孔的終點方向(在鉆孔彎曲平面內(nèi))間的夾角。覆蓋深度：完成巖土勘察，確定了穿越的軌跡，就可確定穿越的覆蓋深度。影響因素有:定向孔施工對地面道路、建筑物或河流的影響，以及對該位置已有管線的影響。推薦穿越的最小覆蓋深度大于鉆孔最終回擴直徑的6倍以上；在穿越河床時，應(yīng)在河床斷面最低處5 m以下。8°20°的入出土角適用于大多數(shù)的穿越工程。對地面始鉆式，入土角和出土角應(yīng)分別在6°20°(取決于欲鋪設(shè)管的直徑) ；對坑內(nèi)始鉆式，入土角和出土角一般應(yīng)采用0°或近似水平。進行大曲率造斜鉆進前最好先鉆一段

19、直線段。造斜段曲率半徑是由待鋪管線的彎曲特性來確定的，管徑越大曲率半徑越大。入土點或出土點與欲穿越的第一個障礙物之間的距離(例如道路、溝渠等)應(yīng)至少大于3根鉆桿的長度。與水體的最小距離應(yīng)至少為56 m，以保證不發(fā)生泥漿噴涌。從鉆進技術(shù)角度考慮，第一段和最后一段鉆桿柱應(yīng)是直線的，即沒有垂直彎曲和水平彎曲，這兩直線段的長度應(yīng)大于10 m。導(dǎo)向孔軌跡設(shè)計是否合理對管線施工能否成功至關(guān)重要。鉆孔軌跡的設(shè)計主要是根據(jù)工程要求、地層條件、地形特征、地下障礙物的具體位置、鉆桿的入出土角度、鉆桿允許的曲率半徑、鉆頭的變向能力、導(dǎo)向監(jiān)控能力和被鋪設(shè)管線的性能等，給出最佳鉆孔路線。鉆機的選擇和配制鉆液水平定向鉆機

20、無論大小，操作與用途都是相似的。一般，鉆機都采用機械或液壓驅(qū)動鉆桿，通過鉆桿對孔底鉆頭施加回轉(zhuǎn)扭矩、給進或回拖力。對水平定向鉆進穿越鋪管的鉆機來說，回轉(zhuǎn)扭矩和回拖力是其主要參數(shù)，它們是根據(jù)工程大小及要求選擇鉆機的重要依據(jù)。鉆液具有冷卻鉆頭（冷卻和保護其內(nèi)部傳感器）、潤滑鉆具，更重要的是可以懸浮和攜帶鉆屑，使混合后的鉆屑成為流動的泥漿順利地排出孔外，既為回拖管線提供足夠的環(huán)形空間，又可減少回拖管線的重量和阻力。殘留在孔中的泥漿可以起到護壁的作用。在不同的地質(zhì)條件下，需要不同成份的鉆液。鉆液由水、膨潤土和聚合物組成。水是鉆液的主要成份，膨潤土和聚合物通常稱為鉆液添加劑。鉆液的品質(zhì)越好與鉆屑混合越適

21、當(dāng)。當(dāng)遇到不同地層時，及時調(diào)整鉆液的性能以適應(yīng)鉆孔要求。鉆導(dǎo)向孔 鉆直孔時給進加回轉(zhuǎn)，造斜時只給進不回轉(zhuǎn)。利用造斜或穩(wěn)斜原理，在地面導(dǎo)航儀引導(dǎo)下，按預(yù)先設(shè)計的鋪管線路，由鉆機驅(qū)動帶鍥型鉆頭的鉆桿，從A點到B點（見圖2-1）鉆一個與設(shè)計軌跡盡量吻合的導(dǎo)向孔（平面誤差100毫米）。鉆導(dǎo)向孔的關(guān)鍵技術(shù)是鉆機、鉆具的選擇和鉆進過程的監(jiān)測和控制。要根據(jù)不同的地質(zhì)條件以及工程的具體情況，選擇合適的鉆機、鉆具和鉆進方法來完成導(dǎo)向孔的鉆進。監(jiān)測與控制：在鉆進導(dǎo)向孔時能否按設(shè)計軌跡鉆進，鉆頭的準(zhǔn)確定位及變向控制非常重要。鉆進過程中對鉆頭的監(jiān)測方法主要通過隨鉆測量技術(shù)獲取孔底鉆頭的有關(guān)信息。孔底信號傳送的方法主要

22、有：電纜法和電磁波法。電磁波法的測量范圍較小，一般在300m以內(nèi)水平發(fā)射距離，測量深度在15m左右。圖2-1 定向鉆鋪管進示意圖電磁波法測量的原理為：在導(dǎo)向鉆頭中安裝發(fā)射器，通過地面接收器，測得鉆頭的深度、鴨嘴板的面向角、鉆孔頂角、鉆頭溫度和電池狀況等參數(shù)，將測得參數(shù)與鉆孔軌跡進行對比，以便及時糾正。地面接收器具有顯示與發(fā)射功能，將接收到的孔底信息無線傳送至鉆機的接收器并顯示，以便操作手能控制鉆機按正確的軌跡鉆進。目前，電磁波法在中小型鉆機上應(yīng)用較多，缺點是必須隨鉆跟綜監(jiān)控。電纜法在長距離穿越中，特別是地形復(fù)雜的工程中應(yīng)用較多。優(yōu)點是抗干擾能力強，不要隨鉆跟蹤；但其操作復(fù)雜，選用的信號線必須強

23、度高（不易拉斷）、耐磨、絕緣性能好。鉆進導(dǎo)向孔時，每2 3 m應(yīng)進行一次測量計算，作出實際鉆孔軌跡曲線圖，發(fā)現(xiàn)與設(shè)計軌跡有偏差，及時進行糾偏鉆進。糾偏鉆進是通過使用斜面鉆頭或定向高壓水射流來實現(xiàn)的。糾偏鉆進時，鉆桿柱不轉(zhuǎn)動，當(dāng)鉆具面向角調(diào)整到位后，鉆機傳到鉆頭的只有向前的推力，鉆頭斜面接觸的土體被擠密，因而土體會給鉆頭斜面一個反作用力Q，如圖2-2所示，反作用力的分力Q2 使鉆頭偏斜。高壓水射流糾偏鉆進是由2種作用來控制的，一是斜面鉆頭的偏壓導(dǎo)向作用，另一個是高壓水射流的定向沖蝕作用。糾偏鉆進時，鉆桿柱不轉(zhuǎn)動，高壓水射流僅向一個方向射出而沖蝕土體，同時鉆頭斜面上受到的反作用力使鉆頭方向改變，從

24、而實現(xiàn)定向鉆進。圖2-2 斜面鉆頭受力示意圖回拉擴孔回擴過程中必須根據(jù)不同地層情況以及現(xiàn)場出漿狀況確定回擴速度和泥漿壓力，確保成孔質(zhì)量。導(dǎo)向孔鉆成孔后，卸下鉆頭，換上適當(dāng)尺寸和符合地質(zhì)狀況的特殊類型的回擴鉆頭，使之能夠在拉回鉆桿的同時，又可將鉆孔擴大到所需尺寸。一般采用逐級擴孔；預(yù)埋管徑以內(nèi)采用排土法擴孔，以外采用擠壓法成孔，以保證鋪管后地面不致于沉降，不留隱患。在回擴過程中和鉆進過程一樣，自始至終泥漿攪拌系統(tǒng)要向鉆頭和回擴鉆頭提供足夠的泥漿。擴孔器類型有桶式、飛旋式、刮刀式等：穿越淤泥粘土等松軟地層時，選擇桶式擴孔器較適宜，擴孔器通過旋轉(zhuǎn)，將淤泥擠壓到孔壁四周，起到很好的固孔作用；當(dāng)?shù)貙虞^硬

25、時，選擇飛旋或刮刀式擴孔器成孔較好。一般要求選擇的最大擴孔器尺寸按下表考慮。或按鋪設(shè)管徑的1.21.5倍，這樣能夠保持泥漿流動暢通，保證管線能安全、順利的拖入孔中。同徑鋪設(shè)時，導(dǎo)向孔完成之后，可直接回拖鋪管。終孔孔徑一般應(yīng)為管線外徑的1.21.5 倍。不同地層應(yīng)采用不同的擴孔器。分級擴孔原則：一級200mm、二級250mm、三級300mm、四級400mm、五級500mm 等。根據(jù)設(shè)計的成孔直徑，由小到大分級擴孔，直至擴到工藝要求的孔徑。鋪管和管端處理擴孔完畢，在拖管坑一端的鉆桿上，再裝擴孔器與管前端通萬向接、特制拖頭等連接牢固，啟動導(dǎo)向鉆機回拉鉆桿進行拖管，將預(yù)埋管線拖入孔內(nèi)，完成鋪管工作。在

26、拖管的同時加入專用防潤土進行泥漿護壁。在條件許可的情況下，可將全部管線一次性連接。 當(dāng)拖管結(jié)束后，采用挖掘機將擴孔器及管前端挖出，拆除擴孔器及萬向接，處理造斜段，施工檢查井，恢復(fù)路面，清場。水平定向鉆技術(shù)上的瓶頸技術(shù)上存在的最大瓶頸在于原有地下管線的準(zhǔn)確定位和施工后敷設(shè)管道實際管位的測量。地下管線原有基礎(chǔ)資料不詳或缺失；城市建設(shè)發(fā)展迅速，路面情況變化較大；現(xiàn)有的物探技術(shù)又存在不足，摸清原有地下管線的管位比較困難。尤其是對原有的非開挖施工形成的地下管線。非開挖管線深度通常超過4 m，尤其是穿越大型道路、河流時，深度達到近10 m 甚至超過20 m。由于道路拓寬改造等原因，很多道路進行了加高，管道

27、埋深也相應(yīng)加深。常用的地下管線探測儀器很難將該類管道準(zhǔn)確定位。另外，城市地下管線種類繁多，特征各不相同，單一的探測方法很難把施工區(qū)域內(nèi)的地下管線完全探測清楚，而一旦有遺漏或是探測不準(zhǔn)就給以后的施工留下隱患。這些令人擔(dān)憂的狀況對城市地下管線的規(guī)劃管理、建設(shè)施工及地下空間的合理利用產(chǎn)生重大影響，近年來許多重大地下管線受損事故發(fā)生的主要原因均是非開挖管道竣工資料不準(zhǔn)及物探成果誤差大。定向鉆進竣工后的管位數(shù)據(jù)原先主要依據(jù)導(dǎo)向儀提供的數(shù)據(jù)，由于導(dǎo)向儀很容易受到干擾，在特殊區(qū)域如河面很寬、周圍干擾大、場地全是堆積物或障礙物無法行走等情況下，要想獲得準(zhǔn)確的導(dǎo)向數(shù)據(jù)是很困難的，甚至是不可能的。同時，導(dǎo)向儀測定

28、的數(shù)據(jù)是相對深度，而非絕對標(biāo)高，受到地形地勢的影響。此外，導(dǎo)向儀測定的數(shù)據(jù)為導(dǎo)向過程中鉆頭的深度，經(jīng)過回擴、回拖工序后管道的埋深由于回擴器下沉等原因已與導(dǎo)向過程中的深度不同。我們需要的是管道竣工后的最終深度，這是導(dǎo)向儀無法提供的。§2.2頂管鋪管法 頂管施工技術(shù)最早始于1896年美國的北太平洋鐵路鋪設(shè)工程的施工中。1948年日本第一次采用頂管施工方法，在尼崎市的鐵路下頂進了一根內(nèi)徑600mm的鑄鐵管，頂距只在6米。 歐洲發(fā)達國家最早開發(fā)應(yīng)用頂管法，1950年前后，英、德、日等國家相繼采用。 我國較早的頂管施工約在上世紀(jì)50年代，初期主要是手掘式頂管，設(shè)備也較簡陋。我國頂管技術(shù)真正較大

29、的發(fā)展是從上世紀(jì)80年代中期開始。1988年上海研制成功我國第一臺土壓平衡掘進機。通過近些年的大量實際施工應(yīng)用和理論研究，我國的頂管施工技術(shù)持續(xù)處于高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)，在某些方面已經(jīng)于世界領(lǐng)先技術(shù)并駕齊驅(qū)。2001 年，上海隧道股份有限公司在江蘇常州完成了2050m、直徑2m 的鋼筋混凝土頂管施工，是當(dāng)時最長的頂管工程。2002 年9 月，全長3600m、埋深為23-25m、直徑為1.8m 的鋼制管，成功穿越黃河，無論從管路的頂進長度、下管深度、和復(fù)雜的地理環(huán)境，還是鋼管直徑大小在國內(nèi)尚屬首次。其中最長的一段長達1259m，要穿越黃河而且土質(zhì)還是較厚的砂礫層，既是我國非開挖技術(shù)創(chuàng)新突破的關(guān)鍵工程，也

30、是目前世界上復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑鋼管一次性頂進距離最長的頂管工程。2008 年，中鐵十局十公司在長江引水工程中采用國產(chǎn)直徑2200mm 鋼管，雙管齊下同步頂進2500m。這些例子表明我國的頂管施工技術(shù)已經(jīng)達到了一個全新的里程碑，與世界先進水平不相伯仲。 頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等。頂管施工借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進機從工作井內(nèi)穿過土層一直推到接收井內(nèi)吊起。與此同時，也就把緊隨工具管或掘進機后的管道埋設(shè)在兩井之間，以期實現(xiàn)非開挖敷設(shè)地下管道的施工方法。

31、特別對于下穿黃浦江的電力電纜工程。頂管法是一種非常有效的施工方法。頂管施工中，頂進管一般選用鋼筋混凝土管和鋼管，其中鋼管要求沒有腐蝕的情況下可以敷設(shè)。在選擇頂進管材料后，要對其長度和直徑進行設(shè)計和計算，一次性使用越長的管，其相對的經(jīng)濟成本就越低，可調(diào)控性也越高；而直徑方面，由于有工人在上面施工作業(yè)，所以內(nèi)徑不小于500mm，然后根據(jù)頂進管所受荷載和工程性質(zhì)來確定管壁厚度，進而計算出外徑。頂管施工的分類（1）按所頂進的管子口徑大小分：大口徑、中口徑、小口徑和微型頂管四種。大口徑多指2m以上的頂管，人可以在其中直立行走。中口徑頂管的管徑多為1.21.8m，人在其中需彎腰行走，大多數(shù)頂管為中口徑頂管

32、。小口徑頂管直徑為5001000mm，人只能在其中爬行，有時甚至爬行都比較困難。微型頂管的直徑通常在400mm以下，最小的只有75mm。（2）按一次頂進的長度（指頂進工作坑和接收工作坑之間的距離）分：普通距離頂管和長距離頂管。頂進距離長短的劃分目前尚無明確規(guī)定，過去多指100m左右的頂管。目前，千米以上的頂管已屢見不鮮，可把500m以上的頂管稱為長距離頂管。（3）按頂管機的類型分：手掘式人工頂管、擠壓頂管、水射流頂管和機械頂管（泥水式、泥漿式、土壓式、巖石式 ）。手掘式頂管的推進管前只是一個鋼制的帶刃口的管子（稱為工具管），人在工具管內(nèi)挖土。掘進機頂管的破土方式與盾構(gòu)類似，也有機械式和半機械式

33、之分。（4）按管材分：鋼筋混凝土頂管、鋼管頂管、以及其他管材的頂管。（5）按頂進管子軌跡的曲直分：直線頂管和曲線頂管。頂管法的施工原理 頂管施工法是先在工作井內(nèi)設(shè)置支座和安裝主千斤頂，所需鋪設(shè)的管道緊跟在工具管后，在主千斤頂推力的作用下工具管向土層內(nèi)掘進，掘出的泥土由土泵或螺旋輸送機排出或以泥漿的形式通過泥漿泵經(jīng)管道排出，推進一節(jié)管道后，主千斤頂縮回，吊裝上另一節(jié)管道，繼續(xù)頂進。如此往復(fù)，直至管道鋪設(shè)完畢。管道鋪設(shè)完后，工具管從接收井吊至地面。頂管法施工原理如圖2-3所示：圖2-3 頂管法施工原理圖頂管施工的主要工序1）頂進方法的選擇：管道頂進方法的選擇，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)勘探資料、管徑、地下水

34、位、附近地上與地下建筑物、構(gòu)筑物和各種設(shè)施等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：a.在粘性土或砂性土層，且無地下水影響時，宜采用手掘式或機械挖掘式頂管法。b.在軟土層且無障礙物的條件下，管頂以上土層較厚時，宜采用擠壓式或網(wǎng)格式頂管法。c.在粘性土層中必須控制地面隆陷時，宜采用土壓平衡頂管法。d.在粉砂土層中且需要控制地面隆陷時，宜采用加泥式土壓平衡或泥水平衡頂管法。e.在頂進長度較短、管徑小的金屬管時，宜采用一次頂進的擠密土層頂管法。2）工作坑及其布置：工作坑是頂管施工操作的場所。要在坑內(nèi)布置千斤頂、導(dǎo)軌等設(shè)施。排水管道頂進的工作坑，通常設(shè)在檢查井位置。土質(zhì)不穩(wěn)定的工作坑壁應(yīng)支設(shè)支撐

35、。為了防止工作坑地基沉降，固定導(dǎo)軌、使頂管位置方向準(zhǔn)確，應(yīng)在坑底修筑基礎(chǔ)或加固地基，常采用碎石、砼或鋼筋砼基礎(chǔ)，對土質(zhì)密實地基，可采用方木基礎(chǔ)。3）管道頂進：施工時，首先選擇工作坑位置，開挖工作坑。然后按照設(shè)計管線的位置和坡度，在工作坑底修筑基礎(chǔ)，基礎(chǔ)上設(shè)置導(dǎo)軌，管子安放在導(dǎo)軌上頂進。頂時前，在管前端開挖一個深約30- 50 厘米、斷面形狀與所頂管道相似的坑道，然后用千斤頂將管道頂入，經(jīng)多次開挖及頂進的循環(huán)。4）頂管接口：頂管為鋼管時的接口宜采用電弧焊接。管段在頂進前與已頂入的管段，在管內(nèi)焊接起來，這種接口施工簡單。而混凝土管的接口就較復(fù)雜。以下為鋼筋混凝土管接口方法：鋼筋混凝土企口插口管接口

36、處采用橡膠墊、橡膠圈及麻絲油氈等嵌縫材料。管口內(nèi)側(cè)應(yīng)留有1020mm的空隙；頂緊后兩管間的孔隙宜為1015mm。5）管道壓漿：管道頂進完成及檢查井施工完成后應(yīng)對所有管線進行壓漿施工，通過每節(jié)管道預(yù)留的壓漿孔進行壓漿，以防止管道頂進施工管頂超挖后地面出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。幾種頂管機的平衡原理泥水平衡式頂管機是在加入添加劑、膨潤土、粘土以及發(fā)泡劑等使切削土塑性液化的同時，將切削刀盤切削下來的土砂用攪拌機攪拌成泥水狀，使其充滿開挖面與管道隔墻之間的全部開挖面，使開挖面穩(wěn)定。土壓平衡頂管機的基本工作原理是先由工作井中的主頂進油缸推動頂管機前進，同時刀盤旋轉(zhuǎn)切削土體，切削下的土體進入密封土倉與螺旋輸送機并被擠壓

37、，形成一定的土壓；再通過螺旋輸送機的旋轉(zhuǎn)，輸送出切削的土體?？刂坡菪斔蜋C的出土量或頂管機前進速度，來控制密封土倉內(nèi)的土壓力值，使此土壓力與切削面前方的靜止土壓力和地下水壓力保持平衡，從而保證開挖面的穩(wěn)定，防止地面的沉降或隆起。多功能頂管機集機械、液壓、激光、電控(含PLC)、測量技術(shù)為一體，是既可在含有較大礫石、卵石等的軟土中施工，又可在巖石或復(fù)雜地質(zhì)條件中進行自動化非開挖地下管道施工的先進設(shè)備。頂管法施工對管型的要求管材質(zhì)量是頂進施工中的個控制因素，頂管施工對接口尺寸精度要求很高，密封性能直接影響使用功能。施工中要根據(jù)不同的頂距，臺理安排各婁管節(jié)。頂管法用的混凝土管骨架是螺旋形焊接的雙層鋼

38、筋籠，離心式旋轉(zhuǎn)制成?；炷凉懿捎昧⑹戒撃耔T，以便使管子表面光潔度高、制造精度高。從而使頂進力由管子端面大面積承受，減小因頂進阻力過大造成的管子損壞，制造管子時，以高密度聚乙烯作為管子內(nèi)襯，以破璃纖維強化塑料作為管子外襯。強化用的潦層厚度可達50mm。以增加管子的耐久性。在小口徑項管施工中，因出土較難，多為一次頂進結(jié)束后再進行管內(nèi)排土。因混泥土管接口處耐壓及密封較差，不利于排土，所以小口徑頂管多以鋼管頂進為主。在大口徑管道的頂管施工中，目前主要采用2種材質(zhì)的管型：混凝土管和鋼管。而無論采用哪種管型，因其管內(nèi)空是較大，出土工作已經(jīng)不成問題，關(guān)鍵在于如何提高頂進速度和長度，如何提高頂進準(zhǔn)確度的問

39、題上?；炷凉芤蛲獗诖植?，管壁較厚，摩阻力及端阻力都較大，需要的頂進力也大，從而不利于進行長距離的頂管施工。同時，因其自重大，管與管的連接多為柔性連接口，如頂進距離較長，容易使管子在軸線方向上產(chǎn)生較大的彎曲變形，從而使摩阻力成倍的增長。這樣，既損耗大量的頂力，又因直線性不好而影響到施工質(zhì)量。鋼管剛不同，因其外壁阻力及端阻力較小，自重較輕，可大大降低施工所需總頂力，從而為減少中繼間的數(shù)量、提高頂進長度及速度提供了保障。因鋼管直線性較好，管節(jié)長短調(diào)整方便，能夠滿足多方面的質(zhì)量要求。鑒于以上原因，目前大口徑長距離的頂管施工大多數(shù)采用鋼管作為首選的鋼材。而中短距離的頂管施工則偏向于用混凝土管。因市場上

40、中短距離的大口徑混凝土的頂管施工的項目較多，隨著施工的積累，頂管施工技術(shù)相對比較成熟些。而長距離大口徑的鋼管項管施工項目不是很多，因此，在大口徑、長距離的鋼管項管施工中，有必要對其施工工藝進行進一步的研究和完善。頂管施工中影響頂力的幾個關(guān)鍵因素頂管施工中影響頂力的因素多且復(fù)雜，既有一定的規(guī)律性，也有其特殊性，主要有以下幾方面：1）土層性狀：主要包括土的重度、粘聚力、內(nèi)摩擦角、含砂量和地下水位。作用于管外壁的土壓力與土的重度、粘聚力和內(nèi)摩擦角等有關(guān)，土的含砂量大小影響管與土之間的摩擦系數(shù)，地下水位變化影響土的有效重度。因此，當(dāng)上進因素改變時，作用于管外壁的摩阻力將隨之改變從而影響頂力的大小。2）

41、頂管尺寸、埋深和管材摩阻力的大小與管徑、管長及埋深成正比關(guān)系，同時頂管外壁粗糙度越大，則管與土間的摩擦系數(shù)就越大，從而使頂力增大。3）注裳效果：在管外壁與土之間注入潤滑泥漿，能有效地避免管與土層的直接接觸，對減小頂進阻力非常有效。實際注漿效果直接影響摩阻力的減小程度，據(jù)實測注漿后頂力一般可減小至注漿前的25%30%。4）施工因素：頂進過程中若停歇時間過長，則重新啟動時頂力會增大，四周松土?xí)湓诠鼙谏媳?，同時水分也會從減阻漿液中離析出來，使減阻作用失效，造成頂進阻力增大。在頂進過程中管線不可避免地會偏離設(shè)計軌跡，戰(zhàn)需進行糾偏。主要根據(jù)管外壁上不對稱的土壓力使管線改變方向，由此將增大頂進阻力，

42、一般在進出洞口處糾偏次數(shù)較多，阻力將明顯增大。除直頂管外，目前曲線頂管也得到大量的使用。在頂管施工設(shè)計中，頂力的計算結(jié)果直接影響工作井的設(shè)計、管節(jié)強度的確定、中繼環(huán)的布置以及頂進設(shè)備的選擇等，如果頂力不在正常范圍之內(nèi)可能擊因頂力過大造成后座墻頂裂、管材頂爆或因頂力過小完全頂不動等后果，因此對頂管工程的成敗具有重要的影響。長距離管道的主要困難是，設(shè)置在頂進坑內(nèi)的主千斤頂?shù)耐祈斄τ邢?，不足以克服管道長距離頂進時遇到的總阻力。希望增加頂管單程頂進的長度時，需要采取相關(guān)的措施，如增加主千斤頂?shù)捻斄?、減少管道周邊與地層的摩擦力、中途設(shè)置輔助千斤頂（中繼環(huán)）、減小頂管承受的正面阻力等。目前在發(fā)展長距離頂管

43、技術(shù)的過程中，減摩和設(shè)置中繼環(huán)兩項措施已得到較多研究，并已成為成熟的技術(shù)。為了適應(yīng)長距離頂進管道的需要，研制了中繼環(huán)（又稱中繼間、中間站）。即在管道頂進的中途設(shè)置輔助千斤頂，靠輔助千斤頂提供的動力繼續(xù)頂進管段，延長頂管的頂進長度，滿足鋪設(shè)長距離管道的需要。采用中繼環(huán)時，管道沿全長分成若干段，在段與段之間設(shè)置中繼環(huán)。中繼環(huán)是一個由鋼材制成的圓環(huán)，內(nèi)壁上設(shè)置有一定數(shù)量的短行程千斤頂，產(chǎn)生的推頂力可用于推進中繼環(huán)前方的管道。頂管質(zhì)量技術(shù)保證措施1) 測量控制：a.首先將設(shè)計中心線做好現(xiàn)場轉(zhuǎn)移工作。當(dāng)工作坑挖好以后將中心線移到工作坑內(nèi)，控制好軌道方向及管中心線，注意高程變化，在施工中，隨時檢查偏差情況

44、，工作坑一定要準(zhǔn)確無誤。b.工作坑內(nèi)的高程控制點不得少于兩個，施工測量必須做到先閉合后使用的原則。2) 頂進與接口：a.后背牢固可靠，后背計算要進行復(fù)核。b.穩(wěn)軌要細(xì)心，用經(jīng)緯儀找方向，用水平儀控制高程，要多次復(fù)核，各道工序（如道軌鋪設(shè)、高程測設(shè)等） 必須用文字交底。c.管前挖土?xí)r，根據(jù)土質(zhì)情況，應(yīng)隨挖隨頂，最多不得超過管端30cm必須向前頂進一次。管下135度嚴(yán)禁超挖，管上部超挖不得大于1.5cm。3) 頂進過程測量：在頂?shù)谝还?jié)管時，以及在校正偏差的過程中，測量間隔不超過30cm，保證管道入土的位置正確，管子頂進入土層以后的正常頂進，測量間隔不宜超過100cm。a.中心測量。頂進長度在50c

45、m 范圍內(nèi)，可采用垂球拉線的方法，要求兩垂球的間距盡量拉大，用水平尺測量頭一節(jié)管前端的中心偏差，一次頂進50cm，采用經(jīng)緯儀測量。b.高程測量。用水準(zhǔn)儀及特制高程尺，根據(jù)工作坑內(nèi)設(shè)置的水準(zhǔn)高程點標(biāo)高（設(shè)兩個），測頭一節(jié)管前端與后端管內(nèi)底高程，掌握頭一節(jié)管的走向趨勢，測量后應(yīng)與工作坑內(nèi)另一水準(zhǔn)點閉合。頂管法與盾構(gòu)法的不同1）盾構(gòu)法的襯砌為管片，且每環(huán)管片要在盾構(gòu)機的盾尾進行拼裝，拼裝好后一般不會再移動；頂管法的襯砌為管節(jié)，且每環(huán)管節(jié)是一次預(yù)制成功的，由頂進裝置依次頂進，直至第一節(jié)管節(jié)到達接收井位置。2）盾構(gòu)法施工的盾構(gòu)千斤頂布置在盾構(gòu)機的支撐環(huán)外沿，而頂管法施工的主頂進裝置布置在工作井內(nèi)，如果頂

46、力不足要加設(shè)中繼間。3）盾構(gòu)千斤頂活塞的前端必須安裝頂塊，頂塊必須采用球面接頭，在頂塊與管片的接觸面上安裝橡膠或柔性材料的墊板。頂管法的主頂千斤頂?shù)男谐涕L短不能一次將管節(jié)頂?shù)轿粫r，必須在千斤頂縮回后在中間加墊塊或幾塊頂鐵。4）盾構(gòu)機內(nèi)有拼裝管片的拼裝機，而頂管機內(nèi)沒有。5）盾構(gòu)法主要用于大斷面城市地下隧道、水工隧道、公路隧道的施工；頂管法主要適用于斷面稍小一些的城市地下管線的鋪設(shè)。§2.3其他鋪管施工方法 盾構(gòu)鋪管法盾構(gòu)法是隧道暗挖施工法的一種，它是利用盾構(gòu)機前端是與盾構(gòu)機體同等直徑的刀盤，在與土壤接觸時進行旋轉(zhuǎn)，并加入適量的液體，使切削下來的土與液體在刀盤旋轉(zhuǎn)的攪拌作用下，成為泥狀

47、流塑體，通過螺旋輸送機送到地面。機頭前進后，在機后留出的空間里，把提前預(yù)制好的混凝土管片拼裝成環(huán)狀。盾構(gòu)法施工具有施工速度快、洞體質(zhì)量比較穩(wěn)定、對周圍建筑物影響較小等特點，適合在軟土地基段施工。盾構(gòu)法施工的基本條件：（1）線位上允許建造用于盾構(gòu)進出洞和出碴進料的工作井；（2）隧道要有足夠的埋深，覆土深度宜不小于6m；（3）相對均質(zhì)的地質(zhì)條件；（4）從經(jīng)濟角度講，連續(xù)的施工長度不小于300m。隨著國際上盾構(gòu)技術(shù)的日趨完善以及國內(nèi)對盾構(gòu)技術(shù)的需求加大, 盾構(gòu)的發(fā)展逐漸趨向于微型化和超大型化、形式多樣化、高度自動化和高適應(yīng)性。在這一背景下, 大量的盾構(gòu)法施工新技術(shù)應(yīng)運而生這些新技術(shù)主要反映在以下幾個

48、方面：（1）施工斷面從常規(guī)的單圓形向雙圓形、三圓形、方形、矩形及復(fù)合斷面發(fā)展。（2）施工的新技術(shù), 包括進出洞技術(shù)、地中對接技術(shù)、長距離施工、急曲線施工、擴徑盾構(gòu)施工法、球體盾構(gòu)施工法等。（3）盾構(gòu)刀盤參數(shù)優(yōu)化等。（4）隧道襯砌新技術(shù), 包括壓注混凝土襯砌、管片自動化組裝、管片接頭等技術(shù)、管片接縫防滲技術(shù)。（5）盾構(gòu)隧道運營期的加固處理。沖擊矛鋪管法沖擊矛是以其形狀而得名，它采用擠密成孔，與潛孔錘相似。沖擊矛通常由壓縮空氣驅(qū)動，近年來也開始使用液動（壓）驅(qū)動式?jīng)_擊矛。沖擊矛的鉆進方法有鉆桿式和無鉆桿式兩種。無鉆桿式鉆進又稱為自行式鉆進，它由壓氣驅(qū)動活塞沖錘往復(fù)運動沖擊鉆頭打入地層，靠沖擊器外殼

49、與土層的摩擦力作用向前鉆進劃后退，將土體排向周邊并擠密，形成一管道通道，也可以根據(jù)實際需要逐級擴孔，將電纜直接拉入。氣動沖擊器的直徑一般在45250mm之間，可施工的鉆孔長度與沖擊器的型號、沖擊力、管線的直徑、類型以及地層條件有關(guān)，一般孔長在3050m之間，最長可達80m。用沖擊矛鋪管，一般先在欲鋪管線地段的兩端挖發(fā)射坑和接收坑，坑的大小根據(jù)矛體大小、鋪管深度、管的類型以及操作方法而定，由于不用鉆機和鉆桿導(dǎo)向，因經(jīng)開孔時，將沖擊矛放入發(fā)射坑，置于導(dǎo)向加壓機構(gòu)發(fā)射架上，用瞄準(zhǔn)器調(diào)整好矛體的方向和深度，啟動沖擊矛，沖擊矛沿著預(yù)定方向進人土層。當(dāng)矛體進人土層1/2后，再用瞄準(zhǔn)器校正矛體方向，如有偏差

50、應(yīng)及時調(diào)整，如圖2-4所示。校正過程可以重復(fù)數(shù)次，直至矛體完全進人土層。隨著沖擊矛前進，可將直徑比矛體小的管線用鋼絲繩拉人孔內(nèi)。沖擊矛到達接收坑后，卸下矛體，管線留在孔內(nèi)，鋪管完畢。圖2-4 沖擊矛工作示意圖沖擊矛適用于均質(zhì)非富水地層，如粘土、亞粘土等，也可用于含卵礫石層。在含水地層，沖擊振動使矛體與地層接觸周圍發(fā)生“液化”，摩擦力降低，沖擊矛無法前進，或進尺緩慢，矛頭下沉，解決的辦法是加鉆桿，加壓給進推人。其鋪管直徑小于250mm的PVC、PE、HDPE等，一次性長度為020m。為了防止擠密地表隆起，要距地表深度大于沖擊矛體直徑的10倍。圖2-5 沖擊矛結(jié)構(gòu)示意圖氣動矛法的優(yōu)點是操作簡單，不

51、要求較高的專業(yè)技術(shù)，投資少，成本低；缺點是地層條件變化或遇到障礙時易偏離設(shè)計方向不可控制方向，施工精度受到限制不適用于硬土層或含大的卵礫石層，以及含水地層。夯管錘鋪管技術(shù)夯管錘是指用由壓縮空氣驅(qū)動的夯管錘將要鋪設(shè)的鋼管沿設(shè)計的路線直接夯人地層，實現(xiàn)非開挖穿越鋪管。夯管錘實際上是一個低頻、大沖擊功的沖擊器。在夯管的過程中，夯管錘產(chǎn)生很大的沖擊力，這個沖擊力通過調(diào)節(jié)錐套、出土器和夯管頭作用于鋼管后端，再通過鋼管傳遞到前端的切削頭上，切割土體，并克服土層與管體的摩擦力使鋼管不斷進人土層。隨著鋼管前行，被切割的土體芯進人鋼管內(nèi)，待鋼管抵達目標(biāo)后，取下切削頭，將管中的土心排出，鋼管留在孔內(nèi)，即完成鋪管。

52、如圖2-6所示。圖2-6 夯管錘鋪管示意圖夯管錘鋪管只能用于鋪設(shè)鋼管，鋼管間的連接由現(xiàn)場焊接來完成，一般是夯人一段，焊接一段。根據(jù)鋪管現(xiàn)場具體條件，來確定段長度，如果條件許可，應(yīng)盡可能用長的管段，以便減少焊接造成的鋪設(shè)偏差。由于鋼管要承受較大的沖擊力，因此用做夯管的鋼管一般為無縫鋼管，且壁厚也有一定要求，如果夯管距離超過40m，壁厚應(yīng)增加250%。夯管鋪管管徑范圍為2002000mm，不同地層和夯管錘，一次性鋪管長度達1080m。夯管法的優(yōu)點是設(shè)備簡單，施工成本低；缺點是不可控制施工方向，不適用于含大卵礫石的地層。螺旋鉆進鋪管用該方法鋪管施工時，螺旋鉆機水平安放在預(yù)先挖好的工作坑內(nèi)，依靠螺旋鉆

53、桿向鉆頭傳遞鉆壓、扭矩并排除土屑，螺旋鉆桿外為鋼管套，用來鋪設(shè)管道，由鉆機的頂管油缸向前頂進，鋼管間采用焊接方法進行連接。水平螺旋鉆進示意圖如圖2-7所示。2-7 水平螺旋鉆進示意圖微型隧道微型隧道鋪管技術(shù)誕生于日本。1975年，日本的Komatsu公司推出了世界上第一臺微型隧道鋪管設(shè)備。1980年，德國政府出資研究開發(fā)用于排污管施工的微型隧道鋪管技術(shù)。1984年，美國引進日本設(shè)備施工了第一個微型隧道鋪管項目。如今，日本和德國在該項目上處于世界領(lǐng)先地位，日本擁有頂管和微型隧道設(shè)備超過2000臺，鋪管長度約1300km，而在德國，柏林市新鋪的排污管道有40%采用這種方法。據(jù)初步統(tǒng)計，歐洲采用頂管

54、和微型隧道技術(shù)鋪設(shè)的排污管道長達幾百公里。微型隧道技術(shù)(Microtunnelling)為小直徑的頂管施工方法，指的是非進人式、遠程控制的地下管道鋪設(shè)方法。微型隧道所適用的管道內(nèi)直徑小于900mm，這一管道直徑通常被認(rèn)為無法保障人在里面安全地工作。因此，在頂進過程中，不可能或者禁止派工作人員進入工作面工作。微型隧道施工精度要求都比較高，通常采用地表遙控的方法來施工事先確定了方位和水平高度的管道，施工中工作面的掘進、泥沙的排運和掘進機的導(dǎo)向等全部采用遠程控制。這類施工方法又被稱為“遙控小直徑頂管技術(shù)(Remote Small-Bore Jacking)”。微型隧道的施工過程如圖2-8所示。圖2-

55、8 微型隧道施工過程微型隧道技術(shù)對于施工埋深大于4m的重力排水管道、繁忙的路段或者附近有其它地下管線設(shè)施等條件下，具有一定優(yōu)越性。另外，在環(huán)境較敏感的地區(qū)，或者采用開挖法將會造成一定社會成本(如對社會及公眾帶來干擾，影響局部的商業(yè)活動等)，微型隧道技術(shù)都具有很強的競爭力。微型隧道主要應(yīng)用領(lǐng)域在于鋪設(shè)重力排水管道，其他形式的管道也可以采用此法，但應(yīng)用比例還不大；在某些施工條件下，微型隧道可能是在交叉路口鋪設(shè)排水管道的有效方法。微型隧道技術(shù)現(xiàn)在可以成功地用于絕大部分地層，包括堅硬地層、極不穩(wěn)定的淤泥層和地下水位較高的砂層等。其切削刀盤和其它設(shè)備在結(jié)構(gòu)上不但能夠滿足在高地下水位無粘性土層中施工的要求

56、，也能夠處理混合類地層（如含有鵝卵石的砂層等）。但是微型隧道直徑較小，同時采用的又是遠程控制作業(yè)方法，所以對地層的敏感性較大；當(dāng)?shù)貙訔l件變化較快或遇到障礙物時 (如含有大塊孤石和漂石的粘土層)，微型隧道施工則不能進行。和傳統(tǒng)的開挖施工法比較，微型隧道施工法又有它的優(yōu)勢。對于在地下水位較高或具有沉降危險的不穩(wěn)定地層進行開槽施工，必須對地層進行良好的支撐、穩(wěn)定和降水處理，其施工成本是比較高的。§2.4管道的修復(fù)技術(shù)傳統(tǒng)的開挖修復(fù)施工簡單、直接施工成本低，但由于給排水管道的修復(fù)是在城市內(nèi)進行，采用開挖修復(fù)法會對車輛及行人交通造成影響，在施工過程中工人存在較大的安全風(fēng)險，并會對附近商業(yè)活動和

57、附近居民生活、道路壽命、附近設(shè)施等造成影響，甚至造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，種種負(fù)面影響使得開挖修復(fù)法在極不利于給排水管道的修復(fù)，受到來自社會、環(huán)境、經(jīng)濟等各方面的限制。非開挖修復(fù)技術(shù)是在地表不開槽的情況下探測、檢查、鋪設(shè)、更換或修復(fù)各種地下管道的技術(shù)。非開挖修復(fù)技術(shù)對環(huán)境、交通等影響極小，同時施工周期短、綜合成本低、社會效益高，因此被廣泛應(yīng)用于城市給排水管道修復(fù)、油田輸送管道、天然氣輸送管道之中，被各界廣泛關(guān)注和深入研究。目前，全世界有超過五十種非開挖修復(fù)技術(shù)被實際應(yīng)用于管道修復(fù)工程中，給排水管道的非開挖修復(fù)技術(shù)，按使用年限分類有臨時非開挖修復(fù)和長效非開挖修復(fù)；按修復(fù)時機分有搶險型非開挖修復(fù)和預(yù)防型

58、非開挖修復(fù)；按修復(fù)目的分有結(jié)構(gòu)性非開挖修復(fù)、防腐蝕性非開挖修復(fù)和防滲漏非開挖修復(fù)；按修復(fù)位置分有局部非開挖修復(fù)和整體非開挖修復(fù)。在我國，目前通常采用按修復(fù)位置分類的方法， 將非開挖修復(fù)技術(shù)分為局部非開挖修復(fù)和整體非開挖修復(fù)兩種。整體非開挖修復(fù)技術(shù)是一種基于井間整段管的非開挖修復(fù)技術(shù)，采用整體非開挖修復(fù)的方法，可以有效的起到防腐、防滲，增加管道結(jié)構(gòu)強度的目的。整體看來，整體非開挖修復(fù)技術(shù)是當(dāng)前非開挖修復(fù)技術(shù)的主流。整體非開挖修復(fù)技術(shù)修復(fù)后，管道內(nèi)的內(nèi)襯管和舊管之間的結(jié)構(gòu)，可分為自立管、復(fù)合管、雙層管三種構(gòu)造，從而可分為自立管、復(fù)合管、雙層管三種不同的整體非開挖修復(fù)技術(shù)。自立管不用考慮舊管道的強度，而只考慮內(nèi)襯管自身的承受能力，此內(nèi)襯管需要能夠承受外部壓力，要求能夠具有同新管相當(dāng)?shù)哪途枚群拓?fù)載能力。在自立管非開挖修復(fù)設(shè)計時，通常按埋管時管道所隨的荷載來計算并設(shè)計內(nèi)襯管。復(fù)合管整體非開挖修