拖拉管和頂管

1、拖拉管和頂管關(guān)于導(dǎo)向鉆（拖拉管）管道鋪設(shè)工藝用于排水工程的研究關(guān)于導(dǎo)向鉆 （拖拉管） 管道鋪設(shè)工藝用于排水工程的研究摘要：在城市道路上和交叉口埋設(shè)地下管線越來(lái)越困難。拖拉管工藝的出現(xiàn)， 避免了道路的開(kāi)挖和對(duì)其它地下管線的損壞， 同時(shí)降低了地下管線施工時(shí)對(duì)交 通、環(huán)境的影響得到，但是，這一新工藝的出現(xiàn)應(yīng)有其背景和適用范圍，對(duì)重 力流的雨、污水管因排水坡度要求嚴(yán)格而能否應(yīng)用值得探討，本文介紹了拖拉 管工藝的特點(diǎn)，分析了在排水管道工程中應(yīng)用存在的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：拖拉管工藝鋪設(shè)管道對(duì)雨；污水管排水功能帶來(lái)的負(fù)面影響 1?導(dǎo)向鉆（拖拉管）管道鋪設(shè)過(guò)程簡(jiǎn)介 用導(dǎo)向鉆機(jī)安裝管道的方法稱之為導(dǎo)向鉆穿越法（拖拉管

2、） 。這是一種非開(kāi)挖 地面就可以在地下快速鋪裝管道的方法。導(dǎo)向鉆進(jìn)的過(guò)程是受三維控制的， 通過(guò)鉆桿的旋轉(zhuǎn)和一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的楔形鉆頭 來(lái)完成導(dǎo)向孔的曲線鉆進(jìn)（如圖 1）。其施工過(guò)程為： ?鉆導(dǎo)向孔 啟動(dòng)鉆機(jī)后根據(jù)設(shè)定的鉆進(jìn)路徑和定位儀的指示向前推進(jìn)旋轉(zhuǎn)的鉆頭， 需要改 變方向時(shí)，只需將鉆頭朝向設(shè)定鉆進(jìn)的方向， 由鉆機(jī)向前推進(jìn)到一定距離即可， 達(dá)到設(shè)計(jì)的偏轉(zhuǎn)角度后，即可再旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。一般只有在需要糾正方向時(shí)才停止 旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)后，成孔的軸線為三維蛇形曲線，如圖 2?所示。 ?擴(kuò)孔與回拖當(dāng)鉆孔時(shí)由鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)裝著楔形鉆頭的鉆桿從地面鉆入， 再按預(yù)定的方向抵達(dá)目 的地后，卸下鉆頭換上適當(dāng)尺寸的特殊類型的回?cái)U(kuò)

3、器（如圖3?所示）。回?cái)U(kuò)器快速旋轉(zhuǎn)并通過(guò)回?cái)U(kuò)器上的多排高壓泥漿噴嘴沖刷孔壁， 使之能夠在拉回鉆桿 的同時(shí)將鉆孔擴(kuò)大到所需直徑（有時(shí)可能需要進(jìn)行多次擴(kuò)孔） ，同時(shí)或隨后將 需要鋪裝的管線進(jìn)行回拖（圖 4）。回拖管線時(shí)產(chǎn)品管線在擴(kuò)好孔的孔中是處于懸浮狀態(tài)， 管壁四周與孔洞之間由 泥漿潤(rùn)滑，這樣即減少了回拖阻力，又保護(hù)了管線在回拖時(shí)防腐層的磨損。經(jīng) 過(guò)鉆機(jī)多次預(yù)擴(kuò)孔，最終成孔直徑一般是管徑的 1.51.7 倍（距離越長(zhǎng)擴(kuò)孔越 大、管徑越大擴(kuò)孔也越大） ，所以不會(huì)損傷防腐層?？砂惭b管道的直徑最大可 達(dá) 1m。 ?適用管材適用管材不僅有PE?管、PVC?管，另外鋼管也可以使用該法來(lái)鋪裝。2?導(dǎo)向鉆（拖拉

4、管）工藝在市政工程的應(yīng)用 近年嘉興市區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及道路改造迅猛，為了避免道路開(kāi)挖、避免對(duì)地下 既有管線的損壞及環(huán)境和交通影響，自去年開(kāi)始拖拉雨、污水管及通訊管在道 路及交叉口已多次應(yīng)用。在主干道路及道路交叉口被拖拉的雨、污水管總長(zhǎng)已達(dá)2.16?km,管徑630?400?mm埋深2?7?m其造價(jià)（不含井）鉆孔拖拉600?800元/m，PE?管材（以管徑 630?mm?為例）700?800況/m。3?導(dǎo)向鉆（拖拉管）工藝用于市政工程存在的問(wèn)題及建議 拖拉管技術(shù)的應(yīng)用確實(shí)便捷。道路避免開(kāi)挖、施工方便、工期快、交通、環(huán)境 影響小等，但是雨、污水管與通訊管不同，其管徑，通訊管線細(xì)小，雨、污水 管粗大，

5、其功能，雨、污水管排放液體，受標(biāo)高和坡度的控制，要求嚴(yán)格。目前，被拖拉的雨、污水管都是重力管。 雨、污水是在管道的設(shè)計(jì)流水坡度下， 依靠重力由高向低自行流淌排放。規(guī)范規(guī)定管底標(biāo)高設(shè)計(jì)與施工誤差管徑 1000?mm?以內(nèi)的不大于10?mm。研究拖拉管的工藝和實(shí)際操作，由于鉆桿和被拖拉的產(chǎn)品管具有一定的剛度， 被拖拉的產(chǎn)品管從地面到地下以及鉆桿的退出其軌跡是一條平滑的弧線， 因此， 被設(shè)定的鉆進(jìn)線是一條弧線（如圖 5）。因此，道路交叉口兩端距離短，拖拉管線成型后是一條弧線（長(zhǎng)距離的拖拉管 成型后是一條三維的蛇形曲線） 。由于擴(kuò)孔器自重大，在重力作用下或幾次沖 擴(kuò)孔，軸線必然下沉，更加加大了其弧度，

6、地質(zhì)情況的變化泥漿的沖力難以掌 握。在交叉口，距離越小弧度越大，埋深越大弧度越大。問(wèn)題 1弧線的兩端與開(kāi)挖管的兩端相接，弧線對(duì)雨、污水的排放日后就產(chǎn)生了沉積、 堵塞，難以清理。問(wèn)題 2由于被拖拉的產(chǎn)品管是懸浮于孔道內(nèi)的，泥漿不會(huì)被置換。其間隙之大，久而久之，泥漿會(huì)滲透固結(jié)，孔道會(huì)坍塌變形，管軸也會(huì)隨之改變，所以管軸及管底標(biāo)高將是與原設(shè)計(jì)完全不同的管軸與標(biāo)高，最終將造成管道的排放不暢、沉 積、堵塞，路面也可能隨之沉陷。問(wèn)題 3拖拉完工的雨、污水管其軸線、坡度、管內(nèi)底標(biāo)高除暴露的出、入口以外均無(wú) 法掌握，也沒(méi)有驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，按排水工程也難以驗(yàn)收。因此，拖拉管能否在城市道路雨、污水管中進(jìn)行應(yīng)用值得探討頂

7、管法隧道或地下管道穿越鐵路、道路、河流或建筑物等各種障礙物時(shí)采用的一種 暗挖式施工方法。施工時(shí)，先以準(zhǔn)備好的頂壓工作坑（井）為出發(fā)點(diǎn)，將管卸 入工作坑后，通過(guò)傳力頂鐵和導(dǎo)向軌道，用支承于基坑后座上的液壓千斤頂將 管壓入土層中，同時(shí)挖除并運(yùn)走管正面的泥土 （見(jiàn)圖頂管法施工示意圖1）。當(dāng) 第一節(jié)管全部頂入土層后，接著將第二節(jié)管接在后面繼續(xù)頂進(jìn)， 只要千斤頂?shù)?頂力足以克服頂管時(shí)產(chǎn)生的阻力，整個(gè)頂進(jìn)過(guò)程就可循環(huán)重復(fù)進(jìn)行。由于預(yù)管 法中的管既是在土中掘進(jìn)時(shí)的空間支護(hù)， 又是最后的建筑構(gòu)件，故具有雙重作 用的優(yōu)點(diǎn)；而且施工時(shí)無(wú)需挖槽支撐，因而可以加快進(jìn)度，降低造價(jià)；特別是 采取加氣壓等輔助措施后，能解決

8、穿越江河和各種構(gòu)筑物等特殊環(huán)境下的管道 施工，為世界許多國(guó)家所采用。近幾十年來(lái)，頭部和管節(jié)分開(kāi)頂進(jìn)的盾構(gòu)式工 具管的出現(xiàn)，中繼接力技術(shù)的形成，促進(jìn)了頂管法施工技術(shù)的應(yīng)用，使頂進(jìn)距 離越來(lái)越長(zhǎng)。美國(guó)在不用中繼接力環(huán)的情況下 ，頂進(jìn)距離為 588米；聯(lián)邦德國(guó) 在用中繼接力環(huán)的情況下，創(chuàng)造了 1210米的長(zhǎng)距離頂管記錄。中國(guó)在 1981 年4月完成的穿越浙江省甬江的頂管工程，直徑為2.6米，采用5只中繼接力環(huán)， 單向頂進(jìn)581米,終點(diǎn)偏位上下、左右均小于1厘米。70年代在上海金山石油 化工總廠海永取水口及污水排水口工程中，采用了垂直頂進(jìn)管道的方法，在杭州灣內(nèi)修建了進(jìn)、排水口工程，標(biāo)志著中國(guó)的頂管技術(shù)

9、的發(fā)展。頂管施工時(shí)，頂進(jìn)管除受到橫跨管軸的各種荷載和力的作用外，同時(shí)又受到 管軸方向具有偏心度的頂力作用，這些荷載和力都以波動(dòng)的形式出現(xiàn)，故管道 的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須按波動(dòng)荷載疊加后的雙向應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。頂管法常用鋼筋混凝土管，每節(jié)管的長(zhǎng)度為2.53.5米,重量以不超過(guò)10噸為宜。頂管接頭一般采用帶有鋼外套環(huán)的平接式， 外套環(huán)可以固定在管的一端， 也可以不固定。接頭之間用環(huán)形防水密圭寸圈做防水墊。頂管按挖土方式的不同分為機(jī)械開(kāi)挖頂進(jìn)、擠壓頂進(jìn)、水力機(jī)械開(kāi)挖和人工 開(kāi)挖頂進(jìn)等。頂進(jìn)的施工設(shè)備主要有頂進(jìn)工具管、開(kāi)挖排泥設(shè)備、中繼接力環(huán)、 后座頂進(jìn)設(shè)備等。管道按頂進(jìn)長(zhǎng)度分為一般頂管和長(zhǎng)距離頂管。一般頂管

10、頂進(jìn)距離通常不超過(guò) 100米，多數(shù)使用于城市排水工程中，其長(zhǎng)度配合窨井間距，每50米左右設(shè)一工 作坑，頂通后在工作坑內(nèi)砌筑窨井。長(zhǎng)距離頂管在穿越江河或通入湖海底下的 施工中，頂進(jìn)距離長(zhǎng)達(dá)數(shù)百米，要采取中繼接力、管外減阻，以及靈活控制導(dǎo)向 的頂進(jìn)工具管（頂頭）等技術(shù)措施。頂進(jìn)工具管安裝在管道的前端，起導(dǎo)向出 土作用。為了減少總頂力，增加頂進(jìn)長(zhǎng)度，可將工具管和管子分開(kāi)頂進(jìn)。當(dāng)頂 進(jìn)距離增大到頂力達(dá)到最大值時(shí)， 可增加一個(gè)中繼接力環(huán)來(lái)接力。它是一個(gè)將 許多扁千斤頂布置成環(huán)形的移動(dòng)式頂推設(shè)備，安裝在兩段管道之間，扁千斤頂工作時(shí)，后面的管段成了后座，前面的管段向前頂進(jìn)。在長(zhǎng)距離頂管中，可將 管道分成數(shù)段，段與段之間均設(shè)置中繼接力環(huán)，按先后次序逐個(gè)啟動(dòng)，使管道分 段頂進(jìn)。這樣就能增長(zhǎng)總的管道的頂進(jìn)長(zhǎng)度。頂管法施工具有比開(kāi)槽埋管法對(duì)地面干擾小的優(yōu)點(diǎn)，又有能在江河、湖海底 下施工的特點(diǎn)，故自 70 年代起世界各國(guó)對(duì)頂管施工技術(shù)紛紛進(jìn)行探討和研究， 廣泛采用了中繼接力技術(shù)、膨潤(rùn)土觸變泥漿減摩劑、盾構(gòu)式工具管、機(jī)械化全 斷面切削開(kāi)挖設(shè)備、水力機(jī)械化排泥、激光導(dǎo)向等技術(shù)和措施，從而使頂管的 頂進(jìn)長(zhǎng)度和頂進(jìn)速度越來(lái)越大，適應(yīng)環(huán)境也日益廣泛。1981 年，英國(guó)人應(yīng)用仿生學(xué)原理，將蚯蚓前進(jìn)的機(jī)理應(yīng)用