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)地下管線越來越困難。拖拉管工藝的出現(xiàn)，避免了道路的開挖和對其它地下管線的損壞，同時降低了地下管線施工時對交通、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，分析了在排水管道工程中應(yīng)用存在的問題。關(guān)鍵詞：拖拉管工藝鋪設(shè)管道對雨；污水管排水功能帶來的負(fù)面影響1導(dǎo)向鉆（拖拉管）管道鋪設(shè)過程簡介用導(dǎo)向鉆機安裝管道的方法稱之為導(dǎo)向鉆穿越法（拖拉管）。這是一種非開挖地

2、面就可以在地下快速鋪裝管道的方法。導(dǎo)向鉆進(jìn)的過程是受三維控制的，通過鉆桿的旋轉(zhuǎn)和一個特殊設(shè)計的楔形鉆頭來完成導(dǎo)向孔的曲線鉆進(jìn)（如圖1）。其施工過程為：鉆導(dǎo)向孔啟動鉆機后根據(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，只需將鉆頭朝向設(shè)定鉆進(jìn)的方向，由鉆機向前推進(jìn)到一定距離即可，達(dá)到設(shè)計的偏轉(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。擴孔與回拖當(dāng)鉆孔時由鉆機驅(qū)動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擴器（如圖3所示）?；財U器快速旋轉(zhuǎn)并通過回擴器上的多排高壓泥

3、漿噴嘴沖刷孔壁，使之能夠在拉回鉆桿的同時將鉆孔擴大到所需直徑（有時可能需要進(jìn)行多次擴孔），同時或隨后將需要鋪裝的管線進(jìn)行回拖（圖4）?；赝瞎芫€時產(chǎn)品管線在擴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滑，這樣即減少了回拖阻力，又保護(hù)了管線在回拖時防腐層的磨損。經(jīng)過鉆機多次預(yù)擴孔，最終成孔直徑一般是管徑的1.51.7倍（距離越長擴孔越大、管徑越大擴孔也越大），所以不會損傷防腐層?？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鋪裝。2導(dǎo)向鉆（拖拉管）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，為了避免道路開挖、避免對地下既有管

4、線的損壞及環(huán)境和交通影響，自去年開始拖拉雨、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、污水管總長已達(dá)2.16km，管徑630400mm，埋深27m。其造價（不含井）鉆孔拖拉600800元/m，PE管材（以管徑630mm為例）700800元/m。3導(dǎo)向鉆（拖拉管）工藝用于市政工程存在的問題及建議拖拉管技術(shù)的應(yīng)用確實便捷。道路避免開挖、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，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)計流水坡度下，依

5、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)計與施工誤差管徑1000mm以內(nèi)的不大于10mm。研究拖拉管的工藝和實際操作，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（長距離的拖拉管成型后是一條三維的蛇形曲線）。由于擴孔器自重大，在重力作用下或幾次沖擴孔，軸線必然下沉，更加加大了其弧度，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。問題1弧線的兩端與開挖管的兩端相接，弧線對雨、污水的排放日后就產(chǎn)生了沉積、堵

6、塞，難以清理。問題2由于被拖拉的產(chǎn)品管是懸浮于孔道內(nèi)的，泥漿不會被置換。其間隙之大，久而久之，泥漿會滲透固結(jié)，孔道會坍塌變形，管軸也會隨之改變，所以管軸及管底標(biāo)高將是與原設(shè)計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、入口以外均無法掌握，也沒有驗收標(biāo)準(zhǔn)，按排水工程也難以驗收。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采用的一種暗挖式施工方法。施工時，先以準(zhǔn)備好的頂壓工作坑（井）為出發(fā)點，將管卸入工作坑后，通過傳力頂鐵和導(dǎo)向

7、軌道，用支承于基坑后座上的液壓千斤頂將管壓入土層中，同時挖除并運走管正面的泥土（見圖頂管法施工示意圖）。當(dāng)?shù)谝还?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)捻斄ψ阋钥朔敼軙r產(chǎn)生的阻力，整個頂進(jìn)過程就可循環(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；而且施工時無需挖槽支撐，因而可以加快進(jìn)度，降低造價；特別是采取加氣壓等輔助措施后，能解決穿越江河和各種構(gòu)筑物等特殊環(huán)境下的管道施工，為世界許多國家所采用。近幾十年來，頭部和管節(jié)分開頂進(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)距離越來越長。美國在

8、不用中繼接力環(huán)的情況下,頂進(jìn)距離為588米；聯(lián)邦德國在用中繼接力環(huán)的情況下，創(chuàng)造了1210米的長距離頂管記錄。中國在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)志著中國的頂管技術(shù)的發(fā)展。頂管施工時，頂進(jìn)管除受到橫跨管軸的各種荷載和力的作用外，同時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的形式出現(xiàn)，故管道的結(jié)構(gòu)強度必須按波動荷載疊加后的雙向應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計。頂管法常用鋼筋混凝

9、土管，每節(jié)管的長度為2.53.5米,重量以不超過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)形防水密封圈做防水墊。頂管按挖土方式的不同分為機械開挖頂進(jìn)、擠壓頂進(jìn)、水力機械開挖和人工開挖頂進(jìn)等。頂進(jìn)的施工設(shè)備主要有頂進(jìn)工具管、開挖排泥設(shè)備、中繼接力環(huán)、后座頂進(jìn)設(shè)備等。管道按頂進(jìn)長度分為一般頂管和長距離頂管。一般頂管頂進(jìn)距離通常不超過100米,多數(shù)使用于城市排水工程中，其長度配合窨井間距,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)

10、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)長度，可將工具管和管子分開頂進(jìn)。當(dāng)頂進(jìn)距離增大到頂力達(dá)到最大值時，可增加一個中繼接力環(huán)來接力。它是一個將許多扁千斤頂布置成環(huán)形的移動式頂推設(shè)備，安裝在兩段管道之間，扁千斤頂工作時，后面的管段成了后座，前面的管段向前頂進(jìn)。在長距離頂管中，可將管道分成數(shù)段，段與段之間均設(shè)置中繼接力環(huán),按先后次序逐個啟動,使管道分段頂進(jìn)。這樣就能增長總的管道的頂進(jìn)長度。頂管法施工具有比開槽埋管法對地面干擾小的優(yōu)點，又有能在江河、湖海底下施工的特點，故自70年代起世界各國對頂管施工技術(shù)紛紛進(jìn)行探討和研究，廣泛采用了中繼接力技術(shù)、膨潤土觸變泥漿減摩劑、盾構(gòu)式工具管、機械化全斷面切削開挖設(shè)備、水力機械化排泥、激光導(dǎo)向等技術(shù)和措施，從而使頂管的頂進(jìn)長度和頂進(jìn)速度越來越大，適應(yīng)環(huán)境也日益廣泛。1981年，英國人應(yīng)用仿生學(xué)原理,將蚯蚓前進(jìn)的機理應(yīng)用到頂