頂管施工技術(shù)

頂管施工就是非開(kāi)挖施工方法，是一種不開(kāi)挖或者少開(kāi)挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)。非開(kāi)挖工程技術(shù)徹底解決了管道埋設(shè)施工中對(duì)城市建筑物的破壞和道路交通的堵塞等難題，在穩(wěn)定土層和環(huán)境保護(hù)方面凸顯其優(yōu)勢(shì)。這對(duì)交通繁忙、人口密集、地面建筑物眾多、地下管線復(fù)雜的城市是非常重要的，它將為城市創(chuàng)造一個(gè)潔凈、舒適和美好的環(huán)境。非開(kāi)挖技術(shù)是近幾年才開(kāi)始頻繁使用的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，它涉及的是利用少開(kāi)挖，即工作井與接收井要開(kāi)挖，以及不開(kāi)挖，即管道不開(kāi)挖技術(shù)來(lái)進(jìn)行地下管線的鋪設(shè)或更換，頂管直徑DN800—4500。通過(guò)工作井把要埋設(shè)的管子頂入土內(nèi)，一個(gè)工作井內(nèi)的管子可在地下穿行1500米以上，并且還能曲線穿行，以繞開(kāi)一些地下管線或障礙物。它的技術(shù)要點(diǎn)在于糾正管子在地下延伸的偏差。特別適用于大中型管徑的非開(kāi)挖鋪設(shè)。具有經(jīng)濟(jì)、高效，保護(hù)環(huán)境的綜合功能。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：不開(kāi)挖地面；不拆遷，不破壞地面建筑物；不影響交通；不破壞環(huán)境；施工不受氣候和環(huán)境的影響；不影響管道的段差變形；省時(shí)、高效、安全，綜合造價(jià)低。該技術(shù)在我國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)廣泛用于城市地下給排水管道、天燃?xì)馐凸艿?、通訊電纜等各種管道的非開(kāi)挖鋪設(shè)。它能穿越公路、鐵路、橋梁、高山、河流、海峽和地面任何建筑物。采用該技術(shù)施工，能節(jié)約一大筆征地拆遷費(fèi)用、減少對(duì)環(huán)境污染和道路的堵塞，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1、發(fā)展及工作原理：頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來(lái)的一種地下管道施工方法，它不需要開(kāi)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(jìn)機(jī)從工作井內(nèi)穿過(guò)土層一直推到接收井內(nèi)吊起。與此同時(shí)，也就把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩井之間，以期實(shí)現(xiàn)非開(kāi)挖敷設(shè)地下管道的施工方法。2、分類目前，在頂管施工中最為流行的有三種平衡理論：氣壓平衡、泥水平衡和土壓平衡理論。頂管施工最突出的特點(diǎn)就是適應(yīng)性問(wèn)題。針對(duì)不同的地質(zhì)情況、施工條件和設(shè)計(jì)要求，選用與之適應(yīng)的頂管施工方式，如何正確地選擇頂管機(jī)和配套輔助設(shè)備，對(duì)于頂管施工來(lái)說(shuō)將是非常關(guān)鍵的。3、頂管施工技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展過(guò)程世界上第一個(gè)有據(jù)可查的關(guān)于頂管技術(shù)的記錄是在1892年，最初的頂管施工作業(yè)是在1896～1900年間由美國(guó)北太平洋鐵路公司(NorthernPacificRailroadCompany)完成。我國(guó)頂管施工技術(shù)起步較晚，自從1954年(也有認(rèn)為是1953年的，無(wú)確切記載)在北京進(jìn)行的第一例頂管施工以來(lái)，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)頂管技術(shù)已經(jīng)正好半個(gè)世紀(jì)了，早期發(fā)展較慢，是以人工手掘式為主，設(shè)備非常簡(jiǎn)陋，也無(wú)專門(mén)的從業(yè)人員，直至1964年前后上海首次使用機(jī)械式頂管，上海的一些單位并進(jìn)行了大口徑機(jī)械式頂管的各種試驗(yàn)和相關(guān)的一些理論研究。當(dāng)時(shí)，口徑在2m的鋼筋混凝土管的一次推進(jìn)距離可達(dá)120m，同時(shí)也開(kāi)始利用中繼問(wèn)的相關(guān)技術(shù)。在此以后，又進(jìn)行了多種口徑、不同形式的機(jī)械頂管試驗(yàn)，其中土壓式居多。由于當(dāng)時(shí)的頂管掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)還停留在比較原始的階段，既沒(méi)有完整的設(shè)計(jì)施工理論和工藝作指導(dǎo)，也不考慮具體的地層條件，所以當(dāng)時(shí)的頂管掘進(jìn)機(jī)還不夠完善。土壓式頂管機(jī)當(dāng)時(shí)分為上部出土和下部出土兩種，但都沒(méi)有引入土壓力的概念。其中，也搞了一些水沖頂管的試驗(yàn)。1967年前后，上海已研制成功人不必進(jìn)入管子的小口徑遙控土壓式機(jī)械頂管機(jī)，口徑有700mm-1050mm多種規(guī)格。在他們的施工實(shí)例中，有穿過(guò)鐵路、公路的，也有在一般道路下施工的。這些掘進(jìn)機(jī)，全部是全斷面切削，采用皮帶輸送機(jī)出土。同時(shí)，已采用了液壓糾偏系統(tǒng)，并且糾偏油缸伸出的長(zhǎng)度已用數(shù)字顯示。1978年前后，上海又研制成功適用于軟粘土和淤泥質(zhì)粘土的擠壓法頂管，這種方法要求的覆土厚度較大(大于2倍的管外徑)，但施工效率比普通手掘式頂管提高1倍以上。上世紀(jì)80年代以來(lái)發(fā)展更為迅速，頂管施工技術(shù)無(wú)論在理論上，還是在施工工藝方面，都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。1984年前后，我國(guó)的北京、上海、南京等地先后開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的機(jī)械式頂管設(shè)備，使我國(guó)的頂管技術(shù)上了一個(gè)新臺(tái)階。尤其是在上海市政公司引進(jìn)了日本伊勢(shì)機(jī)(ISEKI)公司的800mm直徑的Telemale頂管掘進(jìn)機(jī)之后，國(guó)外的頂管理論、施工技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)也進(jìn)入中國(guó)，如土壓平衡理論、泥水平頂管的各種試驗(yàn)和相關(guān)的一些理論研究。當(dāng)時(shí)，口徑在2m的鋼筋混凝土管的一次推進(jìn)距離可達(dá)120m，后在1988和1992年研制成功我國(guó)第一臺(tái)多刀盤(pán)土壓平衡掘進(jìn)機(jī)(DN2720mm)和第一臺(tái)加泥式土壓平衡式掘進(jìn)機(jī)(DN1440mm)，均取得了較令人滿意的效果。與此同時(shí)，對(duì)頂管技術(shù)的理論研究的關(guān)注逐年增強(qiáng)，開(kāi)始出現(xiàn)了比較專業(yè)的技術(shù)人員，90年代后，以當(dāng)時(shí)的頂管掘進(jìn)機(jī)還不夠完善。土壓式頂管機(jī)當(dāng)時(shí)分為上部出土和下部出土兩種，但都沒(méi)有引入土壓力的概念。2000年后，同濟(jì)大學(xué)等高校對(duì)頂管技術(shù)方面進(jìn)行了不少專項(xiàng)課題研究，也取到了不少成果。在1998年，中國(guó)非開(kāi)挖技術(shù)協(xié)會(huì)成立，標(biāo)志著我國(guó)的頂管行業(yè)開(kāi)始進(jìn)入規(guī)范化發(fā)展。2002年中國(guó)非開(kāi)挖技術(shù)協(xié)會(huì)批準(zhǔn)成立北京、上海、廣州和武漢四個(gè)非開(kāi)挖技術(shù)研究中心，非開(kāi)挖管線技術(shù)列入科技的研究進(jìn)一步深入。3頂管技術(shù)在我國(guó)的現(xiàn)狀與存在問(wèn)題3．1現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，頂管技術(shù)在我國(guó)已得到大量地實(shí)際工程應(yīng)用，且保持著高速的增長(zhǎng)勢(shì)頭，無(wú)論在技術(shù)上、頂管設(shè)備還是施工工藝上取得了很大的進(jìn)步，在某些方面甚至達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。2001年上海隧道股份有限公司在江蘇省常州完成了長(zhǎng)2050m、直徑2m的鋼筋水泥管頂管工程，是目前已完成的我國(guó)最長(zhǎng)的頂管工程。2001年8月～12月嘉興市污水處理排海工程一次頂進(jìn)2050m超長(zhǎng)距離鋼筋混凝土頂管，由于選擇了合理的頂管機(jī)具型式、成功地解決了減阻泥漿運(yùn)用和軸線控制等技術(shù)難題，用約5個(gè)月完成全部頂進(jìn)施工，創(chuàng)造了新的頂管施工記錄。全長(zhǎng)3600m、管徑為1.8米的鋼管從23至25米深的地下于2002年9月成功橫穿黃河，無(wú)論從頂進(jìn)長(zhǎng)度、埋深、地質(zhì)條件，還是鋼管直徑在國(guó)內(nèi)尚屬首次。其中最長(zhǎng)的一段位于黃河主河床上，長(zhǎng)達(dá)1259米，還要穿越較厚的礫砂層與黃河主河槽，既是我國(guó)西氣東輸項(xiàng)目的關(guān)鍵工程，也是目前世界上復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑鋼管一次性頂進(jìn)距離最長(zhǎng)的頂管工程。2001年的上虞市污水處理工程中，玻璃纖維夾砂管首次成功地應(yīng)用于頂管。2008年在無(wú)錫長(zhǎng)江引水工程中中鐵十局十公司采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備直徑2200mm鋼管雙管同步頂進(jìn)2500米。以上工程均標(biāo)志著我國(guó)的頂管施工水平達(dá)到一個(gè)新的高度，與世界先進(jìn)水平日益靠近。然而與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，如日本、德國(guó)等先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備及施工技術(shù)水平相比，我國(guó)仍然有著顯著的差距。3．2存在問(wèn)題懂頂管技術(shù)敏在我國(guó)的存在朗的主要問(wèn)題是器，機(jī)械設(shè)備技爹術(shù)比較落雞后矮嬌，地區(qū)差異明蒙顯，水平參差擇不齊，缺乏規(guī)佳范化，人才不凡足，尚待進(jìn)一刊步宣傳推廣。秒目前而言，對(duì)監(jiān)頂管機(jī)械設(shè)備痕我國(guó)主要依賴葬于進(jìn)口，雖然健國(guó)內(nèi)也有生產(chǎn)田企業(yè)，但技術(shù)慕仍落后于國(guó)際考先倉(cāng)押進(jìn)水平，掘進(jìn)隊(duì)機(jī)型號(hào)種類不騰足以適應(yīng)工程累需要，我國(guó)尚生無(wú)適纏于枯辮中強(qiáng)度巖層以浴上的巖盤(pán)掘進(jìn)郵機(jī)，適應(yīng)土質(zhì)虛范圍不寬，且引耐用性、機(jī)械在化商陡、自動(dòng)化水平羨不夠笑。黃訴從地域上說(shuō)，躁頂管技術(shù)的發(fā)煉展與我國(guó)地域申經(jīng)濟(jì)水平相適掀應(yīng)，我國(guó)東部截的頂管技術(shù)發(fā)脾展水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高策于中西部地區(qū)匯，僅廣東、上以海、浙江、江敏蘇和山東五省蹈市就占到了非且開(kāi)挖鋪管工作碑量保的主7榮5扯％。而西部地賭區(qū)僅在西氣東呈輸項(xiàng)目下有為躁數(shù)不多的頂管齊穿越工程，中孩西部地區(qū)與東肥部沿海地區(qū)差注距非常顯著?；痦敼苁┕ぜ夹g(shù)蠟在城市之間的催發(fā)展不平衡，妙在虛上暑秋海，北京、廣鉆州等大城市技份術(shù)水平比較高朝，應(yīng)用比較普候遍，但在中小嗎城市應(yīng)用較少擱，在中西部地條區(qū)的城市應(yīng)用械更少。在同一槽城市發(fā)展也不央平衡，據(jù)廣州嘆市建口委佩2004書(shū)遲年對(duì)廣州市頂徒管現(xiàn)狀的有關(guān)撕調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該型市的頂管技術(shù)型發(fā)展極不平衡奇，機(jī)械化的頂拆管施工不很多護(hù)，手?jǐn)z掘卡借式頂管仍占最繡大比例，對(duì)頂塌管施工技術(shù)的蹤采用不積極，峰往往不是管線攪鋪設(shè)的首選，煤被看作是無(wú)法安開(kāi)挖扒的仔倉(cāng)無(wú)奈之舉。不徑同施工企業(yè)的缸施工水平也不擋平衡，有些還恰處在比較原始騰的階段，也有壘一些應(yīng)用失敗掃的工面程登我，會(huì)未客觀上阻礙了低頂管技術(shù)的推久廣發(fā)展前。寬戲影響頂管技術(shù)腿應(yīng)用的另一個(gè)獻(xiàn)因素是，行業(yè)校規(guī)范化不夠，浪存在同行低水宮平惡性競(jìng)爭(zhēng)的妥現(xiàn)勸象掘案，專業(yè)人才缺港乏儲(chǔ)憐，現(xiàn)有的從業(yè)膏人員大多是從刺事一各般城抱的土木工程施紛工中轉(zhuǎn)化而來(lái)帆，缺少專業(yè)訓(xùn)唉練。今后仍需效加抬強(qiáng)約疊管理，努力推蛾廣先進(jìn)技術(shù)，飾提高施工水平奇和改善施工工繼藝敗將。確發(fā)領(lǐng)異4圓、獵范頂管技術(shù)發(fā)展渣方自向城惕隨著我國(guó)捷經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定葉地增長(zhǎng)，城市喚化進(jìn)程的進(jìn)一底步加快，我國(guó)遭的地下管線的電需求量也在逐葵年增加。加之木人們對(duì)環(huán)境保滾護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)芝頂管技術(shù)將在拌我國(guó)地下管線跟的施工中起到菌越來(lái)越重要的蹲地位和涼作劃焦用。非開(kāi)挖技勾術(shù)的發(fā)展必將蹲向規(guī)?；?、規(guī)鉗范采化跨品、國(guó)際化的方維向發(fā)展徐。鄉(xiāng)妨在我國(guó)經(jīng)波濟(jì)高速增長(zhǎng)的捏支持下，頂管店技術(shù)的發(fā)展將邊面臨前所未有萌的機(jī)遇，在加潤(rùn)快引進(jìn)國(guó)外先爐進(jìn)技術(shù)的基本擦上，努力消化披創(chuàng)新，加強(qiáng)研驕發(fā)和人才培養(yǎng)梁，猶猴其前景是非常鴨樂(lè)觀的。縱觀迅國(guó)內(nèi)外頂管技盆術(shù)的發(fā)展，發(fā)軌展方向?qū)⑹嵌喟稍投鄻踊?。統(tǒng)慈在頂管直徑方攜面，除了向大俘口徑管的頂進(jìn)袋發(fā)展以外，也叉向小口徑管的茶頂進(jìn)發(fā)展。目嗎前頂管技術(shù)最形小頂進(jìn)管的口奏徑只有舊75mm趁，最大的已達(dá)日到遇5m句(嗽德拆國(guó)熟)周，大口徑頂管顧有取代小型盾搞構(gòu)的趨勢(shì)。在圾適應(yīng)性方面，到發(fā)展寬范圍、撤全土質(zhì)型頂管悶機(jī)是必然趨勢(shì)屯，適應(yīng)范圍將允大為西延伸，蹈從滲N叨值為極小的土塑到折N箭狂值為五十多的單礫石，直至軸范壓強(qiáng)度達(dá)兩新百呼MP待a悶的巖石。將微獅電子技術(shù)、工總業(yè)傳感技術(shù)、直實(shí)時(shí)控制技術(shù)島和現(xiàn)代化控制謠理論與機(jī)械、蔥液壓技術(shù)綜合茄運(yùn)用于頂管機(jī)踏械上是頂管技樣術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)熊。數(shù)字化、信烈息化、智能型日頂管機(jī)的研制戰(zhàn)將得到更多的侵關(guān)注，糾偏精渡度、自動(dòng)化程君度也將得到大江力提高。在不飼久的將來(lái)，一占些全自動(dòng)、高閥精度的掘進(jìn)機(jī)鹿會(huì)成為施工機(jī)害械的主流。頂盜管的用途隨著提相關(guān)技術(shù)的發(fā)虎展也將繼續(xù)特?cái)U(kuò)策權(quán)，從目前的主勾要用于管道鋪膽設(shè)將發(fā)展為管皂道鋪設(shè)、涵頂壘進(jìn)、地下人行屈通道管棚式施勸工等多用途型明。鎮(zhèn)烘現(xiàn)在的頂管截百面形狀基本上絹都是圓形，今議后的發(fā)展趨勢(shì)株是圓形、矩形碎、圓拱形、多拳邊形等，以適咬應(yīng)箱涵頂進(jìn)等擺各種工程的需困要，故截面形就狀多元化是必揉然趨勢(shì)。目前鄭的頂管施工形胡式主要為土壓寒式、泥水加壓乓式，以后的發(fā)釀?wù)箤⒃谶M(jìn)一步鼻吸收國(guó)外技術(shù)奮的基礎(chǔ)上，應(yīng)碗用管套式、氣骨泡式等等各種燃形式的頂管施油工技術(shù)。隨著疤高精度長(zhǎng)距離傻測(cè)量技術(shù)進(jìn)一榨步的發(fā)展應(yīng)運(yùn)釋，通風(fēng)系統(tǒng)的桿完善，中繼間孟技術(shù)、注漿減拼摩技術(shù)的進(jìn)步冶，排渣系統(tǒng)的評(píng)發(fā)展、刀盤(pán)切系削系統(tǒng)、推進(jìn)束系統(tǒng)、出土輸宿送系統(tǒng)、供電五液壓系統(tǒng)、監(jiān)陡控系統(tǒng)、測(cè)量瓣導(dǎo)向薦