主流非施工開(kāi)挖技術(shù)

主流非開(kāi)挖施工技術(shù)時(shí)慧敏2014年3月10日1主流非開(kāi)挖施工技術(shù)2含義：非開(kāi)挖是指在地表無(wú)需挖槽或以最小開(kāi)挖量的條件下進(jìn)行各種地下管線的鋪設(shè)、更換或修復(fù)的一種施工新技術(shù)。它也包括一些有關(guān)的技術(shù)，例如：現(xiàn)場(chǎng)勘察、現(xiàn)有地下管線的探測(cè)和檢測(cè)。背景：60年代初，在西方興旺國(guó)家興起。90年代傳入中國(guó)，目前被廣泛應(yīng)用于給水、排水、電力、通信、燃?xì)獾阮I(lǐng)域的新管道建設(shè)和舊管道修復(fù)，也可以應(yīng)用于文物、古建筑的保護(hù)等方面。與其它技術(shù)相比，起步較晚。但最近20多年，開(kāi)展突飛猛進(jìn)。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)3優(yōu)點(diǎn)：

管線施工時(shí)無(wú)需對(duì)路面和地表“開(kāi)膛破肚”，解決了阻斷交通、破壞環(huán)境、影響居民正常生活和工作秩序的難題；

有很大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益：能節(jié)約一大筆征地拆遷費(fèi)用，減少動(dòng)遷用房，縮短管線長(zhǎng)度。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)4分類(lèi)：按新管道施工、管道更新、管道修復(fù)分類(lèi)，見(jiàn)下表1-3。施工方法典型應(yīng)用常用管材類(lèi)型頂管法各種大口徑管道、穿越孔混凝土、鋼、鑄鐵微型隧道法小口徑管道、管棚、穿越孔混凝土、鋼、鑄鐵水平定向鉆進(jìn)長(zhǎng)穿越孔、水平環(huán)境井鋼、塑料水平螺旋鉆進(jìn)鋼套管、穿越孔鋼套管水平頂推鉆進(jìn)壓力管道、鋼套管鋼、混凝土水平回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鋼套管、穿越孔、水平降水井鋼套管沖擊矛法壓力管道、電纜線、穿越孔鋼、塑料夯管法鋼套管、穿越孔、管棚、打入樁鋼套管潛孔錘施工法穿越孔銅管、混凝土管表1：新管道施工技術(shù)主流非開(kāi)挖施工技術(shù)5表2：管道更新技術(shù)施工方法典型應(yīng)用常用管材類(lèi)型爆管法各種重力和壓力管道PE、PP、PVC、GRP脹管法各種重力和壓力管道PE、PP、PVC、GRP吃管法各種重力和壓力管道PE、PP、PVC、GRP主流非開(kāi)挖施工技術(shù)6表3：管道修復(fù)技術(shù)施工方法典型應(yīng)用常用管材類(lèi)型傳統(tǒng)的內(nèi)襯法各種重力和壓力管道PE、PP、PVC、GRP改進(jìn)的內(nèi)襯法各種重力和壓力管道HDPE、PVC、MDPE軟襯法各種重力和壓力管道樹(shù)脂+纖維纏繞法各種重力管道PE、PVC、PP、PVDF噴涂法各種重力和壓力管道水泥漿、樹(shù)脂灌漿法各種重力和壓力管道水泥漿、樹(shù)脂主流非開(kāi)挖施工技術(shù)7詳細(xì)介紹：1.定向鉆進(jìn)鋪管法主流非開(kāi)挖施工技術(shù)8根本原理：按預(yù)先設(shè)定的地下鋪管軌跡鉆一個(gè)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(kuò)孔器回拉擴(kuò)孔，當(dāng)擴(kuò)孔至尺寸要求后，在擴(kuò)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。圖1：定向鉆進(jìn)鋪管示意圖主流非開(kāi)挖施工技術(shù)9施工順序：

地質(zhì)勘探：了解有關(guān)地層和地下水的情況，為選擇鉆進(jìn)方法和配制鉆液提供依據(jù)。

規(guī)劃和設(shè)計(jì)鉆孔軌跡：導(dǎo)向孔軌跡設(shè)計(jì)是否合理對(duì)管線施工能否

成功至關(guān)重要。

配制鉆液：鉆液具有冷卻鉆頭、潤(rùn)滑鉆具、懸浮和攜帶鉆屑，使混合后的鉆屑成為流動(dòng)的泥漿順利地排出孔外，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。鉆液的品質(zhì)越好,與鉆屑混合越適當(dāng)。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)10鉆先導(dǎo)孔：在地面導(dǎo)航儀引導(dǎo)下，按預(yù)先設(shè)計(jì)的鋪管線路，由鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)帶鍥型鉆頭的鉆桿，從A點(diǎn)到B點(diǎn)〔見(jiàn)圖1〕鉆一個(gè)與設(shè)計(jì)軌跡盡量吻合的導(dǎo)向孔〔平面誤差100毫米〕。回拉擴(kuò)孔：導(dǎo)向孔鉆成孔后，卸下鉆頭，換上回?cái)U(kuò)鉆頭，使在拉回鉆桿的同時(shí)，將鉆孔擴(kuò)大到所需尺寸?；乩伖埽簲U(kuò)孔完畢，在拖管坑一端的鉆桿上再裝擴(kuò)孔器,與管前端萬(wàn)向接、特制拖頭等連接牢固，啟動(dòng)導(dǎo)向鉆機(jī)回拉鉆桿進(jìn)行拖管，將預(yù)埋管線拖入孔內(nèi)，完成鋪管工作。管端處理：拖管結(jié)束后，采用挖掘機(jī)將擴(kuò)孔器及管前端挖出，撤除擴(kuò)孔器及萬(wàn)向接，處理造斜段，恢復(fù)路面，清場(chǎng)。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)11施工優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)向儀導(dǎo)向，快速高效準(zhǔn)確；鉆孔方向易控制，施工場(chǎng)地要求簡(jiǎn)單；導(dǎo)向探測(cè)與管線探測(cè)相結(jié)合，能有效調(diào)整鉆頭，避開(kāi)管線，適合復(fù)雜地層條件下施工。適用范圍：

用于鋪設(shè)電力、通信、煤氣和自來(lái)水管線，鋪管直徑、長(zhǎng)度和材料范圍較寬，適合1000mm以下管徑，主要有PE管鋪設(shè)和鋼管鋪設(shè)。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)12本卷須知：施工前應(yīng)掌握施工位置的地質(zhì)狀況，選擇適當(dāng)結(jié)構(gòu)的鉆頭；仔細(xì)清查鉆進(jìn)軌跡中的地下管線情況，掌握地下管線的埋深、管線類(lèi)型和管線材料，根據(jù)實(shí)際情況編制施工方案；導(dǎo)向孔施工前應(yīng)對(duì)導(dǎo)向儀進(jìn)行標(biāo)定或復(fù)檢，以保證探頭精度；導(dǎo)向孔每3米測(cè)一次深度，如發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)調(diào)整，以確保導(dǎo)向孔偏差在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)；拖拉管線前應(yīng)作好平安輔助工作，特別是拖拉非金屬管線時(shí)，防止損傷管材；管線拖拉完畢后，應(yīng)按管道試壓規(guī)程進(jìn)行試壓，驗(yàn)收合格前方可進(jìn)行管道接駁。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)132.氣動(dòng)矛鋪管法根本原理：氣動(dòng)矛在壓縮空氣作用下，矛體內(nèi)的活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不斷沖擊矛頭，矛頭在土層中擠壓周?chē)馏w，形成鉆孔并帶動(dòng)矛體前進(jìn)。形成鉆孔后可以直接將待鋪管道拉入，也可通過(guò)拉擴(kuò)法將鉆孔擴(kuò)大，以便鋪設(shè)更大直徑的管道。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)14氣動(dòng)矛：由鋼質(zhì)外套(矛體)、活塞和配氣裝置組成。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)15優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，不要求較高的專(zhuān)業(yè)技術(shù)；投資少，施工本錢(qián)低；對(duì)地表干擾少。缺點(diǎn)：地層條件變化或遇到障礙物時(shí)易偏離設(shè)計(jì)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。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)16適用范圍：適用于短距離〔一般在40m以?xún)?nèi)〕、小直徑管道的鋪設(shè)；適用于不含水的均質(zhì)地層，如粘土、亞粘土等；可鋪設(shè)PE管、PVC管和鋼管。視頻:氣動(dòng)矛非開(kāi)挖鋪管主流非開(kāi)挖施工技術(shù)173.頂管鋪管法主流非開(kāi)挖施工技術(shù)18根本原理：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。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)，這樣將一節(jié)節(jié)管子頂入，作好接口，建成涵管。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)19施工設(shè)備：頂進(jìn)設(shè)備、掘進(jìn)機(jī)〔工具管〕、中繼環(huán)、工程管、排土設(shè)備等五局部組成?！仓欣^環(huán)就是頂管施工中的中繼間，用于長(zhǎng)距離頂管。在管節(jié)中間加N個(gè)小千斤頂，分段頂進(jìn)來(lái)減少頂進(jìn)的阻力。〕主頂設(shè)備安裝圖主流非開(kāi)挖施工技術(shù)20類(lèi)型：長(zhǎng)大距離頂管：普通頂管一般距離≤100m，無(wú)中繼環(huán)〔現(xiàn)在某些專(zhuān)家認(rèn)為可能提高到300m〕；長(zhǎng)距離頂管﹥100m；長(zhǎng)大距離﹥1000m。大管徑頂管：過(guò)去一般認(rèn)為頂管最大直徑為3m?，F(xiàn)在日本、德國(guó)等國(guó)頂管管徑可達(dá)4～5m。微型管頂管：過(guò)去頂管管徑一般≥300mm，目前最小可達(dá)75mm。曲線頂管：S形曲線、水平與垂直兼有曲線、小曲率半徑曲線。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)21施工特點(diǎn)：適用于軟土或富水軟土層；可穿越公路、鐵路、河流、地面建筑物進(jìn)行地下管道施工，無(wú)需明挖土方，對(duì)地面影響??；設(shè)備少、工序簡(jiǎn)單、工期短、造價(jià)低、速度快；大直徑、超長(zhǎng)頂進(jìn)，糾偏困難；可以在很深的地下鋪設(shè)管道。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)224.盾構(gòu)鋪管法盾構(gòu)鋪管法是指用盾構(gòu)進(jìn)行隧道開(kāi)挖、襯砌等作業(yè)的施工方法。盾構(gòu)簡(jiǎn)介：盾構(gòu)是一種帶有護(hù)罩的專(zhuān)用設(shè)備，尾部已裝好的襯砌塊作為支點(diǎn)，向前推進(jìn)，用刀盤(pán)切割土體，同時(shí)排土和拼裝后面的預(yù)制混凝土襯砌塊。既是施工機(jī)具，也是一種臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)。包括三局部：前部的切口環(huán)、中部的支撐環(huán)以及后部的盾尾。大多數(shù)盾構(gòu)的形狀為圓形，也有橢圓形、半圓形、馬蹄形及箱形等其他形式。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)23復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)主流非開(kāi)挖施工技術(shù)24施工步驟：第一，在置放盾構(gòu)機(jī)的地方打一個(gè)垂直井，再用混泥土墻進(jìn)行加固；第二，將盾構(gòu)機(jī)安裝到井底，并裝配相應(yīng)的千斤頂；第三，用千斤頂之力驅(qū)動(dòng)井底部的盾構(gòu)機(jī)往水平方向前進(jìn)，形成隧道；第四，將開(kāi)挖好的隧道邊墻用事先制作好的混泥土襯砌加固，地壓較高時(shí)可以采用澆鑄的鋼制襯砌來(lái)代替混泥土襯砌。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)25盾構(gòu)法施工概貌主流非開(kāi)挖施工技術(shù)26施工條件：在松軟含水地層、地下線路等設(shè)施埋深到達(dá)10m或更深時(shí)，可以采用盾構(gòu)法，即：線位上允許建造用于盾構(gòu)進(jìn)出洞和出碴進(jìn)料的工作井；隧道要有足夠的埋深，覆土深度宜不小于6m且不小于盾構(gòu)直徑；相對(duì)均質(zhì)的地質(zhì)條件；如果是單洞那么要有足夠的線間距，洞與洞及其它建〔構(gòu)〕筑物之間所夾土〔巖〕體加固處理的最小厚度為水平方向1.0m，豎直方向1.5m；從經(jīng)濟(jì)角度講，連續(xù)的施工長(zhǎng)度不小于300m。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)27優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)挖和襯砌平安，掘進(jìn)速度快；盾構(gòu)的推進(jìn)、出土、拼裝襯砌等全過(guò)程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，施工勞動(dòng)強(qiáng)度低；不影響地面交通與設(shè)施，同時(shí)不影響地下管線等設(shè)施；穿越河道時(shí)不影響航運(yùn)，施工中不受季節(jié)、風(fēng)雨等氣候條件影響，施工中沒(méi)有噪音和擾動(dòng)；在松軟含水地層中修建埋深較大的長(zhǎng)隧道往往具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)越性。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)28缺點(diǎn)：斷面尺寸多變的區(qū)段適應(yīng)能力差；新型盾構(gòu)購(gòu)置費(fèi)昂貴，對(duì)施工區(qū)段短的工程不太經(jīng)濟(jì)。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)295.爆管法施工方法：

在舊管中放入碎管設(shè)備，由卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)，沿舊管前進(jìn)，沿途將舊管破碎。碎管設(shè)備后連著擴(kuò)管頭，擴(kuò)管頭的管徑比原有舊管大，負(fù)責(zé)將破碎的舊管壓入到周?chē)耐寥乐小＞o跟著是內(nèi)襯管線，一般為PE管材，管徑小于擴(kuò)管頭，在卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉動(dòng)下拖入原有管道管位。爆管施工工藝主流非開(kāi)挖施工技術(shù)30爆管施工工藝主流非開(kāi)挖施工技術(shù)31施工設(shè)備：氣動(dòng)碎管設(shè)備液壓碎管設(shè)備刀具切割碎管設(shè)備主流非開(kāi)挖施工技術(shù)32優(yōu)點(diǎn)：可保持或增加原管的設(shè)計(jì)能力〔直徑可擴(kuò)大150%〕；施工速度快，對(duì)地表干擾少；可利用現(xiàn)有的工作井。缺點(diǎn)：舊管線埋深較淺或在不可壓密的地層中時(shí)，可能引起地表隆起；可能損壞鄰近的管線；不適合于彎管的更換；分支管的連結(jié)需開(kāi)挖進(jìn)行。主流非開(kāi)挖施工技術(shù)33適用范圍：管徑為50~1200mm；管線長(zhǎng)度一般為250m；適用于脆性材料制成的管道〔陶土管、混凝土管、鑄鐵管〕的更換，新管可以是聚丙烯管、玻璃鋼管等。主流非開(kāi)挖