浅析非开挖施工技术在市政管道施工中的应用.pdf

水工业市场2 0 0 8年第1期 h t t p : / / w w w . j s b w a t e r . c o m 一、 概述 随着城市高度现代化和人民 生活水平的不断提高,城市和乡 村对基础设施建设的总体要求越 来越高,地下管网是城市基础设 施的重要组成部分。传统的挖槽 埋管地下管线施工技术由于对地 面交通影响较大,使本来就拥挤 的城市交通更加拥挤。在人口稠 密的城市、交通拥挤的地区和不 允许开挖的地段,这个矛盾更加 突出。 非开挖技术是指在不开挖或 只开挖少量作业坑的条件下, 利 用岩土钻掘技术进行铺设、修复 和更换管道的, 它高效、 优质、 成 本适中, 具有不影响交通、 不污染 环境等优点, 在许多情况下, 比开 挖法施工周期短、 综合成本低、 安 全性好,现已成为城市市政施工 的主要手段,广泛应用于穿越公 路、 铁路、 建筑物、 河流以及在闹 市区、 古迹保护区、 农作物和植 被保护区等不允许或不具备开 挖的条件下进行煤气、电力、 电 讯、 有线电视线 路 、 石 油 、 天 然 气、 热力、 排水等管道的铺设。 二、 顶管施工技术 1、 顶管施工的历史 1 9 5 3年北京第一次进行顶管 施工,1 9 5 6年上海也开始进行了 顶管试验。1 9 7 8年上海开发了适 用于软粘土和淤泥质粘土的挤压 法顶管。1 9 8 4年国内开始引进国 外的机械顶管设备,随之也引进 了顶管理论、 顶管施工方法, 诸如 土压平衡理论、 泥水平衡理论、 气 压平衡理论等。 1 9 8 8年上海研制成功我国第 一台土压平衡掘进机。 2、 顶管施工的技术理论 顶管技术利用主顶千斤顶及 管道中继间千斤顶的推力, 将管道 从工作坑内穿过土层一直推到接 收坑, 同时, 将紧随工具管或掘进 机后的管道埋设在两坑之间。 分为 人工顶管、 机械顶管、 水射流顶管、 挤压顶管四大类,工作中根据管 径、 土层状况、 管线长度、 技术经济 性来选定施工类型, 见图1。 顶管施工中最为流行的有三 种工作面平衡理论: 气压平衡:在所顶进的管 道中及挖掘面上充满一定压力的 空气,以空气的压力来平衡在下 水及土层的压力。有全气压平衡 和局部气压平衡之分。 土压平衡: 以顶管掘进机 土舱内泥土的压力来平衡顶管 掘进机所处土层的土压力和地 下水压力。在粘性土层中必须控 制地面隆陷时, 宜采用土压平衡 顶管法。 泥水平衡:以含有一定量 粘土,且具有一定相对密度的泥 水充满顶管掘进机的泥水舱, 并 对它放加一定的压力,以平衡地 下水压力和土压力的一种顶管施 工方法。在粉尘土层中且需要控 制地面隆陷时,宜采用泥水平衡 顶管法。 三、 牵管施工技术 近几年牵管技术在世界各国 及各个行业得到了广泛的应用, 尤其在环保和市政管网改扩建项 目及大型管道穿越江河工程项目 技术与应用 t e c h n o l o g y 钻孔轨迹可以是直的, 也可以 是逐渐弯曲的。在导向绕过障碍 物, 或穿越高速公路、 河流和铁路 时, 钻头的方向可以调整。导向仪 可随时接收导向头的方位与深度, 顶管机可根据此信息及时旋转导 向头, 使导向头可向前、 上、 下、 左、 右运动,随时改变深度和方向, 在 地下形成一个圆孔通道, 孔道中心 线即为所需铺设管道的中心线。 在孔洞形成后,扩孔时把钻 头卸下, 将回扩头连接钻杆上, 然 后由钻机旋转回拉扩孔。反复进 行采用不同直径的回扩头扩孔, 直至达到设计的扩孔孔径为止。 由于牵管施工处于地表以下 ( 一 般位于地表以下3 2 0 m) , 地质松 软, 钻孔时易塌方, 因此要求所用 泥浆的护壁性好、泥饼泥球质量 高、 控制失水性好, 就能保证钻机 性能的发挥。根据地层地质结构 不同, 所需泥浆性能也不相同。 钻孔完成后,将管材连接成 需要长度, 将管材两端封闭, 一端 与钻头相连,将其一次性拖入已 形成的孔洞中,即完成整个埋管 工程。 2、 牵管施工的特点 牵管施工具有不会阻碍 交通, 解决了传统开挖施工对居 民 生 活 的 干 扰 以 及 对 交 通 , 环 境、 周边建筑物基础的破坏和不 良影响。 现代化穿越设备的穿越精 度高, 易于调整敷设方向和埋深, 管线弧形敷设距离长,完全可以 满足设计要求埋深,并且可以使 管线绕过地下的障碍物。 采用牵管施工时,不影响 江河通航,不损坏江河两侧堤坝 及河床结构, 施工不受季节限制, 具有施工周期短人员少、成功率 高施工安全可靠等特点。 与其它施工方法比较, 进 出场地速度快,施工场地可以灵 活调整,尤其在城市施工时可以 充分显示出其优越性,并且施工 占地少工程造价低, 施工速度快。 综上所述,非开挖技术的蓬 勃发展也是历史的必然, 一是新管 线需要大量兴建; 二是过去的旧管 线大量待重建或翻修, 管线建设愈 多, 修理工作量愈大; 三是与2 1世 纪联合议程目标相一致, 利于保护 环境。不管应用在任何领域, 非开 挖技术, 因其优良的施工质量和低 廉的施工成本及巨大的社会效益 而受到建设方的广泛采用。 出土注浆减阻 进入接收坑 取出机头 全线测量 拆除设备 顶进结束 下管接口 测量 顶进 设备安装 基搞制作 测量放线 纠偏 图1顶管施工的工艺流程图 地下管线复测 规划钻进路径 旋转钻机 安装钻头、 调 整入土角度 打导向孔 回扩孔( 2 0 0) 回扩孔( 3 0 0) 导向 焊接p