上世紀80年代以來發展更為迅速,頂管施工技術無論在理論上,還是在施工工藝方面,都有了長足的發 展。1984年前后,我國的北京、上海、南京等地先后開始引進的機械式頂管設備,使我國的頂管技術上了一個新臺階。尤其是在上海市政公司引進了日本伊勢機(ISEKI)公司的800mm 直徑的Telele頂管掘進機之后,國外的頂管理論、施工技術和管理經驗也進入,如土壓平衡理論、泥水平頂管的各種試驗和相關的一些理論研究。當時,口徑在2m的鋼筋混凝土管的一次推進距離可達120m,后在1988和1992年研制成功我國臺多刀盤土壓平衡掘進機(DN2720mm)和臺加泥式土壓平衡式掘進機(DN1440mm),均取得了較令人滿意的效果。與此同時,對頂管技術的理論研究的關注逐年增強,開始出現了比較專業的技術人員,90年代后,以當時的頂管掘進機還不夠完善。2000年后,同濟大學等高校對頂管技術方面進行了不少專項課題研究,也取到了不少成果。在1998年,非開挖技術協會成立,標志著我國的頂管行業開始進入規范化發展。2002年非開挖技術協會批準成立北京、上海、廣州和武漢四個非開挖技術研究中心,非開挖管線技術列入科技的研究進一步深入。
世界上個有據可查的關于非開挖頂管技術的記錄是在2年,初的非開挖頂管施工作業是在6~1900年間由美國北太平洋鐵路公 司(Northern Pacific Railroad Company)完成。我國非開挖頂管施工技術 起步較晚,自從1954年(也有認為是1953年的,無確切記載)在北京進行的例非開挖頂管施工以來,我國從國外引進非開挖頂管技術已經正好半個世紀了,早期發展較慢,是以人工手掘式為主,設備非常簡陋,也無專門的從業人員,直至 19年前后上海使用機械式非開挖頂管,上海的一些單位并進行了大口徑機械式非開挖頂管的各種試驗和相關的一些理論研究。當時,口徑在2m的鋼筋混凝土管的一次推進距離可達 120m,同時也開始利用中繼間的相關技術。在此以后,又進行了多種口徑、不同形式的機械非開挖頂管試驗,其中土壓式居多。由于當時的非開挖頂管掘進機的設計還停留在比較原始的階段,既沒有完整的設計施工理論和工藝作指導,也不考慮具體的地層條件,所以當時的非開挖頂管掘進機還不夠完善。土壓式非開挖頂管機當時分為上部出土和下部出土兩種,但都沒有引入土壓力的概念。其中,也搞了一些水沖非開挖頂管的試驗 。 1967年前后,上海已研制成功人不必進入管子的遙控土壓式機械非開挖頂管機,口徑有700mm-1050mm多種規格。在他們的施工實例中,有穿過鐵路、公路的,也有在一般道路下施工的。這些掘進機,全部是全斷面切削,采用皮帶輸送機出土。同時,已采用了液壓糾偏系統,并且糾偏油缸伸出的長度已用數字顯示。1978年前后,上海又研制成功適用于軟粘土和淤泥質粘
土的擠壓法非開挖頂管,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非開挖頂管提高1倍以上。
施工過程和技術
1、導向孔:導向孔是在水平方向按預定角度并沿預定截面鉆進的孔,包括一段直斜線和一段大半徑弧線。在鉆導向孔的同時,承包商也許會選擇并使用更大口徑的鉆桿(即沖洗管)來屏蔽導向鉆桿。沖洗管可以起到類似導管的作用,還可以方便導向鉆桿的抽回和更換鉆頭等工作。導向孔的方向控制由位于鉆頭后端的鉆桿內的控制器(稱為彎外殼)完成。鉆進過程中鉆桿是不做旋轉的,需要變換方向時若將彎外殼向右定位,鉆進路線即向右沿平滑曲線前進。鉆孔曲線由放置在鉆頭后端鉆桿內的電子測向儀進行測量并將測量結果傳導到地面的接收儀,這些數據經過處理和計算后,以數字的形式顯示在顯示屏上,該電子裝置主要用來監測鉆桿與地球磁場的關系和傾角(鉆頭在地下的三維坐標),將測量到的數據與設計的數據進行對比,以便確定鉆頭的實際位置與設計位置的偏差,并將偏差值控制在允許的范圍之內,如此循環直到鉆頭按照預定的導向孔曲線在預定位置出土。
2、預擴孔: 導向孔完成后,要將該鉆孔進行擴大到合適的直徑以方便安裝成品管道,此過程稱為預擴孔,(依終成孔尺寸決定擴孔次數)。例如,如需安裝36英寸管線,鉆孔必須擴大到48英寸或更大。通常,在鉆機對岸將擴孔器連接到鉆桿上,然后由鉆機旋轉回拖入導向孔,將導向孔擴大,同時要將大量的泥漿泵入鉆孔,以保證鉆孔的完整性和不塌方,并將切削下的巖屑帶回到地面。
3、回拖管道:預擴孔完成以后,成品管道即可拖入鉆孔。管道預制應在鉆機對面的一側完成。擴孔器一端接上鉆桿另一端通過旋轉接頭接到成品管道上。旋轉接頭可以避免成品管道跟著擴孔器旋轉,以保證將其順利拖入鉆孔。回拖由鉆機完成,這一過程同樣需要大量泥漿配合,回拖過程要連續進行直到擴孔器和成品管道自鉆機一側破土而出。
頂管施工的時候必要掌握的三點事項。我們信賴產品的安裝肯定要有很高的實用性。頂管施工的突出特點為適應性問題,即要根據不同的地質條件、施工條件和計劃要求,選用得當的頂管施工方法以及頂管機和配套幫助設置裝備部署。因此,在機頭選型時,要憑據地質情況,并結合施工經驗,頂管機頭采用何種機頭(氣壓均衡、泥程度衡和土壓均衡三種網格機頭)施工。
其次,非開挖定向鉆施工,要根據現實環境選擇符合頂力的設置裝備部署構成主頂,頂管設置裝備部署中的液壓裝置應由液壓總站、液壓控制箱、管路及其他液壓元件構成。為了減小頂管頂工作受到的阻力,非開挖定向鉆技術,現場拌制頂進時應用的泥漿,該膨潤土攪拌體系由泥漿泵、拌漿池、儲漿池、備用池、閥門等構成。
勝越管道穿越工程有限公司(非開挖),是一家在山西省非開挖行業中具有在各種復雜環境下施工經驗的企業,是山西地區早從事非開挖頂管技術研究開發和施工服務的專業施工隊之一。是國際非開挖技術協會、非開挖技術協會單位會員。
頂管施工就是非開挖施工方法,是一種不開挖或者少開挖的管道埋設施工技術。頂管法施工就是在工作坑內借助于頂進設備產生的頂力,克服管道與周圍土壤的摩擦力,將管道按設計的坡度頂入土中,并將土方運走。一節管子完成頂入土層之后,再下第二節管子繼續頂進。其原理是借助于主頂油缸及管道間、中繼間等推力,把工具管或掘進機從工作坑內穿過土層一直推進到接收坑內吊起。管道緊隨工具管或掘進機后,埋設在兩坑之間。
非開挖頂管施工類型
手掘式、擠壓式、泥水平衡式、三段兩鉸型水力挖土式、多刀盤土壓平衡式。
在非開挖頂管施工中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。
非開挖頂管施工突出的特點就是適應性問題。針對不同的地質情況、施工條件和設計要求,選用與之適應的頂管施工方式,如何正確地選擇頂管機和配套輔助設備,對于非開挖頂管施工來說將是非常關鍵的。
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