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人工頂管法施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的地下管道施工方法，早于6年美國北太平洋鐵路鋪設(shè)工程中應(yīng)用，已有百年歷史。20世紀(jì)60年代在世界各國推廣應(yīng)用；近20年，日本研究開發(fā)土壓平衡、水壓平衡人工頂管機(jī)等先進(jìn)人工頂管機(jī)頭和工法。
從50年代從北京、上海開始。
1986年上海穿越黃浦江輸水鋼質(zhì)管道，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制，激光導(dǎo)向等先進(jìn)技術(shù)，單向頂進(jìn)距離1120m，頂進(jìn)軸線精度：左右﹤±m(xù)m，上下﹤±50mm。
1981年浙江鎮(zhèn)海穿越甬江管道，直徑2.6m，單向頂進(jìn)581m，采用5只中繼環(huán)，上下左右偏差﹤10mm。
頂進(jìn)速度快：美國1980年，9.5小時(shí)頂進(jìn)49m。
頂進(jìn)距離長：
國外一次頂進(jìn)距離1200m，1970年，德國漢堡下水道混凝土人工頂管，直徑為2.6m。
創(chuàng)造混凝土人工頂管世界記錄：一次頂進(jìn)距離為2050m，2001浙江嘉興污水人工頂管，鋼筋砼管直徑2m。
創(chuàng)造鋼管人工頂管世界記錄：一次頂進(jìn)距離為1743m，1997年上海黃浦江上游引水工程的長橋支線人工頂管，鋼管直徑3.5m。

穿越施工現(xiàn)場布置圖

1． 入土點(diǎn)是定向鉆施工的主要場所，鉆機(jī)就布置在該側(cè)，所以施工占地比較大，DD330鉆機(jī)的小占地為30×30M，當(dāng)然也可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況作相應(yīng)調(diào)整，DD60、DD-5的占地相應(yīng)要小得多。

2．出土點(diǎn)一側(cè)主要作為管道焊接場地，在出土點(diǎn)應(yīng)有一塊20×20M的場地作為預(yù)擴(kuò)孔、回拖時(shí)接鉆桿和安裝其他設(shè)備時(shí)使用；在出土點(diǎn)之后有一條長度與穿越長度相等的管線焊接作業(yè)帶。

穿越實(shí)例

大沽沙穿越鉆機(jī)場地布置

1998年9月到10月之間，在天津塘沽大沽沙海河，我公司僅用45天時(shí)間完成了兩條Φ219×8，一條Φ426×9，長度為960米的管道穿越。

大沽沙穿越焊接場地（只顯示了兩條管道）
水平定向鉆穿越施工工藝流程圖

使用水平定向鉆技術(shù)穿越河流和其它障礙物的施工方法在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的運(yùn)用。水平定向鉆穿越承包商協(xié)會認(rèn)為：在工程項(xiàng)目招投標(biāo)過程中，水平定向鉆承包商應(yīng)設(shè)法獲取盡可能多的相關(guān)信息以提出完整并具競爭力的報(bào)價(jià)，承包商在開工前應(yīng)該獲得以下信息，以日后的工作可以順利進(jìn)行，并在此條件下完成工程項(xiàng)目的施工，同時(shí)足夠的施工前的各類信息還可以施工過程更，減少對周圍環(huán)境的破壞，使工程進(jìn)行的更順利。
人工頂管施工設(shè)備
3、中繼環(huán)
頂管阻力
正面——不變
側(cè)面摩擦力——隨頂進(jìn)距離增大顯然，將長距離頂管分成若干段，在段與段之間設(shè)置中繼環(huán)，接力頂進(jìn)設(shè)備可使后續(xù)段只克服頂進(jìn)管段側(cè)面摩擦力即可。按自前至后順序開動中繼環(huán)油缸，頂進(jìn)管道可實(shí)現(xiàn)長距離頂進(jìn)。
中繼環(huán)——在中繼環(huán)成環(huán)形布置若干中繼油缸，油缸行程200mm。
中繼環(huán)油缸工作時(shí)，后面的管段成了后座，將前面相鄰管段推向前方，分段克服側(cè)面摩擦力。
4、工程管
管道主體一般為圓形，直徑多為1.5～3m。長度2-4m。
管道材料類型
鋼筋砼管：C50以上，應(yīng)用多，用于短距下水道中；
鋼 管：列應(yīng)用第二位，用于自來水、煤氣、
天然氣等長距離頂管；
鋼管、鋼筋砼復(fù)合管：外鋼內(nèi)砼，用于超長距頂進(jìn)；
鋼管、塑料復(fù)合管：外鋼內(nèi)塑，用于強(qiáng)酸性液體
及高純水輸送。
5、排土設(shè)備
人工出土——人工挖土?xí)r。
螺旋輸送機(jī)——土壓平衡頂管機(jī)。
吸泥排泥設(shè)備——泥水平衡、泥水加氣平衡頂管機(jī)。

發(fā)展與使用

水平定向鉆技術(shù)早出現(xiàn)在70年代，是傳統(tǒng)的公路打孔和油田定向鉆井技術(shù)的結(jié)合，這已成為目前廣受歡迎的施工方法，可用于輸送石油、天然氣、石化產(chǎn)品、水、污水等物質(zhì)和電力、光纜各類管道的施工。不僅應(yīng)用于河流和水道的穿越，同時(shí)還廣泛應(yīng)用于高速公路、鐵路、機(jī)場、海岸、島嶼以及密布建筑物、管道密集區(qū)等。

B、技術(shù)限制

定向鉆施工技術(shù)首先應(yīng)用于美國海岸地區(qū)的沖積層穿越，現(xiàn)在已經(jīng)能夠開始在粗沙、卵石、冰磧和巖石地區(qū)等復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行穿越施工。長的穿越施工已達(dá)6000英尺、管道直徑為18英寸。

C、優(yōu)勢

事實(shí)證明：水平定向鉆穿越是對環(huán)境影響小的施工方法。這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)還可以為管道提供的保護(hù)層，并相應(yīng)減少了維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)不會影響河流運(yùn)輸并縮短施工期，證明是目前效率，成本的穿越施工方法。

按照偏差的大小和方向，頂鐵的一側(cè)可以楔緊，頂鐵的另一側(cè)可以楔松或留有1-3厘米的間隙。頂起開始后，楔形側(cè)將首先開始。楔形面不容易移動。這一種方法特別有效，但頂起時(shí)必須嚴(yán)格把控楔緊度，管道容易因應(yīng)力不均勻而開裂。非開挖作為一種新產(chǎn)的工程技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在硬件設(shè)施和技術(shù)理論方面亟待深入發(fā)展。遵照非開挖發(fā)展的戰(zhàn)略要求，建立了非開挖技術(shù)研究所。多年來，長期堅(jiān)持不懈地致力于非開挖技術(shù)的科學(xué)研究和產(chǎn)品開發(fā)，并取得了可喜的成果。經(jīng)過這些年工程實(shí)踐的一直探索和改進(jìn)，TL系列鉆機(jī)的性能日益提升，達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，得到了顧客的一致認(rèn)可。建立頂管中部線樁:在中部線控制樁上放置經(jīng)緯儀，將中間線引向坑壁并打入樁中，作為頂管時(shí)校正套管的中央線樁。沿管道縱向的這些地方會導(dǎo)致額外的阻力來限制管道的偏轉(zhuǎn)。以上所述原因直接導(dǎo)致頂管頂力偏心。頂進(jìn)施工時(shí)，應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測頂進(jìn)中央管接頭接頭處的不均勻壓縮，以計(jì)算接頭端面的應(yīng)力分布和頂進(jìn)力的偏心率。對應(yīng)地調(diào)整偏差校正范圍，以禁止管接頭的接頭壓力損失或出于偏心過大而導(dǎo)致的管接頭中央的周向裂紋。頂進(jìn)方向控制可采取如下措施:(1)嚴(yán)格把控土方開挖，均勻開挖兩邊土體，保持左右兩邊的鋼刀角度在10厘米，普遍情況下不超挖；(2)研發(fā)設(shè)計(jì)偏差。可以通過調(diào)整糾偏千斤頂?shù)姆纸M操作實(shí)施糾偏，逐步糾偏，不能急于完成。要不然，將有左右偏差，(3)通過挖掘?qū)嵤┢钚Ｕ诰蛟蕉嘁粋?cè)的阻力越小，挖掘越少一側(cè)的阻力越大，偏差校正通過使用土壤自身的阻力開展，(4)通過使用承壓壁的頂鐵實(shí)施調(diào)整，并更換承壓壁的頂鐵。
在市政工程中，頂管施工技術(shù)一直以來比較受歡迎，進(jìn)行這一技術(shù)有人工頂管和機(jī)械頂管兩種方式，兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，下面就這個(gè)問題我們來進(jìn)行簡單的剖析

首先從名字上我們可以了解到，這兩種方法的個(gè)不同之處就是施工方式的差異。一個(gè)是人工進(jìn)行的，一個(gè)是機(jī)械進(jìn)行的。

人工頂管施工更加注重工人在整個(gè)施工過程中的作用，機(jī)械頂管則著重依賴機(jī)械等的幫助，所以人工頂管的勞動強(qiáng)度相對較大，工人進(jìn)行施工的時(shí)候也存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。另外，使用這種方法還容易形成地面下沉，工作效率也比較低，還需要降水。但是，這種方法具有挖土保護(hù)和糾偏功能，這是它的優(yōu)點(diǎn)。

機(jī)械頂管施工的施工效率相對較高，勞動強(qiáng)度也不大，性也更高，但是它的造價(jià)比較高，這是部分工程不選擇它的主要原因。

頂管法是借助頂推設(shè)備將工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑（始發(fā)井）內(nèi)穿過土層一直推到接收坑（到達(dá)井）內(nèi)，依靠安裝在管道頭部的鉆掘系統(tǒng)不斷地切削土屑，由出土系統(tǒng)將切削的土屑排出，邊頂進(jìn)，邊切削，邊輸送，將管道逐段向前鋪設(shè)，與此同時(shí)，把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩坑之間的一種非開挖施工技術(shù)。
京廣鐵路和宜君鐵路施工期間，完成了多根鋼管、PE管和硅芯管的定向鉆孔，玻璃鋼管和混凝土管的頂管施工。這里面管道穿越φ1219mm，頂管φ3000mm，公司是國際非開挖技術(shù)協(xié)會會員，國家非開挖專業(yè)技術(shù)委員會地質(zhì)學(xué)會會員。非開挖頂管是指不開挖地面穿越公路、鐵路、河流和建筑物。在郊區(qū)或歷史遺跡保護(hù)區(qū)，管道建設(shè)的地下敷設(shè)涉及城鎮(zhèn)污水處理、冷卻水供應(yīng)、通信、電力、燃?xì)夤艿馈⒔煌ㄐ盘枴⒕W(wǎng)絡(luò)傳輸、農(nóng)業(yè)灌溉等。伴著大城市化建設(shè)的加快，地表空間越來越小，迫使公共基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)向地下發(fā)展。為了確保地面人民的日常生活不受干擾，非開挖地下頂管技術(shù)成為***的施工方案，不影響交通，不破壞環(huán)境，施工時(shí)間周期短，綜合成本低。 公司承擔(dān)各類別建筑結(jié)構(gòu)改造、梁柱切割拆除、高架橋改造、水下切割拆除、水下切割拆除鋼筋混凝土墻等工作。公司在北京、上海、江蘇、天津、河北、浙江、重慶、山西、遼寧、吉林、安徽、福建、河南、河北、湖南、湖北、陜西、四川、云南、黑龍江、內(nèi)蒙古、甘肅、廣東等郊區(qū)有業(yè)務(wù)，切割和拆除混凝土。不受施工現(xiàn)場、環(huán)境保護(hù)、工期、原因等條件的約束。它打破了傳統(tǒng)風(fēng)鎬拆除后風(fēng)鎬切割或定向***的施工方式，具備不影響周邊地區(qū)正常交通、工期短、系數(shù)高等亮點(diǎn)。液壓繩鋸切割的使用能夠讓密集鋼筋混凝土和石材的技術(shù)拆除更容易、和有效。除此之外，它具備相對較高的施工精度和速度。它可以做到對較厚混凝土的各類切割，如地下室、煙囪、柱子等的切割和拆除。
頂管施工工藝流程
1、機(jī)頭選型：
根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，并結(jié)合本公司的施工經(jīng)驗(yàn)，頂管機(jī)頭決定采用氣壓平衡網(wǎng)格（水沖）式機(jī)頭進(jìn)行施工。該機(jī)頭在頂進(jìn)過程中，通過氣壓平衡正面土壓穩(wěn)定機(jī)頭，減少外部土體對周圍地面的影響。
2、頂進(jìn)設(shè)備及頂進(jìn)工藝
（1）主頂：
采用4臺200噸/臺千斤頂作為主頂，千斤頂行程為1.4米。千斤頂動力由油泵提供。千斤頂后端用道木和分壓環(huán)將反力均勻作用于工作井，前端頂進(jìn)分壓環(huán)，頂鐵將頂力傳至管節(jié)。分壓環(huán)制作具有足夠的剛性，與管端面接觸相對平整，無變形。
（2）中繼間：
在長距離頂進(jìn)過程中，當(dāng)頂進(jìn)阻力超過容許總頂力時(shí)，無法一次達(dá)到頂進(jìn)距離時(shí)，須設(shè)置中繼間分段接力頂進(jìn)。本頂管工程在頂進(jìn)長度超過100米時(shí)，考慮在機(jī)頭后設(shè)置一只中繼間，并采用觸變泥漿注漿工藝。
中繼間由前殼體、千斤頂及后殼體組成。前殼體與前接管連接，后殼體與后接管連接，前后殼體間為承插式連接，兩者間依靠橡膠止水帶密封，防止管道外水土和漿液倒流入管道內(nèi)。
每只中繼間安裝10個(gè)、每個(gè)頂力為30噸的千斤頂，千斤頂沿圓周均勻布置。千斤頂?shù)男谐虨?8厘米，用扁鐵制成的緊固件將其固定在前殼體上。鋼殼體結(jié)構(gòu)進(jìn)行精*，其在使用過程中不發(fā)生變形。中繼間殼體外徑與管節(jié)外徑相同，可減少土體擾動、地面沉降和頂進(jìn)阻力。
當(dāng)管道頂通以后，拆除千斤頂及各種輔件，外殼與管節(jié)內(nèi)壁之間的間隙用細(xì)石混凝土填充。

本發(fā)明具備不影響周邊地區(qū)正常交通、施工時(shí)間周期短、系數(shù)高等特點(diǎn)，液壓繩鋸切割能夠讓密集鋼筋混凝土和石材的技術(shù)拆除更加容易、更、更有效，施工精度和速度高，實(shí)現(xiàn)了對較厚混凝土的各類別切割，是地下室、煙囪、柱子等的切割拆除。繩鋸切割施工是一種先進(jìn)的混凝土結(jié)構(gòu)切割分離技術(shù)。混凝土切割過程是液壓馬達(dá)驅(qū)動直徑為11毫米的金剛石鋸齒鋼絲繞被切割物體高速旋轉(zhuǎn)。切割機(jī)通過導(dǎo)輪改變鋼絲的方向，可以在任何方向、厚度和角度切割混凝土。該工藝可以在復(fù)雜、特殊和困難的環(huán)境中開展切割(如狹窄的空間、水下等)。)，切割件尺寸可自由控制，施工作業(yè)速度快，切割直順，升降方便，噪音低，無振動，無灰塵，無廢氣污染，符合環(huán)保要求。
泥漿濃度按照不一樣的土層條件而定。泥漿滲入孔壁，通過擴(kuò)孔鉆頭的擠壓和摩擦起到維護(hù)和穩(wěn)定孔壁跟用處。回拉管:回拉管流程中的回拉力應(yīng)克服管與孔壁之間的摩擦力。成孔質(zhì)量與導(dǎo)向孔的曲線形狀和擴(kuò)孔過程密切相關(guān)。不出意外的話，鋪設(shè)聚氯乙烯或聚乙烯管的后拉力不應(yīng)該超過5kN。拉力過大會產(chǎn)生管道破裂或變形。頂升流程中，應(yīng)一直觀察管道軸線，并及時(shí)采取措施糾正看見的偏差。管道偏離軸線的重要原因是作用在工具管上的外物不平整。外面力量不平整的主要的原因是:(1)前進(jìn)的管道不能夠在一定的直線上，(2)管道的橫截面不能夠垂直于管道的軸線，(3)管接頭之間墊板的壓縮性不整體一致，(4)頂管迎面阻力的合力可能與頂管后端頂力的合力一致。