常見不開槽管道施工方法綜述

常見不開槽管道施工方法綜述Asummaryofpipelineconstructionmethodswithoutslotting李任池1RenChiLi（1.貴州大學(xué)土木工程學(xué)院，貴州貴陽）摘要不開槽管道施工常用于穿越城市道路及穿越復(fù)雜地形的管道工程。不開槽管道施工方法有很多種，最常見的有頂管施工法，盾構(gòu)施工法，淺埋暗挖施工法，夯管施工法，地表式水平定向轉(zhuǎn)施工法等。不同的施工方法有不同的適用范圍及不同的優(yōu)缺點(diǎn)，本文通過對常用不開槽管道施工優(yōu)點(diǎn)及技術(shù)要點(diǎn)的論述使大家對不開槽管道施工有一個(gè)全新的了解。關(guān)鍵詞：不開槽施工，管道，盾構(gòu)法，頂管法ABSTRACTThemethodsofpipeconstructionwithoutslottingiscommonlyusedinthepipelinecrossingthecityroadandthroughthecomplexterrainofthepipelineproject.Slottedpipeconstructionmethodhasmanykinds,themostcommonisthepipejackingconstructionmethod,shieldmethod,shallowsubsurfaceexcavationmethod,piperammingconstructionmethod,surfacetypehorizontaldirectionalturnconstructionmethod.Differentconstructionmethodshavedifferentscopeanddifferentadvantagesanddisadvantages.Inthispaper,throughthediscussionofcommonlyusedslottedpipeconstructionadvantagesandtechnicalpointsenableeveryonetoanewunderstandingoftheslottedpipeconstruction.KEYWORDS:Nonslottedpipeconstruction,pipeline,shield,jacking0引言管道的不開槽施工是指不開挖地表的條件下完成管線的鋪設(shè)、更新、修復(fù)、檢測和定位的工程施工技術(shù)。它具有不影響交通、不破壞環(huán)境、土方開挖量小等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，它能夠消除冬季和雨季對開槽施工的影響，有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在大多數(shù)情況下，尤其是在繁華市區(qū)和管線埋深較深時(shí)，不開槽施工時(shí)明挖施工的極好的替代方法；在特殊情況下，例如無破壞性地穿越公路、鐵路、河流、建筑物等，不開槽施工時(shí)唯一一種經(jīng)濟(jì)可行的施工方法。管道不開槽鋪設(shè)施工的管材采用較多的時(shí)抗壓強(qiáng)度高、剛度好的預(yù)制管道，如鋼管、鋼筋混凝土管，也可采用其他金屬管、塑料管、玻璃鋼管和各種復(fù)合管；斷面形狀多采用圓形，也可采用方形、矩形和其他形狀[1-2]。管道的不開槽施工方法很多，運(yùn)用較廣泛的有頂管施工法，盾構(gòu)施工法，淺埋暗挖施工法，夯管施工法等。1頂管法1.1概念及特點(diǎn)頂管法施工顧名思義就是在工作區(qū)內(nèi)借助于頂進(jìn)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的推進(jìn)力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將鋼筋混凝土管或其他材質(zhì)的管材沿設(shè)計(jì)好的角度和坡度頂入地下，并將多余土方輸送走。后一段管材沿前一段的坡度繼續(xù)頂進(jìn)施工土層以兩管中繼間的推進(jìn)力為動(dòng)力，把頂進(jìn)設(shè)備或連接設(shè)備一起穿越工作區(qū)直至接收坑，然后將頂進(jìn)機(jī)等機(jī)械設(shè)備取出，這樣管路就埋設(shè)在工作區(qū)了[3]。相比開挖敷設(shè)技術(shù)，投資和工期大幅度縮短，同時(shí)頂管技術(shù)對居民生活環(huán)境影響較小，減輕對人口密集區(qū)的交通壓力和地面的破壞。他能穿越河流、鐵路、橋梁、隧道和其他幾乎所有的地面建筑物，不影響正常公民的生活、不破壞環(huán)境，施工不受氣候和環(huán)境影響，施工管道可彎曲，可以在很深的地下或水下敷設(shè)。使用該技術(shù)敷設(shè)管路，能有效的節(jié)省拆遷費(fèi)用、降低施工周期。1.2主要設(shè)備頂管法施工主要設(shè)備如表1所示。表1頂管法施工主要設(shè)備設(shè)備作用鉆頭挖掘隧道導(dǎo)軌穩(wěn)定位置、導(dǎo)引管節(jié)千斤頂頂管節(jié)前進(jìn)油泵供油頂鐵臨時(shí)傳力構(gòu)件起重設(shè)備下管、提升土方重點(diǎn)，以格柵（或其他鋼結(jié)構(gòu)）和噴錨作為初期支護(hù)手段，按照十八字原則進(jìn)行施工，稱之為淺埋暗挖法。淺埋暗挖施工方法是一種實(shí)用性強(qiáng)的不開槽施工方法，其施工距離長，適于各種圖層，但其施工速度慢，成本高。所以淺埋暗挖法施工方案的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際的工程設(shè)計(jì)(隧道的斷面及其結(jié)構(gòu)形式，管道埋深及其長度)，工程所在地水文地質(zhì)條件、施工現(xiàn)場和周圍環(huán)境安全等要求，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定[9]。市區(qū)內(nèi)地下障礙物較復(fù)雜地段，采用淺埋暗挖施工方法進(jìn)行不開槽管道施工會(huì)是較好的選擇。3.2主要設(shè)備其主要設(shè)備有：剛拱架、千斤頂、鋼管。3.3施工工序及要點(diǎn)施工工序：輔助功法施工、開挖、初期支護(hù)、二次筑模。施工要點(diǎn)：（1）初期支護(hù)鋼拱架安裝；（2）二次筑模時(shí)注意外界因素對混泥土的影響。淺埋暗挖施工方法嚴(yán)禁有水作業(yè)，施工中應(yīng)嚴(yán)格注意防水、排水措施。淺埋暗挖法應(yīng)對圍巖進(jìn)行支護(hù)、加固，對圍巖開挖時(shí)應(yīng)預(yù)支護(hù)、預(yù)加固后方可開挖一段，開挖一段后應(yīng)立即加固(支護(hù)與開挖面距離不得超過5m)且封閉成環(huán)。3.4技術(shù)施工運(yùn)用分析實(shí)踐證明，為保證隧道的結(jié)構(gòu)使用功能和實(shí)際運(yùn)行的安全，淺埋暗挖法應(yīng)掌握襯砌及防水要求。施工時(shí)的防水方法主要是堵水和排水兩類。施工前應(yīng)依據(jù)水文地質(zhì)勘探資料預(yù)計(jì)可能出現(xiàn)的地下水情況，估計(jì)水量，選擇防水施工方案。排水的施工方法主要是在襯砌背后設(shè)排水盲管或暗溝和在隧道底設(shè)中心排水盲溝。止水的方法主要是注漿或噴涂防水層。淺埋暗挖施工方法隧道內(nèi)與隧道外都應(yīng)進(jìn)行預(yù)加固，最常見的預(yù)加固措施為:小導(dǎo)管注漿加固與管棚超前加固，施工時(shí)應(yīng)保證其技術(shù)參數(shù)符合要求。小導(dǎo)管注漿加固法應(yīng)使用直徑30mm～50mm長3m～5m的無縫鋼管或焊接鋼管，其搭接長度不應(yīng)小于1m，水平向間距不得大于300mm～500mm。管棚注漿加固法應(yīng)使用直徑為70mm～180mm的無縫鋼管，其搭接長度不得小于3m，水平距離應(yīng)依據(jù)施工條件與水文地質(zhì)條件確定，且不得大于2倍～2．5倍管棚直徑，當(dāng)隧道通過公路或隧道時(shí)管棚應(yīng)連續(xù)鋪設(shè)[10]。4.夯管法4.1概念及特點(diǎn)夯管施工法是利用夯錘的錘擊力使管道穿越地下土層從而達(dá)到不開槽埋管的目的。由于夯管錘的錘擊力不易控制，所以夯管施工法控制精度低且僅適于鋼管。但其設(shè)備簡單，使用方便，施工速度較快，成本較低，所以夯管施工法在特定的場所具有一定的優(yōu)越性，適宜在城市中穿越寬度較窄道路的地下管道施工工程。4.2主要設(shè)備其主要設(shè)備有：夯管錘：用于夯打推進(jìn)管道；空氣壓縮機(jī)：壓縮空氣；空氣泵：輸送高壓空氣鋼質(zhì)切削管頭：防止變形。4.3施工工序及要點(diǎn)施工工序：降排水措施、測量放線、工作井開挖、設(shè)備安裝、夯進(jìn)施工。施工要點(diǎn)：(1)防護(hù)措施:根據(jù)地勘報(bào)告，邊坡開挖高度8m左右，邊坡巖性主要為重粉質(zhì)壤土和粘土巖，施工開挖邊坡采用1:1.5，必要時(shí)采取支護(hù)措施。鑒于現(xiàn)場靠近昭平臺(tái)干渠的邊坡，考慮到干渠保護(hù)，對于邊坡容易塌方的地方，采取打鋼板樁擋土板或臨時(shí)支撐的方法以保證操作坑內(nèi)的施工安全。(2)導(dǎo)軌安裝、擺放位置與夯管精度密切相關(guān)，因此在安裝導(dǎo)軌時(shí)要保證與設(shè)計(jì)軸線的吻合，并且在施工過程中，密切關(guān)注導(dǎo)軌是否發(fā)生偏差并及時(shí)進(jìn)行修正。(3)第一根套管的鋪管精度及焊接第一道接口決定了整個(gè)穿越的成功與否。因此第一根套管的人土點(diǎn)及安裝角一定要準(zhǔn)確，不可出現(xiàn)斜口，否則將會(huì)導(dǎo)致夯偏。夯人第一根套管時(shí)，如果超出偏差允許范圍，應(yīng)及時(shí)采取糾偏措施:用人工在軸線偏差的相反方向?qū)⑻坠苤車耐燎宄?，在軸線偏差的方向鋼管外壁打楔子。(4)套管前進(jìn)阻力較大時(shí)進(jìn)行人工清土。退出夯管錘，卸掉擊帽，將套管內(nèi)的積土清除干凈后再安裝擊帽和夯管錘繼續(xù)夯進(jìn)。(5)夯管作業(yè)開始后，應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，盡量減少作業(yè)間歇時(shí)間，且不宜中途停止。因?yàn)殚g歇時(shí)間過長，會(huì)造成土層和管外壁粘在一起，增大摩擦力，從而使夯進(jìn)阻力增大，另外若地下水位較高，停止作業(yè)后水位上升，會(huì)給施工帶來不便。(6)可采取在管外壁涂抹潤滑油脂的方式減小摩擦力。(7)嚴(yán)格遵守現(xiàn)場施工安全規(guī)定，確保施工人員人身安全。4.4技術(shù)施工運(yùn)用分析(1)地層適應(yīng)性方面:用夯管法在含卵礫石地層或回填地層中鋪管時(shí)，比管徑小的卵礫石或石塊可進(jìn)人管內(nèi)，比管徑大的礫石或漂石可經(jīng)管靴擊碎后一部分進(jìn)人管內(nèi);流砂層或軟地層中夯人的鋼管起到支護(hù)孔壁的作用。因此，夯管法鋪管幾乎適應(yīng)除巖層以外的所有地層，特別是在用其它技術(shù)難以施工的建筑垃圾回填層中，大多數(shù)情況下都能用夯管法鋪管解決問題。(2)鋪管精度方面:夯管法鋪管因?qū)俨豢煽叵蜾伖埽阡佋O(shè)較長管道(長度超過管徑的100倍)時(shí)，鋪管精度不如導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管高，但因?yàn)樗且詻_擊方式將管道夯人地層，在管端無土楔形成，其偏斜的可能性遠(yuǎn)比不出土水平頂管和無控向水平螺旋鉆進(jìn)鋪管小得多。(3)對地表影響方面:夯管法鋪管由于切削下來的土心進(jìn)人管內(nèi)，因此即使鋪管深度很淺時(shí)地面也不會(huì)產(chǎn)生隆起或沉降現(xiàn)象。(4)適用管徑范圍方面:夯管法鋪管適合鋪設(shè)管道的管徑小到50mm，大到2000mm,覆蓋的管徑范圍是其它方法難以企及的。(5)適合鋪管長度方面:夯管法鋪管適合較短長度管道的鋪設(shè)，為保證鋪管精度，一般單次鋪管長度不應(yīng)超過管徑的150倍。但很明顯，其適合的鋪管長度要比不出土水平頂管和無控向水平螺旋鉆進(jìn)鋪管長得多。(6)對管道材料的要求:夯管法鋪管要求管道材料必須是鋼管，要鋪設(shè)其它材料的管道，可先鋪設(shè)鋼套管，再將工作管道從套管中導(dǎo)人。(7)投資和施工成本方面:因夯管法鋪管主要設(shè)備就是夯管錘，所用空壓機(jī)是工程中常用設(shè)備，大多數(shù)用戶均采用租賃方式解決，所以設(shè)備投資極少。由于夯管法鋪管設(shè)備投資少，施工操作又極為簡單，材料消耗少，所以施工成本比其它施工方法低得多[11]。5結(jié)語由于受到經(jīng)濟(jì)等各方面因素的制約，我國目前的管道施工大多仍舊采用的是“鋪完挖，挖完再鋪”的傳統(tǒng)方法。這種方法不但施工不便、投資打，而且還常常對社會(huì)造成不良影響。但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活、素質(zhì)水平不斷提高，人們對生態(tài)文明建設(shè)的理解也在不斷地深化。在地下綜合管廊、海綿城市等一大批國家扶持的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略項(xiàng)目的引領(lǐng)下，我國的管道施工技術(shù)將迎來變革，相信在不久的將來，當(dāng)我們走在大街小巷時(shí)，我們再也不會(huì)望著馬路中間的施工牌感嘆了。參考文獻(xiàn)[1]孫林南.不開槽管道施工優(yōu)點(diǎn)及其技術(shù)要點(diǎn)（J）.山西建筑，2013，（39）35:123.[2]張勤、李俊奇、常志續(xù).水工程施工（M）.第1版，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.[3]劉喬.淺談頂管技術(shù)在我國的發(fā)展（J）.價(jià)值工程，2012，（73）18:105-106.[4]王貴哲.淺論頂管技術(shù)在市政給排水施工中的有效應(yīng)用(J).水利工程，2012（12）：271.[5]趙劍偉.頂管技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用研究（J）.價(jià)值工程，2011（07）：73-74.[