主流非施工开挖技术

1、主流非开挖施工技术 时慧敏 2014年3月10日 1 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 2 含义：含义： 非开挖是指在地表无需挖槽或以最小开挖量的条件下进行各种 地下管线的铺设、更换或修复的一种施工新技术。它也包括一些有 关的技术，例如：现场勘察、现有地下管线的探测和检测。 背景：背景： 60年代初，在西方发达国家兴起。90年代传入中国，目前被 广泛应用于给水、排水、电力、通信、燃气等领域的新管道建设和 旧管道修复，也可以应用于文物、古建筑的保护等方面。与其它技 术相比，起步较晚。但最近20多年，发展突飞猛进。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 3 优点优点： 管线施工时无需对路面和地

2、表“开膛破肚”，解决了阻断交通、 破坏环境、影响居民正常生活和工作秩序的难题； 有很大经济和社会效益：能节约一大笔征地拆迁费用，减少动迁 用房，缩短管线长度。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 4 分类分类：按新管道施工、管道更新、管道修复分类，见下表1-3。 施工方法施工方法典型应用典型应用常用管材类型常用管材类型 顶管法各种大口径管道、穿越孔混凝土、钢、铸铁 微型隧道法小口径管道、管棚、穿越孔混凝土、钢、铸铁 水平定向钻进长穿越孔、水平环境井钢、塑料 水平螺旋钻进钢套管、穿越孔钢套管 水平顶推钻进压力管道、钢套管钢、混凝土 水平回转钻进钢套管、穿越孔、水平降水井钢套管 冲击矛法压力管道

3、、电缆线、穿越孔钢、塑料 夯管法钢套管、穿越孔、管棚、打入桩钢套管 潜孔锤施工法穿越孔铜管、混凝土管 表1：新管道施工技术 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 5 表2：管道更新技术 施工方法施工方法典型应用典型应用常用管材类型常用管材类型 爆管法各种重力和压力管道PE、PP、PVC、GRP 胀管法各种重力和压力管道PE、PP、PVC、GRP 吃管法各种重力和压力管道PE、PP、PVC、GRP 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 6 表3：管道修复技术 施工方法施工方法典型应用典型应用常用管材类型常用管材类型 传统的内衬法各种重力和压力管道PE、PP、PVC、GRP 改进的内衬法各种重力和

4、压力管道HDPE、PVC、MDPE 软衬法各种重力和压力管道树脂+纤维 缠绕法各种重力管道PE、PVC、PP、PVDF 喷涂法各种重力和压力管道水泥浆、树脂 灌浆法各种重力和压力管道水泥浆、树脂 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 7 详细介绍详细介绍： 1.定向钻进铺管法定向钻进铺管法 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 8 基本原理基本原理：按预先设定的地下铺管轨迹钻一个小口径先导孔，随后 在先导孔出口端的钻杆头部安装扩孔器回拉扩孔，当扩孔至尺寸要 求后，在扩孔器的后端连接旋转接头、拉管头和管线，回拉铺设地 下管线。 钻头 公路 钻杆 工作坑A 钻机 钻机 钻机 钻杆 公路 扩孔器 公

5、路 工作坑A 工作坑A 导向孔钻进 回拉管道 扩孔 钻杆 管道 工作坑B 工作坑B 工作坑B 图1：定向钻进铺管示意图 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 9 施工顺序施工顺序： 地质勘探地质勘探：了解有关地层和地下水的情况，为选择钻进方法和配 制钻液提供依据。 规划和设计钻孔轨迹规划和设计钻孔轨迹：导向孔轨迹设计是否合理对管线施工能否 成功至关重要。 配制钻液配制钻液：钻液具有冷却钻头、润滑钻具、悬浮和携带钻屑，使 混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外，为回拖管线提供足 够的环形空间，又可减少回拖管线的重量和阻力。钻液的品质越好, 与钻屑混合越适当。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技

6、术 10 钻先导孔钻先导孔：在地面导航仪引导下，按预先设计的铺管线路，由钻 机驱动带锲型钻头的钻杆，从A点到B点（见图1）钻一个与设计轨 迹尽量吻合的导向孔（平面误差100毫米）。 回拉扩孔回拉扩孔：导向孔钻成孔后，卸下钻头，换上回扩钻头，使在拉 回钻杆的同时，将钻孔扩大到所需尺寸。 回拉铺管回拉铺管：扩孔完毕，在拖管坑一端的钻杆上再装扩孔器,与管前 端万向接、特制拖头等连接牢固，启动导向钻机回拉钻杆进行拖管， 将预埋管线拖入孔内，完成铺管工作。 管端处理管端处理：拖管结束后，采用挖掘机将扩孔器及管前端挖出，拆 除扩孔器及万向接，处理造斜段，恢复路面，清场。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技

7、术 11 施工施工优点：优点： 导向仪导向，快速高效准确； 钻孔方向易控制，施工场地要求简单； 导向探测与管线探测相结合，能有效调整钻头，避开管线，适合 复杂地层条件下施工。 适用范围适用范围： 用于铺设电力、通信、煤气和自来水管线，铺管直径、长度和 材料范围较宽，适合1000mm以下管径，主要有PE管铺设和钢管铺 设。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 12 注意事项注意事项： 施工前应掌握施工位置的地质状况，选择适当结构的钻头； 仔细清查钻进轨迹中的地下管线情况，掌握地下管线的埋深、管线类型和 管线材料，根据实际情况编制施工方案； 导向孔施工前应对导向仪进行标定或复检，以保证探头精度；

8、 导向孔每3米测一次深度，如发现偏差应及时调整，以确保导向孔偏差在设 计范围内； 拖拉管线前应作好安全辅助工作，特别是拖拉非金属管线时，避免损伤管 材； 管线拖拉完毕后，应按管道试压规程进行试压，验收合格后方可进行管道 接驳。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 13 2.气动矛铺管法气动矛铺管法 基本原理基本原理：气动矛在压缩空气作用下，矛体内的活塞作往复运动， 不断冲击矛头，矛头在土层中挤压周围土体，形成钻孔并带动矛体 前进。形成钻孔后可以直接将待铺管道拉入，也可通过拉扩法将钻 孔扩大，以便铺设更大直径的管道。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 14 气动矛：气动矛：由钢质外套(矛体

9、)、活塞和配气装置组成。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 15 优点：优点： 操作简单，不要求较高的专业技术； 投资少，施工成本低； 对地表干扰少。 缺点缺点： 地层条件变化或遇到障碍物时易偏离设计方向； 不可控制方向，施工精度受到限制； 不适用于硬土层或含大的卵砾石层，以及含水地层。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 16 适用范围适用范围： 适用于短距离（一般在40m以内）、小直径管道的铺设； 适用于不含水的均质地层，如粘土、亚粘土等； 可铺设PE管、PVC管和钢管。 视频视频: :气动矛非开挖铺管气动矛非开挖铺管 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 17 3.顶管铺管法顶管铺

10、管法 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 18 基本原理基本原理：通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上的液压 千斤顶将管压入土层中，同时挖除并运走管正面的泥土。当第一节 管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进，这样将一 节节管子顶入，作好接口，建成涵管。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 19 施工设备施工设备：顶进设备、掘进机（工具管）、中继环、工程管、排土 设备等五部分组成。（中继环就是顶管施工中的中继间中继环就是顶管施工中的中继间，用于长距离顶管。用于长距离顶管。 在管节中间加在管节中间加N个小千斤顶，分段顶进来减少顶进的阻力个小千斤顶，分段顶进来减少顶进的阻力。）

11、 主顶设备安装图 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 20 类型类型： 长大距离顶管长大距离顶管：普通顶管一般距离100m，无中继环（现在某些 专家认为可能提高到300m）；长距离顶管100m；长大距离 1000m。 大管径顶管：大管径顶管：过去一般认为顶管最大直径为3m。现在日本、德 国等国顶管管径可达45m。 微型管顶管：微型管顶管：过去顶管管径一般300mm，目前最小可达75mm。 曲线顶管：曲线顶管：S形曲线、水平与垂直兼有曲线、小曲率半径曲线。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 21 施工特点施工特点： 适用于软土或富水软土层； 可穿越公路、铁路、河流、地面建筑物进行地下管道施

12、工，无需 明挖土方，对地面影响小； 设备少、工序简单、工期短、造价低、速度快； 大直径、超长顶进，纠偏困难； 可以在很深的地下铺设管道。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 22 4.盾构铺管法盾构铺管法 盾构铺管法是指用盾构进行隧道开挖、衬砌等作业的施工方法。 盾构简介盾构简介： 盾构是一种带有护罩的专用设备，尾部已装好的衬砌块作为支点， 向前推进，用刀盘切割土体，同时排土和拼装后面的预制混凝土衬 砌块。 既是施工机具，也是一种临时支撑结构。包括三部分：前部的切 口环、中部的支撑环以及后部的盾尾。 大多数盾构的形状为圆形，也有椭圆形、半圆形、马蹄形及箱形 等其他形式。 主流非开挖施工技术主

13、流非开挖施工技术 23 复合式盾构机 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 24 施工步骤施工步骤： 第一，在置放盾构机的地方打一个垂直井，再用混泥土墙进行加 固； 第二，将盾构机安装到井底，并装配相应的千斤顶； 第三，用千斤顶之力驱动井底部的盾构机往水平方向前进，形成 隧道； 第四，将开挖好的隧道边墙用事先制作好的混泥土衬砌加固，地 压较高时可以采用浇铸的钢制衬砌来代替混泥土衬砌。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 25 盾构法施工概貌盾构法施工概貌 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 26 施工条件施工条件：在松软含水地层、地下线路等设施埋深达到10m或更深 时，可以采用盾构法，即：

14、 线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井； 隧道要有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m且不小于盾构直径； 相对均质的地质条件； 如果是单洞则要有足够的线间距，洞与洞及其它建（构）筑物之 间所夹土（岩）体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m，竖直方向 1.5m； 从经济角度讲，连续的施工长度不小于300m。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 27 优点：优点： 开挖和衬砌安全，掘进速度快； 盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工 劳动强度低； 不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施； 穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响， 施工中没有噪音和

15、扰动； 在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方 面的优越性。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 28 缺缺点：点： 断面尺寸多变的区段适应能力差； 新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 29 5.爆管法爆管法 施工方法施工方法： 在旧管中放入碎管设备，由卷扬机拉动，沿旧管前进，沿途将 旧管破碎。碎管设备后连着扩管头，扩管头的管径比原有旧管大， 负责将破碎的旧管压入到周围的土壤中。紧跟着是内衬管线，一般 为PE管材，管径小于扩管头，在卷扬机的拉动下拖入原有管道管位。 爆管施工工艺 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 30

16、爆管施工工艺 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 31 施工设备施工设备： 气动碎管设备 液压碎管设备 刀具切割碎管设备 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 32 优点：优点： 可保持或增加原管的设计能力（直径可扩大150%）； 施工速度快，对地表干扰少； 可利用现有的工作井。 缺点：缺点： 旧管线埋深较浅或在不可压密的地层中时，可能引起地表隆起； 可能损坏邻近的管线； 不适合于弯管的更换； 分支管的连结需开挖进行。 主流非开挖施工技术主流非开挖施工技术 33 适用范围适用范围： 管径为 501200mm ； 管线长度一般为250m ； 适用于脆性材料制成的管道（陶土管、混凝土管、铸铁管）的更 换，新管可以是聚丙烯管、玻璃钢管等。 主流非开挖施工技术