黔西南顶管工程

随着我国经济持续稳定地增长，城市化进程的进一步加快，我国的地下管线的需求量也在逐年增加。加之人们对环境保护意识的增强顶管技术将在我国地下管线的施工中起到越来越重要的地位和作 用。非开挖技术的发展必将向规模化、规范化 、化的方向发展。在我国经济高速增长的支持下，顶管技术的发展将面临的机遇，在加快引进国外先进技术的基本上，努力消化，加强研发和人才培养， 其前景是非常乐观的。纵观国内外顶管技术的发展，发展方向将是多元化和多样化。 在顶管直径方面，除了向大口径管的顶进发展以外，也向小口径管的顶进发展。目前顶管技术较小顶进管的口径只有75mm，较大的已达到5m(德国)，大口径顶管有取代小型盾构的趋势。在适应性方面，发展宽范围、全土质型顶管机是必然趋势，适应范围将大为延伸，从N值为小的土到N 值为五十多的砾石，直至轴压强度达两百 MPa的岩石。将微电子技术、工业传感技术、实时控制技术和现代化控制理论与机械、液压技术综合运用于顶管机械上是顶管技术的发展趋势。数字化、信息化、智能型顶管机的研制将得到多的关注，纠偏精度、自动化程度也将得到大力提高。在不久的将来，一些全自动、高精度的掘进机会成为施工机械的主流。顶管的用途随着相关技术的发展也将继续扩 ，主要用于管道铺设将发展管道铺设、涵顶进、地下人行通道管棚式施工等多用途型。 顶管截面形状基本上都是圆形，今后的发展趋势是圆形、矩形、圆拱形、多边形等，以适应箱涵顶进等各种工程的需要，故截面形状多元化是必然趋势。顶管施工形式主要为土压式、泥水加压式，以后的发展将在进一步吸收国外技术的基础上，应用管套式、气泡式等等各种形式的顶管施工技术。随着高精度长距离测量技术进一步的发展应运，通风系统的完善，中继间技术、注浆减摩技术的进步，排渣系统的发展、刀盘切削系统、推进系统、出土输送系统、供电液压系统、监控系统、测量导向系统，等一系列技术的突破，现有的一次性顶进距离将不断刷新，各种复杂曲线顶管也将陆续出现。 目前我国已成立、上海、广州和武汉四个非开挖技术研究中心，我国非开挖技术协会单位会员已突破100个，数量居世界4、亚洲1。形成了行业协会、科研单位、研究中心和设备生产和施工企业组成的强大的阵营，而且每年不断有很多人不断加入到从事顶管等非开挖工作的行列，我国的顶管技术的必将迎来一个崭新的阶段。


构成：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。1、顶进设备主顶进系统——主油缸：2～8只，行程1～1.5m，顶力300～1000t/只；单只千斤顶顶力不能过大：千斤顶、管段、后座材料。主油泵：32-45-50MPa；操纵台、高压油管。顶铁：弥补油缸行程不足，厚度﹤油缸行程导轨：顶管导向中继间——中继油缸、中继油泵或主油泵。2、掘进机按挖土方式和平衡土体方式不同分为：手工挖土掘进机、挤压掘进机、气压平衡掘进机、泥水平衡掘进机、土压平衡掘进机。工具管：无刀盘的泥水平衡顶管机又称为工具管，是顶管关键设备，安装在管道较前端，外形与管道相似，结构为为三段双铰管。作用：破土、定向、纠偏、防止塌方、出泥等功能。组成：冲泥仓（前）、操作室（中）、控制室（后）设水平铰链和上下纠偏油缸，调上下方向（即坡度）设垂直铰链和水平纠偏油缸，调左右方向（水平曲线）、泥浆环、控制室、左右调节油缸、上下调节油缸、操作室、吸泥管、冲泥仓、栅 格、工具管结构3、中继环顶管阻力正面——不变侧面摩擦力——随顶进距离增大显然，将长距离顶管分成若干段，在段与段之间设置中继环，接力顶进设备可使后续段只克服进管段侧面摩擦力即可按自前至后顺序开动中继环油缸，顶进管道可实现长距离顶进。中继环——在中继环成环形布置若干中继油缸，油缸行程200mm。中继环油缸工作时，后面的管段成了后座，将前面相邻管段推向前方，分段克服侧面摩擦力。4、工程管管道主体一般为圆形，直径多为1.5～3m。长度2-4m。中国管道材料类型钢筋砼管：C50以上，应用较多，用于短距下水道中；钢 管：应用二位，用于自来水、煤气、气等长距离顶管；钢管、钢筋砼复合管：外钢内砼，用于长距顶进；钢管、塑料复he管：外钢内塑，用于强酸性液体及高纯水输送。5、排土设备人工出土——人工挖土时。螺旋输送机——土压平衡顶管机。吸泥排泥设备——泥水平衡、泥水加气平衡顶管机。
1、顶力问题：增加中继环和泥浆润滑。中继环间距20—200m，越靠近工具管间距越小；泥浆作用：润滑、减沉。泥浆材料：膨润土泥浆，稳定、失水少。注入孔设置：轴向——工具管相邻3-4节为有孔管，之后每隔2-5节设有孔管。环向——周圈均匀设3-4个压浆孔。压浆原则：先压后顶，随顶随压，及时补浆。2、方向控制：计算机控制、激光导向或三段双铰管。3、正面土体控制：局部加压（冲泥仓）、泥水平衡、土压平衡顶管机应用。顶管设bei千斤顶1000t：行程200mm，6.5万元/只，一般只。油管20元/m，15KW电动泵1.5万元。千斤顶500t：行程200mm，1.8万元/只，一般两只。7.5KW电动泵1.5万元。
顶管技术在我国的存在的主要问题是，机械设备技术比较落后 ，地区差异明显，水平参差不齐，缺乏规范化，人才不足，尚待进一步宣传推广。对顶管机械设备我国主要依赖于进口，虽然国内也有生产企业，但技术仍落后于先 进水平，掘进机型号种类不足以适应工程需要，我国尚无适于 中强度岩层以上的岩盘掘进机，适应土质范围不宽，且耐用性、机械化 、自动化水平不够。 从地域上说，顶管技术的发展与我国地域经济水平相适应，我国东部的顶管技术发展水平远远**中西部地区，仅广东、上海、浙江、江苏和山东五省市就占到了非开挖铺管工作量的 75%。而西部地区仅在西气东输项目下有为数不多的顶管穿越工程，中西部地区与东部沿海地区差距非常显著。顶管施工技术在城市之间的发展不平衡，在上 海，、广州等大城市技术水平比较高，应用比较普遍，但在中小城市应用较少，在中西部地区的城市应用少。在同一城市发展也不平衡，据广州市建委 2004 年对广州市顶管现状的有关调查发现，该市的顶管技术发展不平衡，机械化的顶管施工不很多，手掘 式顶管仍占较大比例，对顶管施工技术的采用不积，往往不是管线铺设的可以选择，被看作是无法开挖的 无奈之举。不同施工企业的施工水平也不平衡，有些还处在比较原始的阶段，也有一些应用失败的工程，客观上阻碍了顶管技术的推广发展。 影响顶管技术应用的另一个因素是，行业规范化不够，存在**低水平恶性竞争的现象，专业人才缺乏 ，现有的从业人员大多是从事一般 的土木工程施工中转化而来，缺少专业训练。今后仍需加强管理，努力推广先进技术，提高施工水平和改善施工工艺 。

世界上一个有据可查的关于顶管技术的记录是在1892年，较初的顶管施工作业是在1896~1900年间由美国北太平洋铁路公 司(Northern Pacific Railroad Company)完成。我国顶管施工技术 起步较晚，自从1954年(也有认为是1953年的，无确切记载)在进行的一例顶管施工以来，我国从国外引进顶管技术已经正好半个世纪了，早期发展较慢，是以人工手掘式为主，设备非常简陋，也无专门的从业人员，直至 1964年前后上海**使用机械式顶管，上海的一些单位并进行了大口径机械式顶管的各种试验和相关的一些理论研究。当时，口径在2m的钢筋混凝土管的一次推进距离可达 120m，同时也开始利用中继间的相关技术。在此以后，又进行了多种口径、不同形式的机械顶管试验，其中土压式居多。由于当时的顶管掘进机的设计还停留在比较原始的阶段，既没有完整的设计施工理论和工艺作指导，也不考虑具体的地层条件，所以当时的顶管掘进机还不够完善。土压式顶管机当时分为上部出土和下部出土两种，但都没有引入土压力的概念。其中，也搞了一些水冲顶管的试验 。 1967年前后，上海已研制成功人不必进入管子的小口径遥控土压式机械顶管机，口径有700mm-1050mm多种规格。在他们的施工实例中，有穿过铁路、公路的，也有在一般道路下施工的。这些掘进机，全部是全断面切削，采用皮带输送机出土。同时，已采用了液压纠偏系统，并且纠偏油缸伸出的长度已用数字显示。1978年前后，上海又研制成功适用于软粘土和淤泥质粘土的挤压法顶管，这种方法要求的覆土厚度较大(大于2倍的管外径)，但施工效率比普通手掘式顶管提高1倍以上。上世纪80年代以来发展为，顶管施工技术无论在理论上，还是在施工工艺方面，都有了长足的发 展。1984年前后，我国的、上海、南京等地先后开始引进国外先进的机械式顶管设备，使我国的顶管技术上了一个新台阶。尤其是在上海**公司引进了日本伊势机(ISEKI)公司的800mm 直径的Telemale顶管掘进机之后，国外的顶管理论、施工技术和管理经验也进入中国，如土压平衡理论、泥水平顶管的各种试验和相关的一些理论研究。当时，口径在2m的钢筋混凝土管的一次推进距离可达120m，后在1988和1992年研制成功我国一台多刀盘土压平衡掘进机(DN2720mm)和一台加泥式土压平衡式掘进机(DN1440mm)，均了较令人满意的效果。与此同时，对顶管技术的理论研究的关注逐年增强，开始出现了比较专业的技术人员，90年代后，以当时的顶管掘进机还不够完善。2000年后，*大学等高校对顶管技术方面进行了不少专项课题研究，也取到了不少成果。在1998年，中国非开挖技术协会成立，标志着我国的顶管行业开始进入规范化发展。2002年中国非开挖技术协会批准成立、上海、广州和武汉四个非开挖技术研究中心，非开挖管线技术列入科技的研究进一步深入。

应用于多种领域中的非开挖顶管施工技术，虽然目前的水平较高，但施工中难免出现错漏，为质量，应该采取哪些措施呢？一，施工之前的现场勘查和测量要尽量详尽，确保施工设计的合理和施工中的安全和质量；钻机的位置和角度需要严格调整，导向孔每钻进3米就要进行一次测量，及时纠正偏差，并增加测量次数，确保导向孔在设计范围内；二，采用逐级扩孔的方式进行扩孔，精心配制泥浆，确保成孔质量；拉管过程中要做好管道底部的加强防护，防止管道被刮破；三，参与施工的操作人员要认真学习导向仪使用手册，准确判断探测过程中对钻头在孔内的位置和趋势，引导钻头沿设计轨迹前进；司钻严格按照探测员的指令操作，遇到已成情况就要及时停钻，和探测员共同研究解决方案，不能擅自做主；四，施工人员要认真学习与施工相关的文件，包括施工设计和有关施工技术规范，增强施工质量意识；施工之前对工作人员进行技术交底很重要，强调质量标准和质量要求；强化质量体系，项目经理全面负责质量管理工作，施工人员积配合，认真做好施工记录，每一道工序按照规范完成。


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