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微型隧道

頂管.微型隧道鋪管技術

原創


1、頂管技術

頂管技術(Pipe jacking)表述的不但是一種具體的非開挖管道鋪設方法,同時還是以頂管施工原理為基礎的一些非開挖鋪管技術的總稱,因此必須把施工原理和具體的施工方法區分開來,不能相互混淆。

這種采用液壓油缸將管段頂入由切削刀盤或掘進機形成的鑽孔中構成襯砌的施工方法,除了適用於頂管工法外,也同樣適用於螺旋鑽進和微型隧道工法;無論是施工一個直徑隻有100mm的螺旋鑽套管,還是頂進大的車輛交通箱涵,所采用的頂管施工原理都是一樣的。

在文獻中,頂管技術(Pipe Jacking) 也被稱為液壓頂管技術。該施工方法的實質就是,所要頂進的管道在主頂工作站的作用下(有時需要中間站或中繼站輔助),由始發井始發,頂進至目標井。在施工中,通過位於第一節管道的可控頂管機(或盾構機),可以實現直線或曲線頂進,一般情況下,頂管機的操作和控製可以直接在地下的工作現場由操作人員來完成,特殊情況下(如微型隧道施工技術),也可以通過位於地表的控製台進行遙控。岩石的破碎方法可以在工作麵上通過手工、機械或者水力的方法進行分步破碎來實現,也可以通過機械全斷麵破碎來實現。破碎下來的岩粉或泥土可以通過壓力牆上的進土口進入頂管機,並通過已鋪設好的管線運至地表。

具體的頂管技術是指首先采用頂管掘進機(Cutting Shield)成孔,然後將人可進入的尺寸大小的管道從頂進工作坑(Drive Shaft)頂入以形成連續襯砌的管道非開挖鋪設技術。頂管施工對管段的截麵形狀沒有特殊要求,但通常以圓形截麵居多,也可以是方形的(如箱涵)。

頂管技術最初主要用於路基穿越鋪設保護套管,目前在該領域仍被廣泛采用。隨著技術的不斷進步,該技術也可直接應用於管道鋪設(如重力下水管道),而不再需要保護套管,頂管技術也因此進入了傳統的小直徑隧道施工市場,與管片拚裝形成襯砌的隧道施工方法構成了競爭。實質上,頂管法所用的頂管機(掘進機或盾構機,shield)和管片隧道施工法采用的隧道掘進機(Tunnel Boring Machine-TBM)是沒用區別的,這兩種施工方法的區別僅在於隧道襯砌構築方法不同。

頂進管道具有兩個作用,一是支撐開挖空間,二是作為管線建築物。 根據其直徑大小(按標準規定管道的直徑>DN/ID 1400),管道可以事先在工廠預製,也可以在施工現場的野外工廠生產,這主要決定於對管道運輸的長度和重量的相關規定以及管道加工的經濟性。通常可運輸的最大管道直徑應限製在DN/ID 3000或DN/OD 3800。較大直徑的管道必須在施工現場進行製造,由於建一個現場的管道生產車間,需要很大的先期投入,考慮到施工的經濟性, 通常要根據施工管線的長度來決定;同時,考慮到管道吊裝的方便、吊裝設備的能力以及對管道重量的限製,單根管道的重量不應>100 t。到目前為止,采用該施工方法頂進的在施工現場製造的最大的鋼筋混凝土管道直徑為DN/ID 4100 或DN/OD 5000。

2、微型隧道

微型隧道(Microtunnelling)是小直徑的頂管施工方法。微型隧道所適用的管道內直徑<900mm,這一管道直徑通常被認為是無法保障人在裏麵安全地工作,但是,這一直徑上限並不是法律條文,日本人認為800mm管道內徑就已經足夠人在裏麵工作了,而歐洲人則把這一上限提高的1000mm,特別是在長距離頂管施工中。無論其精確的管道直徑是多大,微型隧道的施工精度比較高,采用地表遙控的方法來施工事先確定了方位和水平的管道,施工中工作麵的掘進、泥沙的排運和掘進機的導向等全部采用遠程控製。

因此,頂管技術和微型隧道的主要區別是管道直徑的大小,而不是是否采用了遠程控製係統,因為同一個設備製造商的同一規格的遠程控製掘進機的直徑係列可能從500mm到1500mm甚至更大,而遠程控製設備也趨於用來鋪設直徑為2000mm 的較大管道。

微型隧道的主要應用領域在於鋪設重力排水管道,其他形式的管道也可以采用此法,但應用比例還不大;在某些施工條件下,微型隧道可能是在交叉路口鋪設排汙管道的有效方法。

在研究用於新管道鋪設遠程控製微型隧道掘進機的同時,人們還開發了用於舊的汙水管道在線更換的微型隧道掘進機,使得舊管道的破碎、挖掘和更換鋪設在同一施工過程中一次完成。

2016-08-06 09:08