非開挖工程技術徹底解決了管道鋪設施工中對城市建築物的破壞、道路交通擁堵等問題,突出了其在穩定土層和環境保護方面的優勢。這對於交通繁忙、人口密集、地上建築多、地下管線復雜的城市來說非常重要,它將為城市創造壹個幹凈、舒適、優美的環境。
非開挖技術是近年來頻繁使用的壹個術語。涉及少開挖即開挖工作井和接收井,不開挖即管道非開挖技術,即鋪設或更換地下管道。頂管直徑DN 800-4500。待埋的管道通過工作井推入土壤中。工作井中的管道可以在地下1,500米以上通過,也可以曲線通過,以避開壹些地下管線或障礙物。
其技術要點是糾正管道伸入地下的偏差。特別適用於大中管徑的非開挖鋪設。它具有經濟、高效、環保的綜合功能。該技術的優點是:無需地面開挖;不拆除、不破壞地面建築物;不影響交通;不破壞環境;施工不受氣候和環境影響;不影響管道的差異變形;省時、高效、安全、綜合成本低。
該技術廣泛應用於我國沿海經濟發達地區城市地下給排水管道、天然氣和石油管道、通信電纜等管道的非開挖鋪設。它可以跨越公路、鐵路、橋梁、山脈、河流、海峽以及地面上的任何建築。該技術可節省大量征地拆遷費用,減少環境汙染和道路擁堵,具有顯著的經濟效益和社會效益。
1,開發及工作原理:
頂管施工是繼盾構施工後發展起來的壹種地下管線施工方法。不需要開挖表層,可以穿越公路、鐵路、河流、地面建築物、地下構築物和各種地下管線。在頂管施工中,借助主頂進油缸和管間中繼室的推力,將工具管或掘進機從工作井穿過土層推到接收井進行吊裝。同時將工具管或掘進機正後方的管道埋在兩井之間,以實現不開挖鋪設地下管道的施工方法。
2.分類
目前,頂管施工中最流行的平衡理論有三種:
氣壓平衡、泥水平衡、土壓平衡理論。
頂管施工最突出的特點就是適應性。根據不同的地質條件、施工條件和設計要求,選擇合適的頂管施工方法以及如何正確選擇頂管機和配套輔助設備,對頂管施工來說將是非常關鍵的。
3.中國頂管施工技術的發展歷程。
世界上最早有文獻記載的頂管技術是在1892年,最初的頂管施工是由美國北太平洋鐵路公司在1896至1900年間完成的。我國頂管施工技術起步較晚。自1954(或1953,無確切記載)北京第壹次頂管施工至今,我國從國外引進頂管技術已整整半個世紀,早期發展緩慢。在1964之前,主要是人工挖掘,設備非常簡單,沒有專門的員工。當時直徑為2m的鋼筋混凝土管壹次性推進距離可達120m,同時還采用了接力的相關技術。之後進行了各種口徑、不同形式的機械頂管試驗,大部分是土壓。當時的頂管機設計還處於原始階段,沒有完整的設計施工理論和技術作為指導,也沒有考慮具體的地層條件,所以當時的頂管機還不夠完善。當時的土壓頂管機分為上挖式和下挖式兩種,但並沒有引入土壓的概念。其中還進行了壹些水沖管的試驗。1967左右,上海研制成功了無人入管的小口徑遙控土壓機械頂管機,規格從700 mm到1050 mm不等,在他們的施工實例中,有的穿越鐵路公路,有的在普通公路下作業。這些掘進機都是全斷面切割,帶式輸送機出土。同時采用了液壓糾偏系統,糾偏油缸的長度用數字顯示。1978左右,上海針對軟粘土、淤泥質粘土成功開發出擠壓頂管。這種方法需要較大的覆蓋厚度(兩倍管徑以上),但施工效率比普通手挖頂管高1倍以上。20世紀80年代以來,頂管施工技術發展更為迅速,無論在理論上還是在施工技術上都取得了長足的進步。1984左右,我國的北京、上海、南京等地開始引進國外先進的機械頂管設備,使我國的頂管技術達到了壹個新的水平。特別是史燚機器(ISEKI)公司的800mm直徑Telemale頂管機引進上海市政公司後,國外的頂管理論、施工技術和管理經驗也進入中國,如土壓平衡理論、泥漿水平頂管的各種試驗以及壹些相關的理論研究。當時直徑2m的鋼筋混凝土管壹次性推進距離可達1.20m,後來在1.988和1.992年,我國第壹臺多刀土壓平衡掘進機(DN2720mm)和第壹臺加泥土壓平衡掘進機(DN1440mm)研制成功,均取得了滿意的效果。與此同時,對頂管技術理論研究的重視程度逐年提高,更多的專業技術人員開始出現。90年代以後,當時的頂管機還不完善。當時的土壓頂管機分為上挖式和下挖式兩種,但並沒有引入土壓的概念。2000年以後,同濟大學等高校對頂管技術進行了很多專項研究,取得了很多成果。1998年,中國非開挖技術協會成立,標誌著我國頂管行業開始規範化發展。2002年,中國非開挖技術協會批準成立北京、上海、廣州、武漢四個非開挖技術研究中心,非開挖管道技術進壹步納入科技研究。