穿越施工現(xiàn)場布置圖

1． 入土點(diǎn)是定向鉆施工的主要場所，鉆機(jī)就布置在該側(cè)，所以施工占地比較大，DD330鉆機(jī)的小占地為30×30M，當(dāng)然也可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況作相應(yīng)調(diào)整，DD60、DD-5的占地相應(yīng)要小得多。

2．出土點(diǎn)一側(cè)主要作為管道焊接場地，在出土點(diǎn)應(yīng)有一塊20×20M的場地作為預(yù)擴(kuò)孔、回拖時(shí)接鉆桿和安裝其他設(shè)備時(shí)使用；在出土點(diǎn)之后有一條長度與穿越長度相等的管線焊接作業(yè)帶。

穿越實(shí)例

大沽沙穿越鉆機(jī)場地布置

1998年9月到10月之間，在天津塘沽大沽沙海河，我公司僅用45天時(shí)間完成了兩條Φ219×8，一條Φ426×9，長度為960米的管道穿越。

大沽沙穿越焊接場地（只顯示了兩條管道）
水平定向鉆穿越施工工藝流程圖

使用水平定向鉆技術(shù)穿越河流和其它障礙物的施工方法在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的運(yùn)用。水平定向鉆穿越承包商協(xié)會認(rèn)為：在工程項(xiàng)目招投標(biāo)過程中，水平定向鉆承包商應(yīng)設(shè)法獲取盡可能多的相關(guān)信息以提出完整并具競爭力的報(bào)價(jià)，承包商在開工前應(yīng)該獲得以下信息，以日后的工作可以順利進(jìn)行，并在此條件下完成工程項(xiàng)目的施工，同時(shí)足夠的施工前的各類信息還可以施工過程安全，減少對周圍環(huán)境的破壞，使工程進(jìn)行的順利。
施工過程和技術(shù)

1、導(dǎo)向孔：導(dǎo)向孔是在水平方向按預(yù)定角度并沿預(yù)定截面鉆進(jìn)的孔，包括一段直斜線和一段大半徑弧線。在鉆導(dǎo)向孔的同時(shí)，承包商也許會選擇并使用大口徑的鉆桿（即沖洗管）來屏蔽導(dǎo)向鉆桿。沖洗管可以起到類似導(dǎo)管的作用，還可以方便導(dǎo)向鉆桿的抽回和換鉆頭等工作。導(dǎo)向孔的方向控制由位于鉆頭后端的鉆桿內(nèi)的控制器（稱為彎外殼）完成。鉆進(jìn)過程中鉆桿是不做旋轉(zhuǎn)的，需要變換方向時(shí)若將彎外殼向右定位，鉆進(jìn)路線即向右沿平滑曲線前進(jìn)。鉆孔曲線由放置在鉆頭后端鉆桿內(nèi)的電子測向儀進(jìn)行測量并將測量結(jié)果傳導(dǎo)到地面的儀，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過處理和計(jì)算后，以數(shù)字的形式顯示在顯示屏上，該電子裝置主要用來監(jiān)測鉆桿與地球磁場的關(guān)系和傾角（鉆頭在地下的三維坐標(biāo)），將測量到的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以便確定鉆頭的實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位置的偏差，并將偏差值控制在允許的范圍之內(nèi)，如此循環(huán)直到鉆頭按照預(yù)定的導(dǎo)向孔曲線在預(yù)定位置出土。
京廣鐵路和宜君鐵路施工期間，完成了多根鋼管、PE管和硅芯管的定向鉆孔，玻璃鋼管和混凝土管的頂管施工。這里面管道穿越φ1219mm，頂管φ3000mm，公司是非開挖技術(shù)協(xié)會會員，國家非開挖專業(yè)技術(shù)**地質(zhì)學(xué)會會員。非開挖頂管是指不開挖地面穿越公路、鐵路、河流和建筑物。在郊區(qū)或歷史遺跡保護(hù)區(qū)，管道建設(shè)的地下敷設(shè)涉及城鎮(zhèn)污水處理、冷卻水供應(yīng)、通信、電力、燃?xì)夤艿?、交通信號、網(wǎng)絡(luò)傳輸、農(nóng)業(yè)灌溉等。伴著大城市化建設(shè)的加快，地表空間越來越小，迫使公共基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)向地下發(fā)展。為了確保地面人民的日常生活不受干擾，非開挖地下頂管技術(shù)成為***的施工方案，不影響交通，不破壞環(huán)境，施工時(shí)間，綜合成本低。 公司承擔(dān)各類別建筑結(jié)構(gòu)改造、梁柱切割拆除、高架橋改造、水下切割拆除、水下切割拆除鋼筋混凝土墻等工作。公司在北京、上海、江蘇、天津、河北、浙江、重慶、山西、遼寧、吉林、安徽、福建、河南、河北、湖南、湖北、陜西、四川、云南、黑龍江、內(nèi)蒙古、甘肅、廣東等郊區(qū)有業(yè)務(wù)，切割和拆除混凝土。不受施工現(xiàn)場、環(huán)境保護(hù)、工期、安全原因等條件的約束。它打破了傳統(tǒng)風(fēng)鎬拆除后風(fēng)鎬切割或定向***的施工方式，具備不影響周邊地區(qū)正常交通、工期短、安全系數(shù)高等亮點(diǎn)。液壓繩鋸切割的使用能夠讓密集鋼筋混凝土和石材的技術(shù)拆除、安全和有效。除此之外，它具備相對較高的施工精度和速度。它可以做到對較厚混凝土的各類切割，如地下室、煙囪、柱子等的切割和拆除。

人工頂管施工設(shè)備
3、中繼環(huán)
頂管阻力
正面——不變
側(cè)面摩擦力——隨頂進(jìn)距離增大顯然，將長距離頂管分成若干段，在段與段之間設(shè)置中繼環(huán)，接力頂進(jìn)設(shè)備可使后續(xù)段只克服頂進(jìn)管段側(cè)面摩擦力即可。按自前至后順序開動(dòng)中繼環(huán)油缸，頂進(jìn)管道可實(shí)現(xiàn)長距離頂進(jìn)。
中繼環(huán)——在中繼環(huán)成環(huán)形布置若干中繼油缸，油缸行程200mm。
中繼環(huán)油缸工作時(shí)，后面的管段成了后座，將前面相鄰管段推向前方，分段克服側(cè)面摩擦力。
4、工程管
管道主體一般為圓形，直徑多為1.5～3m。長度2-4m。
管道材料類型
鋼筋砼管：C50以上，應(yīng)用多，用于短距下水道中；
鋼 管：列應(yīng)用二位，用于自來水、煤氣、
氣等長距離頂管；
鋼管、鋼筋砼復(fù)合管：外鋼內(nèi)砼，用于長距頂進(jìn)；
鋼管、塑料復(fù)合管：外鋼內(nèi)塑，用于強(qiáng)酸性液體
及高純水輸送。
5、排土設(shè)備
人工出土——人工挖土?xí)r。
螺旋輸送機(jī)——土壓平衡頂管機(jī)。
吸泥排泥設(shè)備——泥水平衡、泥水加氣平衡頂管機(jī)。

頂管施工工藝流程
1、機(jī)頭選型：
根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，并結(jié)合本公司的施工經(jīng)驗(yàn)，頂管機(jī)頭決定采用氣壓平衡網(wǎng)格（水沖）式機(jī)頭進(jìn)行施工。該機(jī)頭在頂進(jìn)過程中，通過氣壓平衡正面土壓穩(wěn)定機(jī)頭，減少外部土體對周圍地面的影響。
2、頂進(jìn)設(shè)備及頂進(jìn)工藝
（1）主頂：
采用4臺200噸/臺千斤頂作為主頂，千斤頂行程為1.4米。千斤頂動(dòng)力由油泵提供。千斤頂后端用道木和分壓環(huán)將反力均勻作用于工作井，前端頂進(jìn)分壓環(huán)，頂鐵將頂力傳至管節(jié)。分壓環(huán)制作具有足夠的剛性，與管端面接觸相對平整，無變形。
（2）中繼間：
在長距離頂進(jìn)過程中，當(dāng)頂進(jìn)阻力過容許總頂力時(shí)，無法一次達(dá)到頂進(jìn)距離時(shí)，須設(shè)置中繼間分段接力頂進(jìn)。本頂管工程在頂進(jìn)長度過100米時(shí)，考慮在機(jī)頭后設(shè)置一只中繼間，并采用觸變泥漿注漿工藝。
中繼間由前殼體、千斤頂及后殼體組成。前殼體與前接管連接，后殼體與后接管連接，前后殼體間為承插式連接，兩者間依靠橡膠止水帶密封，防止管道外水土和漿液倒流入管道內(nèi)。
每只中繼間安裝10個(gè)、每個(gè)頂力為30噸的千斤頂，千斤頂沿圓周均勻布置。千斤頂?shù)男谐虨?8厘米，用扁鐵制成的緊固件將其固定在前殼體上。鋼殼體結(jié)構(gòu)進(jìn)行精*，其在使用過程中不發(fā)生變形。中繼間殼體外徑與管節(jié)外徑相同，可減少土體擾動(dòng)、地面沉降和頂進(jìn)阻力。
當(dāng)管道頂通以后，拆除千斤頂及各種輔件，外殼與管節(jié)內(nèi)壁之間的間隙用細(xì)石混凝土填充。
人工頂管法施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的地下管道施工方法，早于6年美國北太平洋鐵路鋪設(shè)工程中應(yīng)用，已有百年歷史。20世紀(jì)60年代在世界各國推廣應(yīng)用；近20年，日本研究開發(fā)土壓平衡、水壓平衡人工頂管機(jī)等先進(jìn)人工頂管機(jī)頭和工法。
從50年代從北京、上海開始試用。
1986年上海穿越黃浦江輸水鋼質(zhì)管道，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制，激光導(dǎo)向等先進(jìn)技術(shù)，單向頂進(jìn)距離1120m，頂進(jìn)軸線精度：左右﹤±m(xù)m，上下﹤±50mm。
1981年浙江鎮(zhèn)海穿越甬江管道，直徑2.6m，單向頂進(jìn)581m，采用5只中繼環(huán)，上下左右偏差﹤10mm。
頂進(jìn)速度快：美國1980年，9.5小時(shí)頂進(jìn)49m。
頂進(jìn)距離長：
國外一次頂進(jìn)距離1200m，1970年，德國漢堡下水道混凝土人工頂管，直徑為2.6m。
創(chuàng)造混凝土人工頂管世界記錄：一次頂進(jìn)距離為2050m，2001浙江嘉興污水人工頂管，鋼筋砼管直徑2m。
創(chuàng)造鋼管人工頂管世界記錄：一次頂進(jìn)距離為1743m，1997年上海黃浦江上游引水工程的長橋支線人工頂管，鋼管直徑3.5m。

人工頂管施工設(shè)備
構(gòu)成：頂進(jìn)設(shè)備、掘進(jìn)機(jī)（工具管）、中繼環(huán)、工程管、排土設(shè)備等五部分組成。
1、頂進(jìn)設(shè)備
主頂進(jìn)系統(tǒng)——主油缸：2～8只，行程1～1.5m，頂力300～1000t/只；
單只千斤頂頂力不能過大：千斤頂、管段、后座材料。
主油泵：32-45-50MPa；操縱臺、高壓油管。
頂鐵：彌補(bǔ)油缸行程不足，厚度﹤油缸行程
導(dǎo)軌：頂管導(dǎo)向
中繼間——中繼油缸、中繼油泵或主油泵。
2、掘進(jìn)機(jī)
按挖土方式和平衡土體方式不同分為：
手工挖土掘進(jìn)機(jī)、擠壓掘進(jìn)機(jī)、氣壓平衡掘進(jìn)機(jī)、泥水平衡掘進(jìn)機(jī)、土壓平衡掘進(jìn)機(jī)。
工具管：無刀盤的泥水平衡頂管機(jī)又稱為工具管，是頂管關(guān)鍵設(shè)備，安裝在管道前端，外形與管道相似，結(jié)構(gòu)為為三段雙鉸管。
作用：破土、定向、糾偏、防止塌方、出泥等功能。
組成：沖泥倉（前）、操作室（中）、控制室（后）設(shè)水平鉸鏈和上下糾偏油缸，調(diào)上下方向（即坡度）
設(shè)垂直鉸鏈和水平糾偏油缸，調(diào)左右方向（水平曲線）、泥漿環(huán)、控制室、左右調(diào)節(jié)油缸、上下調(diào)節(jié)油缸、
操作室、吸泥管、沖泥倉、柵 格、工具管結(jié)構(gòu)

發(fā)展與使用

水平定向鉆技術(shù)早出現(xiàn)在70年代，是傳統(tǒng)的公路打孔和油田定向鉆井技術(shù)的結(jié)合，這已成為目前廣受歡迎的施工方法，可用于輸送石油、氣、石化產(chǎn)品、水、污水等物質(zhì)和電力、光纜各類管道的施工。不僅應(yīng)用于河流和水道的穿越，同時(shí)還廣泛應(yīng)用于高速公路、鐵路、機(jī)場、海岸、島嶼以及密布建筑物、管道密集區(qū)等。

B、技術(shù)限制

定向鉆施工技術(shù)應(yīng)用于美國海岸地區(qū)的沖積層穿越，現(xiàn)在已經(jīng)能夠開始在粗沙、卵石、冰磧和巖石地區(qū)等復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行穿越施工。長的穿越施工已達(dá)6000英尺、管道直徑為18英寸。

C、優(yōu)勢

事實(shí)證明：水平定向鉆穿越是對環(huán)境影響小的施工方法。這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)還可以為管道提供的保護(hù)層，并相應(yīng)減少了維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)不會影響河流運(yùn)輸并縮短施工期，證明是目前效率，成本的穿越施工方法。


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