【文章內(nèi)容簡介】 用得最早的一種非開挖施工方法，起源于美國。最初，頂管施工法主要用于跨越孔施工時頂進鋼套管，隨著技術(shù)的改進，頂管法也用于無套管情況下頂進永久性的公用管道，主要是重力管道。一、頂管施工法一般規(guī)定頂管的施工設(shè)計應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：?。?）施工現(xiàn)場平面布置圖；?。?）頂進方法的選用和頂管段單元長度的確定；?。?）工作坑位置的選擇及其結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計；?。?）頂管機頭選型及各類設(shè)備的規(guī)格、型號及數(shù)量；（5）頂力計算和后背設(shè)計；（6）洞口的封門設(shè)計；（7）測量、糾偏的方法；（8）垂直運輸和水平運輸布置；下管、挖土、運土或泥水排除的方法；　?。?）減阻措施；（10）控制地面隆起、沉降的措施；（11）地下水排除方法；?。?2）注漿加固措施；（13）安全技術(shù)措施。管道頂進方法的選擇，應(yīng)根據(jù)管道所處土層性質(zhì)、管徑、地下水位、附近地上與地下建筑物、構(gòu)筑物和各種設(shè)施等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）在粘性土或砂性土層，且無地下水影響時，宜采用手掘式或機械挖掘式頂管法；當(dāng)土質(zhì)為砂礫土?xí)r，可采用具有支撐的工具管或注漿加固土層的措施；（2）在軟土層且無障礙物的條件下，管頂以上土層較厚時，宜采用擠壓式或網(wǎng)格式頂管法；（3）在粘性土層中必須控制地面隆陷時，宜采用土壓平衡頂管法；（4）在粉砂土層中且需要控制地面隆陷時，宜采用加泥式土壓平衡或泥水平衡頂管法；（5）在頂進長度較短、管徑小的金屬管時，宜采用一次頂進的擠密土層頂管法。采用手掘式頂管時，并應(yīng)采取措施，防止其他水源進入頂管管道。頂管施工中的測量，應(yīng)建立地面與地下測量控制系統(tǒng)，控制點應(yīng)設(shè)在不易擾動、視線清楚、方便校核、易于保護處。第二節(jié) 頂管頂力的計算方法PE管材頂管的頂力可按下式計算，亦可采用當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗公式確定：　 P=fγD1[2h+(2h+ D1)tg2(45176。ф/2)+ω/γD1]L+PF　　　　　式中P——計算的總頂力(kN)；　　γ——管道所處土層的重力密度(kN/m3)；　　D1——管道的外徑(mm)；　　H——管道頂部以上覆蓋土層的厚度(m)；　　ф——管道所處土層的內(nèi)摩擦角(o)；　　ω——管道單位長度的自重(kN/m)；　　L——管道的計算頂進長度(m)；　　f——頂進時，管道表面與其周圍土層之間的摩擦系數(shù)，其取值可按表3－4所列數(shù)據(jù)選用；PF——頂進時，工具管的迎面阻力(kN)，其取值，宜按不同頂進方法由表3－5所列公式計算。（表3－4） 頂進管道與其周圍土層的摩擦系數(shù)　　　　　　土類濕干粘土、亞粘土～～砂土、亞砂土～～（表3－5） 頂進工具管迎面阻力(PF)的計算公式　　　　頂進方法頂進時，工具管迎面阻力(PF)的計算公式(kN)手工掘進工具管頂部及兩側(cè)允許超挖0工具管頂部及兩側(cè)不允許超挖л Dav t R擠壓法л Dav t R網(wǎng)格擠壓法aл/4 D R注：Dav——工具管刃腳或擠壓喇叭口的平均直徑(m)；　　　　　t——工具管刃腳厚度或擠壓喇叭口的平均寬度(m)；　　　　 R——手工掘進頂管法的工具管迎面阻力，或擠壓、網(wǎng)格擠壓頂管法的擠壓阻力。前者可采用500kN/m2，后者可按工具管前端中心處的被動土壓力計算(kN/m2)；　　　　　a——網(wǎng)格截面參數(shù)，～。第四章 工 程 施 工第一部分 非開挖定向鉆進施工第一節(jié) 施工準(zhǔn)備一、一般規(guī)定定向鉆鋪管施工應(yīng)符合設(shè)計要求，技術(shù)措施安全可行、減少環(huán)境污染、不破壞相鄰管線與建筑物。定向鉆鋪管施工前，應(yīng)制訂施工組織設(shè)計或?qū)ｍ検┕し桨?，以防管材拉扁，并做好技術(shù)交底。材料進場時，應(yīng)進行質(zhì)量檢驗，并附有質(zhì)量證明合格文件。施工時，必須要選擇專業(yè)的非開挖公司進行施工，以確保工程的順利完工二、中財PE非開挖管材施工時，應(yīng)做好如下施工準(zhǔn)備 給水排水管道工程施工前應(yīng)由設(shè)計單位進行設(shè)計交底。當(dāng)施工單位發(fā)現(xiàn)施工圖有錯誤時，應(yīng)及時向設(shè)計單位提出變更設(shè)計的要求。 給水排水管道工程施工前，應(yīng)根據(jù)施工需要進行調(diào)查研究，并應(yīng)掌握管道沿線的下列情況和資料。（1）現(xiàn)場地形、地貌、建筑物、各種管線和其他設(shè)施的情況；（2）工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料；（3）氣象資料；（4）工程材料、交通運輸及排水條件；（5）工程供水、供電條件；（6）工程材料、施工機械供應(yīng)條件；（7）在地表水水體中或岸邊施工時，應(yīng)掌握地表水的水文和航運資料。在寒冷地區(qū)施工時，尚掌握地表水的凍結(jié)及流冰的資料；（8）結(jié)合工程特點和現(xiàn)場條件的其他情況和資料。 給水排水管道工程施工前應(yīng)編制施工組織設(shè)計。施工組織設(shè)計的內(nèi)容，主要應(yīng)包括工程概況、施工部署、施工方法、材料、主要機械設(shè)備的供應(yīng)、保證施工質(zhì)量、安全、工期、降低成本和提高經(jīng)濟效益的技術(shù)組織措施、施工計劃、施工總平面圖以及保護周圍環(huán)境的措施等。對主要施工方法，應(yīng)分別編制施工設(shè)計。第二節(jié) 定向鉆鋪管鉆機一、定向鉆鋪管鉆機分類和技術(shù)性能可按表41選用。（表41） 定向鉆機分類及其技術(shù)性能分類小型中型大型給進力或回拉力(kN)﹤100100～450﹥450扭矩(kNm)﹤33～30﹥30回轉(zhuǎn)速度（r/min）﹥130100～130﹤130功率(kW)﹤100100～180﹥180鉆桿長度(m)～～～給進機構(gòu)鋼繩和鏈條鏈條或齒輪齒條齒輪齒條鋪管直徑(mm)﹤350350～600600～1200鋪管長度（m）﹤300300～600600～1500鋪管深度(m)﹤66～15﹥15導(dǎo)向測量系統(tǒng)手持式導(dǎo)向儀手持式導(dǎo)向儀或隨鉆測量儀隨鉆測量儀第三節(jié) 定向鉆施工機械的安裝、調(diào)試、鋪管施工一、定向鉆鋪管施工設(shè)備安裝應(yīng)符合下列條件：設(shè)備應(yīng)安裝在生產(chǎn)管中心線延伸的起始位置；調(diào)整機架方位應(yīng)符合設(shè)計鉆孔軸線；按設(shè)計入土角調(diào)整機架傾斜角度；鉆機定位后，應(yīng)用錨桿錨固。土層堅硬且干燥可適用直錨桿；土層松散可采用砼基礎(chǔ)或沉箱螺旋錨桿錨固定位。二、導(dǎo)向系統(tǒng)配置應(yīng)根據(jù)機型、穿越障礙物類型、探測深度及現(xiàn)場測量條件等選用，使用前應(yīng)符合以下要求：操作人員應(yīng)熟悉儀器性能、適用范圍、操作方法；導(dǎo)向儀應(yīng)定期進行計量鑒定。施工前尚應(yīng)進行現(xiàn)場校準(zhǔn)，合格后方能使用。三、孔底鉆具組合應(yīng)按采用導(dǎo)向系統(tǒng)、土層條件、穿越深度等要求確定；孔底鉆具組合形式可參照表4－2選用。（表42） 孔底鉆具組合形式定位系統(tǒng)土層條件鉆具組合手提步履式導(dǎo)向儀軟土層提供傾角、方位角、深度的泥漿噴射鏟式鉆頭、探頭（棒）室及鉆桿組合中、硬土層銑齒牙輪鉆頭、提供傾角、方位角、深度的方向控制的彎接頭，探頭（棒）室及鉆桿組合硬土或巖土層銑齒牙輪鉆頭、預(yù)先安置的泥漿馬達無磁鉆鋌和鉆桿組合有纜式導(dǎo)向儀軟土層鉆頭、彎接頭、浮動接動、裝有探頭（棒）的定向鉆頭、泥漿馬達、無磁鉆鋌和鉆桿組合硬土或巖土層鉆頭、泥漿馬達、浮動接頭、定向接頭、無磁鉆鋌和鉆桿組合四、導(dǎo)向鉆頭類型和尺寸應(yīng)按巖土類型、巖土層造斜能力、造斜配套工具等要求確定鉆頭類型和尺寸，可參照表43選用。（表43） 鉆頭類型和尺寸巖土類型鉆頭類型和尺寸淤泥較大掌面的鏟形鉆頭淤泥質(zhì)粘土中等掌面的鏟形鉆頭粘土較小掌面的鏟形鉆頭，掌面寬度應(yīng)比探頭室直徑大12mm以上，銑齒鉆頭或馬掌面沖擊鉆頭砂層小錐形掌面鏟形鉆頭砂、卵、礫石層鑲焊硬質(zhì)合金、中等尺寸彎接頭鉆頭巖層孔底動力鉆具五、鉆桿使用應(yīng)符合下列要求：向鉆鉆桿機械性能主要是強度和扭矩，其規(guī)格、型號應(yīng)符合孔底鉆具工作扭矩、鉆機頂力及回拉生產(chǎn)管時總拉力要求；鉆桿曲率半徑應(yīng)不小于鉆桿外徑1200倍；鉆桿絲扣應(yīng)保持潔凈，旋扣前應(yīng)涂上絲扣油；彎曲和損傷鉆桿不能使用，鉆桿內(nèi)應(yīng)避免雜物進入。六、導(dǎo)向孔施工應(yīng)符合下列要求：鉆機開啟后應(yīng)進行試運轉(zhuǎn)，確定機具各部分都運作正常后方可鉆進；第一根鉆桿入土鉆進時，應(yīng)輕壓慢轉(zhuǎn)穩(wěn)定入土位置，符合設(shè)計入土角后方可實施鉆進；導(dǎo)向孔鉆進時，～，直線段測量計算頻率一般每根鉆桿一次；測量參數(shù)應(yīng)符合設(shè)計軌跡要求，且應(yīng)按下列要求進行數(shù)據(jù)記錄：（1）采用手提步履式導(dǎo)向儀鉆孔軌跡測量方法的現(xiàn)場記錄內(nèi)容，應(yīng)符合附錄E要求，并按記錄繪制鉆孔軌跡剖面圖。（2）采用有纜式導(dǎo)向系統(tǒng)鉆孔軌跡測量，鉆孔軌跡監(jiān)視和調(diào)控應(yīng)隨時觀察計算機處理的隨鉆數(shù)據(jù)，且應(yīng)進行采集。（3）曲線段鉆進時，應(yīng)按地層條件調(diào)整推進力，避免鉆桿發(fā)生過度彎曲；（4）造斜段頂進時，～，同時應(yīng)觀察延伸長度頂角變量，頂角變量應(yīng)符合鉆桿極限彎曲強度要求，采取分段施鉆，使延伸長度頂角應(yīng)變化均勻；（5）導(dǎo)向孔相鄰兩測量點之間軌跡偏離誤差不得大于終孔孔徑，發(fā)現(xiàn)偏離誤差應(yīng)及時糾偏。七、～，終孔孔徑可按表4－4表選用。（表4－4 ） 生產(chǎn)管徑和終孔孔徑的關(guān)系生產(chǎn)管直徑D（mm）鉆孔擴孔直徑（mm）備注﹤200D+100經(jīng)驗數(shù)據(jù)200～600D(～)﹥600D+(300～400)八、擴孔鉆頭（擴孔器）小眼孔正常噴漿時，方能開始擴孔，嚴禁干擴。九、按配套擴孔鉆頭由小到大逐級擴孔。中、大型鉆機在松軟土層中擴孔，可跨越一級鉆頭直徑擴孔。十、擴孔鉆頭類型選擇可參照表45選用。（表45） 擴孔鉆頭適用的地層鉆頭類型適用地層擠壓型擴孔鉆頭松軟地層切削型擴孔鉆頭軟土層組合型擴孔鉆頭地層適用范圍較廣，屬普通型擴孔鉆頭牙輪型擴孔鉆頭硬土和巖石十一、擴孔中出現(xiàn)鉆機扭矩、拉力異常時，應(yīng)進行“洗孔”。十二、回拉生產(chǎn)管進入鉆孔時入孔角應(yīng)和導(dǎo)向孔鉆桿出土角一致，回拉作業(yè)應(yīng)連續(xù)進行。十三、應(yīng)根據(jù)地形地貌及鋪管長度、材質(zhì)、管徑等因素，確定是否需要開挖發(fā)送溝（道）或設(shè)置鋼托架。管徑大于1m時，宜進行回拉時浮力控制。管材環(huán)剛度不足，可采用加大管內(nèi)氣壓以增加環(huán)剛度，并勻速拉管，避免出現(xiàn)孔內(nèi)瞬間真空現(xiàn)象，造成孔內(nèi)坍塌。十四、拉管就位后，應(yīng)對生產(chǎn)管兩端進行封堵，避免異物進入管內(nèi)。完成連接、實驗和檢測后，應(yīng)及時清理現(xiàn)場泥漿、渣土及廢棄物，并按要求回填壓實工作坑。十五、定向鉆進應(yīng)按不同地層條件配制泥漿，泥漿性能指標(biāo)應(yīng)符合下列要求：泥漿粘度應(yīng)能確保孔壁穩(wěn)定，并能將鉆屑攜帶到地表。泥漿粘度可參照表46選用。（表46） 泥漿粘度表項目管 徑地 質(zhì)（s）粘 土亞粘土粉 砂細 砂中 砂粗 砂礫 砂巖 石導(dǎo)向鉆孔/35～4035～4040～4545～5050～5540～50擴孔及回拖φ426以下35～4035～4040～4545～5050～5540～50φ426～φ71140～4540～4545～5050～5555～6045～55φ711～φ101645～5045～5050～5555～6060～8050～55φ1016以上45～5050～5555～6060～7065～8555～65泥漿PH值控制在8～10；定向鉆進在砂土和卵礫石中施工，配制泥漿應(yīng)加入適量潤滑劑；定向鉆進施工過程應(yīng)保持穩(wěn)定的泥漿環(huán)流；泥漿應(yīng)在專用攪拌容器或攪拌池中配制，從鉆孔內(nèi)返出的泥漿應(yīng)符合下列處理要求：（1）經(jīng)沉淀池或泥漿凈化設(shè)備處理后再利用；（2）廢棄泥漿應(yīng)妥善處置；定向鉆施工應(yīng)根據(jù)施工階段選擇泥漿壓力和流量。第四節(jié)、定向鉆進施工工藝流程一、定向鉆進拖拉法施工工藝流程如圖7:（圖7定向鉆施工示意圖）第二部分 非開挖頂管施工第一節(jié) 頂管施工的分類及特點一、頂管施工的分類及特點頂管施工的分類方法很多，而且每一種分類方法都只是從某一個側(cè)面強調(diào)某一方面，不能也無法概全，所以，每一種分類方法都有其局限性。下而我們介紹幾種使用最為普通的分類方法。第一種分類方法最為簡單，它就是按所頂管子口徑之大小來分的，可分為大口徑。中口徑、小口徑和微型頂管四種。大口徑多指D2000mm以上的頂管，人能在這樣口徑的管道中站立和自由行走。大口徑的頂管設(shè)備比較龐大，管子自重也較大，頂進時比較復(fù)雜。最大口徑可達D5000mm，比小型盾構(gòu)還大。中口徑是指人貓著腰可以在其內(nèi)行走的管子，但有時不能走得太遠。這種管子口徑為D1200mmD1800mm。在頂管中占大多數(shù)。小口徑是指人只能在管內(nèi)爬行，有時甚至于爬行也比較困難的管子。這種管子口徑在在D500mmD1000mm之間。微型頂管其口徑很小，人無法進入管子里，通常在D400mm以下，最小的只有D75mm。這種口徑的管子一般都埋得較淺，所穿越的土層有時也很復(fù)雜，已成為頂管施工的一個新的分支，技術(shù)發(fā)展很快，這種頂管在形式上也不斷創(chuàng)新。第二種分類方式是以推進管前工具管或掘進機的作業(yè)形式來分。推進管前只有一個鋼制的帶刃口的管子，具有挖土保護和糾偏功能的被稱為工具管，人在工具管內(nèi)