砂卵石土质

1.非开挖技术的发展及气动锤、夯管锤等工法的优势

1.1国外非开挖技术发展现状

由于非开挖技术具有不污染环境、不影响交通、施工周期短、综合

成本低的特点，进几十年来，非开挖技术已经成为发达国家地下管线

工程的一个新技术增长点。在西方发达国家中，目前非开挖设备制造

商和材料供应商达400多家，各种非开挖设备制造施工方法达百余种。

1.2国内非开挖技术的发展与现状

我国非开挖技术的发展可分为两个阶段，即1953～1985年的传统的非开挖技术阶段， 1985至今的现代非开挖技术阶段。进入现代非

开挖技术阶段，顶管技术有了较大发展，引入了中继间顶管技术、触

变泥浆技术及土压、泥水平衡技术；水平定向钻进和导向钻进施工有

了更广范的应用；气动矛法、夯管法、水平螺旋钻进法、水平钻进法、冲击钻进法等各种非开挖技术在不同施工条件下发挥着各自的优势作用。

1.3 非开挖管道施工（气动锤、夯管锤等工法）与普通顶管施工方法比较，有以下优势：

1.3.1无需后背力，利用压缩空气夯进管材。

1.3.2占用工作井（坑）面积小，节省施工费用。

1.3.3施工速度快，夯进管材每小时10米左右。

1.3.4施工方法安全，无需施工人员在工作井（坑）内作业。

1.3.5遇特殊土质，如砂卵石、流砂、地下水等，对夯管施工法无任何影响。

1.3.6管材出土方便，小口径利用压缩空气一次排土，大口径可采取人工出土。

1.3.7工程费用低，与普通顶管施工方法比较，工程费用接近。

1.3.8非开挖管道施工可在火车、汽车等车辆不减速、江河不断流的正常状况下施工，因此具有很高的环境效益和社会经济效益。

2.夯管施工原理及技术特点

2.1工作原理：

夯管施工法是指用夯锤（低频、大冲击的气动冲击器）将待铺设的

钢管沿设计路线直接夯入地层，实现非开挖穿越铺管。施工时，夯管锤的冲击力直接作用在钢管的后端，通过钢管传递到前端的管鞋上切削土体，并克服土层与钢管的摩擦阻力，使钢管不断进入土层。随着钢管的前进，被切削的土芯进入钢管内。待钢管到达目标坑后，将钢管内的土用压气或高压水排出，而钢管则留在孔内。有时为了减少管内壁与土的摩擦阻力，在施工过程中夯入一节钢管后，间断地将管内的土排出。

2.2夯管法的优缺点及适用范围

2.2.1夯管法的优点是：⑴对地面的干扰极小；⑵对土层的扰动小；⑶设备简单、投资小，施工成本底。

2.2.2夯管法的缺点是：⑴不易控制施工方向；⑵不适用于含大卵砾石的地层。

2.2.3夯管法的适用范围：⑴管径为50～2000mm；⑵管线长度为20～80m；⑶管材为钢套管；⑷适用于不含大砂卵石的各种地层，包括含水地层。

2.3德国TT公司TAURUS350夯管锤夯管工法简介

2.3.1TAURUS型夯管锤夯管工法特点：

⑴排土锥体和套插锥体及冲击件将力全部传到钢管上。

⑵用气压干斤顶来进行精确的轴向定位。

⑶安装有加强切割力的切削环。

⑷标准的施工用空气压缩机做为驱动装置。

⑸夯进钢管后利用空气压力或水压力，或两种力同时使用将土排出管外，或在夯完后由人工将管道内土清除。

2.3.2TAURUS型夯管锤技术性能(见下表1)：

3.杨庄大街2003配合道路燃气管线首钢段夯管工程实例

3.1工程简介：

3.1.1本工程为杨庄大街2003配合道路燃气管线工程，本段起点位于首钢特钢公司院内，终点位于杨庄路口，与燃气管线T2点相接，全长

67m。夯管下穿杨庄大街，因管线需避开雨水沟及在建的热力工程，

标高控制在杨庄大街热力外线工程结构底面以下1.5米，设计燃气管

径为φ300。夯管工程施工平面示意图见图3。

3.1.2拟采用TT350夯管锤进行施工，夯击套管采用DN700螺旋钢管，外防腐采用环氧粉末喷涂，管节每段长6m，在燃气管道和夯击钢管

之间铺设一根φ529防腐管，夯

钢管和防腐管之间注水泥浆填充密实，见燃气管线剖面示意图4。

3.2土层地质条件：

杨庄路地区地质情况自上到下为：地表下1～2m，为杂填土及粘土层，2m以下为砂卵石层，铺设管道层卵石含量为60～80％，该地区施工深度范围内无地下水。

3.3工程特点、难点

3.3.1依照设计图纸给出的燃气管线标高采用φ720×12无缝钢管进行

施工，在燃气管道和夯击钢管之间铺设一根φ529×8防腐管。

3.3.2施工地质情况为砂卵石，管道埋置较深，土层摩擦阻力大。如何在砂卵石土质中夯进钢制管道，确保其管线位置在允许误差范围内是

本工程的重点。

3.3.3本段地下管线较多，因此在施工前期应对施工现场进行严格的物探勘测，以保证现况管线的安全及施工顺利进行。

3.4 夯管施工技术

3.4.1施工准备：

⑴进场前，对本段进行详细的管线探测，了解管线位置，以防止在

施工中与其他未知管线冲突,并在此基础上进一步对现场情况进行详细

的调查。

⑵测量放线：放出具体工作坑、接收坑的平面和标高位置。

⑶对施工场地按照市政标准围挡形式进行围挡，保证施工及交通安全。

3.4.2总体施工安排

施工时先施作工作坑，立龙门架5T电葫芦出土。由于在施工路线

上可能有地下管线相交，所以采用人工开挖。工作坑挖成后，进行测量，铺设导轨，铺设长度为9米，各项指标达到设计要求。管节、夯

管锤就位，准备夯进。全部67米钢管施作完成后，进行接收坑的开挖，清理现场，为后序施工做好准备。

3.4.3工期计划

施工准备3天；工作井15天；夯管8天；防腐管铺设3天；尾工

及验收3天；计38天。

3.4.4施工主要机械设备及仪器(见表2)

3.4.5工作井设计及布置：

⑴工作井布置：

本工程设计从杨庄大街下部穿过，夯击一根长度为67米φ720的无缝钢管，始发点工作坑设在首钢特钢公司院内，始发工作井长度L＝钢

管长度＋夯管锤长度＋（0.5～1m）＝6+2.341＋（0.5～1m）＝

8.841～9.341m，取9.0m；始发工作井宽度B＝钢管直径＋（1.5m×2）＝0.72+3＝3.72m，取4.0m；故始发工作井尺寸为

9m*4m*10.22m，因施工场地范围狭窄，拟在竖井施工完毕后施作一段3～5米的隧道以利于夯管施工，接收工作坑一座设在T2点以东处与在建工程延长线相接，接收坑的大小为4m *4m *10.22m。

⑵工作井施工：

施工地层为砂卵石，工作坑采用钢格栅+网喷支护，采用C25 混凝土，厚度30cm；网片采用φ6、150×150mm；连接筋采用φ20螺纹钢，长度0.8米，间距1米，梅花型布置。因地质较差，为防止施工

中塌方等情况的发生，采用跟踪注浆等措施进行土体加固。

3.4.6夯管锤施工工艺（见图7所示）。

3.4.7夯管锤施工

⑴施工准备