非开挖管道施工技术

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第一节 非开挖施工技术
根据用途不同，可将非开挖技术大致分为：
（1）非开挖管道敷设技术 （2）非开挖管道更换技术 （3）非开挖管道修复技术
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一、非开挖管道敷设技术
——顶管管道敷设技术 ——水平定（导）向钻管道敷设技术 ——盾构隧道管道敷设技术
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（一）顶管法
工作原理： 运用液压传动产生巨大的顶进力向土壤内顶进套管或顶
管掘进机，再将管道安装在套管内。
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顶管施工法分类
顶管施工技术常见的工艺有手掘式顶管、土压
平衡式掘进顶管、泥水平衡式掘进顶管、气压平 衡式掘进顶管等四种 ，目前应用最多的是泥水平 衡式。
此外，还有气动冲击矛顶管 ，气动夯锤顶管等
工艺。
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1、手掘式顶管
手掘式顶管是非压力平衡式施工技术，施工时， 机头内不含机械掘进机只有一个工具管，通过人 工挖土、人工出土的方式，将土体挖除，其掘进 断面是开放式的（土压力已卸荷）。
特点及用途： 被广泛应用于穿越河流、公路、铁路、建筑物以及在
闹市区、古迹保护区、农作物和环境保护区等不允许或不 能开挖条件下进行油气管道、燃气、电力、供排水管道、 电讯、有线电视线路等的铺设、更修和修复。
它与传统的挖槽铺管的施工方法相比，具有不影响交 通、环保、施工时间短、成本低、应用广泛等许多特点。 目前发达国家应用此技术铺设管线的已占到7%-10%。
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3、泥水式掘进机顶管
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泥水式掘进机 （不能破碎岩石）
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泥水式掘进机 （可破碎粒径不超过 顶管机直径1/3的砾石 或卵石层）
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3、泥水式掘进机顶管
通过刀盘以及顶速平衡正面土压力，调节循环水压力用以 平衡地下水压力。 采用流体输送切削入泥仓的土体，顶进过程中不间断，施 工速度快。 无需地盘改良或降水处理，施工后地表沉降小。 适用于土层、软岩层以及不超过顶管机直径1/3的砾石或
在跟踪测量路线上有地面障碍物、周围环境有明显 磁性干扰的情况下选用。
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1、地面步行测量系统
地面步行测量系统又称步行式跟踪测量仪，它 由发射器、接收器和远程显示器组成。装在钻头上 方保护壳内的发射器发送无线电信号（8~33 kHz）， 地面接收器接收这些信号。除了得到地下钻头位置 和深度信号外，传送来的信号还包括钻头倾角、面 向角、探头温度、电池状态等。这些信号可以同时 转送到钻机控制台的远程显示器上，以便操作人员 作出沿原方向钻进还是纠正偏斜的决定。
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导向钻施工过程(1)
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施工工序：
施工准备
钻孔和管道组焊工 序并列就位一次完成。 具体作法是在河流一岸 设置钻机钻孔，另一岸 进行管段组焊、检验、 试压和防腐，钻机按设 计管位钻完导向孔、扩 孔后再回拖穿越管段。
征地 测量放线 修便道 三通一平
设备进场
组装调试
控向系统调试
钻孔导向
扩孔
管道组焊
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5、气动夯锤顶管
工作原理:
气动夯锤以压缩空气为动力，驱使夯锤反复 向前冲击，从而将力传递给钢管并将钢管夯入地层 中，视作业坑条件许可，决定每节被夯管的长度， 每夯入一节钢管后卸下夯锤击夯环，按照并焊好下 一节钢管，然后重新安装夯锤及夯环并夯击。如此 反复，待被夯钢管抵达终止坑后，清理钢管内残土 即完成埋设。
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5、气动夯锤顶管
主要用于非开挖穿越公路、铁路、河流及建筑物
等的钢管直线铺设。
施工管径为200~2 000 mm，施工长度比气动冲击
矛长许多，最多可达100 m以上。
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(二）水平定（导）向钻施工
定向钻进和导向钻进是从石油钻井技术中引进和开 发的，两者之间并没有十分严格的界限。
由于小型定向钻进采用的钻机轨迹测量控制技术与 大中型的不一样，因此国际分类方法是将小型定向 钻进称为“导向钻进”，大中型定向钻进称为“定 向钻进”。
回拖管线
设备退场 恢复地貌
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定向钻施பைடு நூலகம்现场
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水平定向钻管道敷设技术
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定向钻机
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导向钻头
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定向钻头
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回拉扩孔器
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扩孔器
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其它配件
U型卡
钻杆
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钻进时对钻头的跟踪和导航
地面步行测量系统：在钻孔距离地面深度较浅（小
于15 m）选用。
孔内随钻测量系统：在钻孔距离地面深度大于15 m、
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土压式掘进机顶管施工工作原理
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2、土压式掘进机顶管
适宜于粘土、砂土及淤泥等土层，管径 1000~3000mm，不适用于含水土层或岩石地层时（因无 法更换机头，所以不能使用）。
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3、泥水式掘进机顶管
当掘进机正常工作时（旋转掘进），进排泥阀 均打开，机内旁通则关闭，泥水从进泥管经过排泥 阀门而进入掘进机的泥水密封仓里，而泥水仓里的 泥水则通过排泥管排出，只要调节好进、排泥水的 流量，就可以使掘进机的泥水仓中建立一定的压力， 以平衡地下水压力和土压力 。
卵石层，适宜管径600~3000mm。
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4、气动冲击矛顶管
其工作原理为：压缩空气提供动力，驱动冲击矛
内冲锤反复向前冲击并借助矛体周围的土层提供的 摩擦力，使得冲击矛快速穿越土层。
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气动冲击矛
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4、气动冲击矛顶管
主要用于非开挖穿越公路、铁路、河流及建筑物等的塑料
管或钢管的直线铺设，广泛适用于不同土质的地层短距离、 中小口径的穿越施工，理想施工长度为5~25 m，施工管径 为45~200 mm，管道埋深约1 m。
非开挖管道施工技术
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本章主要内容
第一节 非开挖管道施工技术 第二节 穿越河流施工
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第一节 非开挖施工技术
指利用各种岩土钻掘的设备和技术手段，在地表不开 挖沟槽的条件下，铺设、更换和修复各种地下管线的施工 技术，国外叫做TT技术（Trenchless Technology）。
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第一节 非开挖施工技术
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1、手掘式顶管
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1、手掘式顶管
手掘式顶管适宜水位较低的土层，适宜管径 800~3000mm。
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2、土压式掘进机顶管
在被顶进的管道前端安装上机械钻进的掘土设备， 通过螺旋输送机将土体从密封舱内输出，再通过人工方 式用手推车运出管道，当管前方土体被掘削成一定深度 的孔洞时，利用顶管设施，将连接在钻机后部的管子顶 入孔洞。
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2、土压式掘进机顶管
在被顶进的管道前端安装上 机械钻进的掘土设备，配置挖土 和皮带运土机械以代替人工挖运 土，当管前方土体被掘削成一定 深度的孔洞时，利用顶管设施， 将连接在钻机后部的管子顶入孔 洞。
对粘土、砂土及淤泥等土层 均可顺利进行顶管。但运土与掘 进速度不易同步，出土较慢。遇 到含水土层或岩石地层时因无法 更换机头，所以不能使用。