国外顶管技术的发展概况

《国外顶管技术的发展概况》由会员分享，可在线阅读，更多相关《国外顶管技术的发展概况（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、国外顶管技术的发展概况 高集海堤原水管迁改工程，起ri福建省厦门市北溪引水集关泵站和集美水源系站， 终点接瓯门本岛现有的原水渠道和管道，其中过海原水管道改造段长达19D5m,位于厦 门大桥与高集海堤之间，管道登陆上岸后北接北溪引水集关浆站与集关水源条站，南接 以门本岛高崎渠道和湖里区的管道。该工程供水规模96万mW包括：过海管、集美端 陆上管线、高崎端过海管与渡槽及陆上管道联格三部分，过海原水管道栗用顶管、沉管 及宜埋等方式进行施工。在迁改：E程建设过程中，工程项目部而临：E程地质情况复杂、 可利用的施工工期短、施工技术雄度大、施工安全隐患多等雄题方面，排除万雄，一-边 组织技术力量进行研究论

2、证，一边调集精干队伍谨慎施，取得了 I分显著的成果。本人作为工程建设方的一员，参与了工程的实施。在工程施工过程中，本人亲自或 协同他人对工程的施工组织、工程技术方案的探讨与制定、重大技术问题的讨论与决定 均仃不同程度的参与，在科研和生产过程中“一切用数据说话，靠点实的第一手资料说 话”，因此，在工程施工过程中，根据I：程的进展情况、现场所发生的情况、处理问题 的情况等均收集了第一手详实真实的工程资料、地质资料、实测数据，并将实测数据根 据每一个顶进段，将顶力与进程和轴向、纵向偏差整理成表格、绘制成图像，加以对比. 进行分析，用以后期的研究。为了丰富自己的理论知识更好的指导今后工作，对工程建 设

3、项II的施工技术能仃更好的掌握，因此提出了本课题的研究。传统的顶管法施I：主要采用人匚挖掘顶进，通常不能在水卜进行施，一次顶进K 度比较小，大名在20-30m左右，使其应用受到一定的限制。过去顶管只被学作穿越铁 道、公路、河川等的特殊施工手段，由于相对直接开槽施工其施工难度较大，故一般不 轻易采用【七近儿卜年来随着施工机械和施r技术的研制和发展，如钻进系统、各种导向仪、挖 掘机械的出现，中继站的应用，触变泥浆减阻的使用，使得曲线顶管、长距离顶管、水 卜顶管、小口径顶管成为可能，施工难度不断降低，且足以适应各种土质条件和施E.环 境。目前，芥种更先进的技术不断涌现，以实现施工完全H动化并减少弃土

4、的产生，由 于顶管施工的优越性越来越明显，原本作为特殊施匚法的顶管技术现得到广泛应用国。国外顶管技术发展很早，较先进的国家主要仃美国、II本、德国、英国等。关国是 最早采用顶管技术的国家阡叫 在20世纪20年代到40年代，美国采用顶管法累计完 或铀管工程830项，铺管总长度16800m。50年代开始长距离顶管，70年代出现了小口 径顶管,以19771984年卜水道敷设情况来看，短距离、手挖式的一次顶进方法占半 数以上，长距离的顶管施工方法、华盾构方法则逐渐增加国.美国90年代以前是液压顶 管占上导，随若气动钢管顶管技术出现，迅速发展并取代液压，液压顶管己经由1990 年的80%迅速降为1994

5、年的40%侦】.I I本首次引入顶管技术是用于铁路卜.铺设管道，当时顶距只有6m,主顶采用手摇 液压千斤顶,直到1957年前后才用液压油泵来驱动油千作为主顶动力【其后顶管技术 发展较快，主要体现在小曰径（DN1200以内）顶管技术上【气 七、八I年代卜水道敷 设中，直径lOOOm2000顾大部分是顶管，直径2000 mu的名用衬砌盾构施I：法，顶进 施工法从1977年到1981年稍有增长,而到1982年内则大为增长，其施工管道长度占 卜水道总长度的63%,另外盾构法占23%,而明挖施工法占36%。84年后,小口径顶 管得到快速发展，微型机械施工法能使原先不可能的小口径顶管进行长距离转弯施工，

6、且比较经济啊施工机具主要仃压入式、水平螺旋钻机、水平钻孔、泥浆加压式施工， 兵中前两种使用较步且可修正方向，使用更加广泛。9。年代日本施工法协会开发的适于 大、中口径1600 nm 3000 nm的长距离顶管施工法。日木还通过门行研制，开发了闭水 性、耐核性好的钢筋混凝土管、聚乙烯塑料管、铸铁管、增强塑料管等顶管专用规范管 材俱英国顶管技术发展也较快，1980年从H本引进泥水平衡式顶管机械与当时西德合作 施工的一条内化为2489-,长度为3.2公里的管道已获岐功，且曾达到不用中继间最大 顶距178m的记录。德国在大口径管顼进方面技术比校先进，最长一次顶进翌km,最大管径4.4m. 1970 年

7、的德国汉堡卜水道顶管工程是世界上首次一次顶进超T米的混凝土顶管工程o 1987 年完成的西柏林供热水钢筋混凝土管道，内径4100mm, 一次顶进108Sm, :E程总长 3607m1111.在曲线顶管方而：研制的现代陀螺仪罗盘系统可在地而上准确进行定向与定位测 量，尤M在曲线场合，与光学仪器比，它无须在顶管机与起始坑间进行通视联系，开发 的隧道施工中的定向和操纵系统（SAS）,对最小内径lOOOnxn管顶进可动地快速测量 和显示，整个顶进过程完全I动化，简化侧控减短停顿时间，提高了顶进速度【】勾。另外 在:小II径管方面：施密特克朗茨仃阳公词开发了一种新的PBA3S型顶压钻进设备可有控制地敷设

8、接户支管以及蚣大内径DN30Omm的管道。德国Etenut制管公司生产的顶进 用管尺寸精确，能在低的顶力快速顶进，旦II标精度高，管接口为双层密封。过去视为 困雄的具仃挠性特性的薄壁硬抓乙烯管，钢化塑料夏合管或聚乙烯管等顶管技术，在7、 S年前还未完全使用，现巳开发出适应时代要求，将先导体连接在硬氛乙烯管上，不向 顶进管施加推力，仅负担土和管外阻力的低载荷能力顶管施工法。另外顶管管径也从最 小管径50mm到最大管径4500mm.为适应长距离顶管需要，已开发出-种玻璃纤维加 强管，它的抗年强度可达90MPa100MPa.德国SCHWING公司已生产出能直接输送 泥的泥泵，并己用于顶管的弃土排放，

9、这种泥系通常应与土压平衡式工具管搭配。1. 2. 2国内顶管技术的发展顶管施工法是中国最早使用的非开挖施匚方法，首次使用是1953年在北京西郊行 政区污水管工程，采用人工挖掘顶进直径900*管径的铸铁管健。随后,由F有了以上 经验，上海等城市也相继采用顶管技术，但都是手掘式顶管，设备比较简陋。60年代， 顶管技术处于仃计划地开发和推广阶段并取得了一定的成绩，芥城市根据木身的地质条 件、地卜水位状况推广适合门身的技术o 1964年前后，上海一些单位已进行大曰径机械 式顶管的各种试验，当时直径2000nmi管一次推进距离可达120米。同时，也开创了使 用中继间的先河，并进行了多管径，不同形式的机械

10、顶管及水冲顶管的试捡，但还仅仅 处于较原始的阶段，理论也不够完善，不足以戈撑工程实践.1967年上海已研制成功巾 700- 1050 的小口径遥控土压式机械顶管机，全断而切削，采用皮带输送机出土， 并采用了液压纠偏系统。70年代，为适应大曰径管道穿越江河的需要，我国开始发展长距离顶进技术。78 ；1研制成功的三段双钗型工具管解决了百米顶管技术【11】【】*【】同年，上IS乂开发成功 适于软粘土和淤泥质粘土的挤压法顶管，比普汕手掘式顶管效率提高一倍以上【项。从80年代开始，顶管技术在中国有了很大发展.1981年在穿越甬江的管道工程中, 第一次应用中继间获得成功，顶进长度达581m，成为当时继美国

11、依里诺斯州一次顶进 585m之后，世界一次顶进最长的顶管工程岫。而江顶管在管道顶进长度，管道顶进方 向控制以及施：E机械化，H动化程度等各个方面都创造了国内顶管施工新记录，标志苕 我国长距离顶管技术己逐渐成熟1171 h海过黄浦江的给水管，煤气管均陆续采用长距离 顶管，此后我国的北京，上海，南京等地先后开始引进国外先进的机械式顶管设备，使 我国的顶管技术上了一个新台阶-1987年引入计算机控制，激光指向，陀螺仪定向等先 进技术,在黄浦江过江引水管道中,将直径3000mm的钢管一次顶进1120m.顶进轴线 精度：左右150 nin,上卜50国1。使我国的顶管技术处于国际领先地位，臾定了我国超长距

12、离顶管施工技术基础。然后在汕头过海顶管中再创1140m新记录，接着奉贤 污水排海管又创151m新记录。这段时间，采用中继环施工工艺顶进的长度在数百米的 顶管工程更是层出不穷.说明长距离顶管符合LI前建设的需要，有其广陶的发展前途国内在1985年引进日本的DN800二遥控顶管掘进机，在消化吸收基础上，研制 成功了 DN1000皿的泥水土压平衡遥控掘进机，1988年上海研制成功我国第一台 DN2720 mn多刀盘土压平衡刀进机。从此我国的混凝土顶管平用的泥水平衡工具管, H平衡匚具管先后研制成功，并得到广泛应用.1989年在上海市一期合流，水I：程施1： 中采用引进德国的大曰径混凝土顶管技术，从此

13、，大曰径混凝土顶管也得到了较大的发 展俱90年代我国的顶管技术底本处于世界先进水平。1992年上海研制成功国内第一台 加泥式巾1440皿土压平衡掘进机，在奉贤排污工程中,宜径DN160Onn钢筋混凝土管一 次顶进1511m,创单向一次顶进混凝土管的世界记录.1996年底又设计成功可调换止水 带的中继间在上海黄浦江上游引水工程中，将内径3500 5的钢管，单向一次顶进1743m, 仰创世界之最，一次最大顶进距离为1743m,创造了我国钢管顶管施I：的新纪元。 该工程地血用微机监控，采用无线电通讯手段传达到地卜，可随时调整其偏差，减轻人 工负担且确保施I：精度目前我国顶管工程的J页管直径之大、顶进

14、长度之长均属他界 领先水平，2具备一次顶进3000m管道的能力比。顶管技术显著的优越性使它得到了广泛的应用，在给排水工程、煤气热力工程、 迥线电缆工程和发电厂循环水冷却系统等采用顶管施工法的愈来，愈多，从经济效益和社 会效益、环境效益，及三者综合比较来看，顶管施I：实用性更强。1.3课题研究的主要内容高集海堤原水管道迁改管道I：程顶管是在海洋环境卜进行施匚，过海I：程的顶管施 工在国内以往的施匚经验中虽然较名，但由于管道敷设于厦门大桥与高集海堤之间的海 底深处，深度达水卜m10m.铺设如此大规模的跨海输水钢管，在全国都是非常罕 见的.工程的施工难度极大：钢管进出洞口的防水要求非常高，而上层的软

15、硬变化很大, 尤其需要穿越一段60m左右的风化花岗岩。本文正是在该工程施工中结合海底土质及工 程特点对大口径输水管道的施工方法进行探讨和研究。主要研究内容：（1）对顶管技术的发展与现状进行了归纳与总结，为课题的研究与工程的顺利实施提供理论依据:（2）海底条件卜的顶管施i:乂不完全类同于其他条件的施r。例如本工程的顶管 施匚就为了克服穿越航道和避让微风化基岩等问题向采用了上曲线顶管的方式：另外在 穿越岩层时还采用围堰加明挖开凿，以及增加中继间避开基岩方式进行掘进施工。因此, 此文研究的目的是为沿海、沿江地区类似匚程寻找到一个可以切实指导工程施r的科学 依据：（3）本文的具体研究内容包括：海上沉管

16、、顶管施工技术的研究，陆上钢管的施 工技术研究：顶管穿越海底岩石施工技术研究：为保持工程质玷、安全采用监测技术的 研究。根据本人所学到的一些专业知识和工程实际相结合，将搜集到的信息、数据加以筛 选、整理、分类，再利用:L程中搜集到的实测数据，对在实际工程中得到的数据进行科 学的数据整理与分析，从而揭示出隐藏在大量数据背后的信息，揭示出事物内部的客观 规律，从而填补沿海地区在该类工程理论上的空白。本文的研究目的与意义：1、跨海顶管施匚技术的实施，不仅保质保量的完成了工程，通过本文对匚程施工 过程中的芥种技术、措施进行了归纳总结，为类似工程提供了宝贵的参考依据：2、通过对跨海顶管施工安全措施的研究，提出了应急措施，大大降低I：程事故。