常见不开槽管道施工方法综述

常见不开槽管道施工方法综述A summary of pipeline construction methods withoutslotting李任池 1RenChi Li（ 1.贵州大学土木工程学院，贵州贵阳）摘要不开槽管道施工常用于穿越城市道路及穿越复杂地形的管道工程。

不开槽管道施工方法有很多种，最常见的有顶管施工法，盾构施工法，浅埋暗挖施工法，夯管施工法，地表式水平定向转施工法等。

不同的施工方法有不同的适用范围及不同的优缺点，本文通过对常用不开槽管道施工优点及技术要点的论述使大家对不开槽管道施工有一个全新的了解。

关键词：不开槽施工，管道，盾构法，顶管法ABSTRACTThe methods of pipe construction without slotting is commonly used in the pipeline crossing the city road and through the complex terrain of the pipeline project. Slotted pipe construction method has many kinds, the most common is the pipe jacking construction method, shield method, shallow subsurface excavation method, pipe ramming construction method, surface type horizontal directional turn construction method. Different construction methods have different scope and different advantages and disadvantages. In this paper, through the discussion of commonly used slotted pipe construction advantages and technical points enable everyone to a new understanding of the slotted pipe construction.KEY WORDS: Non slotted pipe construction , pipeline , shield ,jacking0 引言管道的不开槽施工是指不开挖地表的条件下完成管线的铺设、更新、修复、检测和定位的工程施工技术。

它具有不影响交通、不破坏环境、土方开挖量小等优点，同时，它能够消除冬季和雨季对开槽施工的影响，有较好的经济效益和社会效益。

在大多数情况下，尤其是在繁华市区和管线埋深较深时，不开槽施工时明挖施工的极好的替代方法；在特殊情况下，例如无破坏性地穿越公路、铁路、河流、建筑物等，不开槽施工时唯一一种经济可行的施工方法。

管道不开槽铺设施工的管材采用较多的时抗压强度高、刚度好的预制管道，如钢管、钢筋混凝土管，也可采用其他金属管、塑料管、玻璃钢管和各种复合管；断面形状多采用圆形，也可采用方形、矩形和其他形状[ 1-2 ]。

管道的不开槽施工方法很多，运用较广泛的有顶管施工法，盾构施工法，浅埋暗挖施工法，夯管施工法等。

1 顶管法1.1概念及特点顶管法施工顾名思义就是在工作区内借助于顶进机械设备产生的推进力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将钢筋混凝土管或其他材质的管材沿设计好的角度和坡度顶入地下，并将多余土方输送走。

后一段管材沿前一段的坡度继续顶进施工土层以两管中继间的推进力为动力，把顶进设备或连接设备一起穿越工作区直至接收坑，然后将顶进机等机械设备取出，这样管路就埋设在工作区了[ 3 ]。

相比开挖敷设技术，投资和工期大幅度缩短，同时顶管技术对居民生活环境影响较小，减轻对人口密集区的交通压力和地面的破坏。

他能穿越河流、铁路、桥梁、隧道和其他几乎所有的地面建筑物，不影响正常公民的生活、不破坏环境，施工不受气候和环境影响，施工管道可弯曲，可以在很深的地下或水下敷设。

使用该技术敷设管路，能有效的节省拆迁费用、降低施工周期。

1.2主要设备顶管法施工主要设备如表1所示。

表1 顶管法施工主要设备设备作用钻头挖掘隧道导轨稳定位置、导引管节千斤顶顶管节前进油泵供油顶铁临时传力构件起重设备下管、提升土方1.3施工工序及要点施工工序为:测量中心线、放边线桩→工作基坑开挖→后背制作→设备安装→地下构筑物、管线保护与监控→管道式顶进→正式顶进→顶进中测量监控→结束顶进→检查周围无异常后拆除支护结构→工作坑回复。

施工要点：施工中应重点对基坑围护变形与位移进行监控，若超过一定范围时应加密监控且采取控制措施( 对于一级基坑其地表沉降允许偏差不得大于 0． 15% 且不得大于 30 mm，围护水平位移不得大于 0． 2% 且不得大于 30 mm) [ 4 ]。

1.4技术施工运用分析2001 年，上海隧道股份有限公司在江苏常州完成了 2050m、直径 2m 的钢筋混凝土顶管施工，是当时最长的顶管工程。

2002 年9 月，全长3600m、埋深为 23-25m、直径为 1.8m 的钢制管，成功穿越黄河，无论从管路的顶进长度、下管深度、和复杂的地理环境，还是钢管直径大小在国内尚属首次。

其中最长的一段长达1259m，要穿越黄河而且土质还是较厚的砂砾层，既是我国非开挖技术创新突破的关键工程，也是目前世界上复杂地质条件下大直径钢管一次性顶进距离最长的顶管工程。

2008 年，中铁十局十公司在长江引水工程中采用国产直径 2200mm 钢管，双管齐下同步顶进 2500m[ 5 ]。

这些例子表明我国的顶管施工技术已经达到了一个全新的里程碑，与世界先进水平不相伯仲。

顶管施工中，顶进管一般选用钢筋混凝土管和钢管，其中钢管要求没有腐蚀的情况下可以敷设。

在选择顶进管材料后，要对其长度和直径进行设计和计算，一次性使用越长的管，其相对的经济成本就越低，可调控性也越高；而直径方面，由于有工人在上面施工作业，所以内径不小于 500mm，然后根据顶进管所受荷载和工程性质来确定管壁厚度，进而计算出外径。

2 盾构法2.1概念及特点盾构施工法是利用大型盾构机械进行暗挖施工，目前主要是泥水式盾构和土压式盾构。

其优点为:(1)机械化程度高;(2)隧洞形状准确;(3)对地面结构影响可能性最小;(4)对工作人员较安全,劳动强度低,进度快;(5)对环境无不良影响,地下水位可保持:(6)质量高,衬砌经济。

缺点为:(1)盾构的规划、设计、制造和组装时间长;(2)施工工艺复杂,熟练操作机器需要时间长;(3)准备困难且费用高,只有长距离掘进时才较经济;(4)当地层条件变化时,实施有风险;(5)隧道断面变化的可能性小,断面如需变化时,费用较高[ 6 ]。

2.2主要设备顶管法施工主要设备如表2所示。

表2 盾构法施工主要设备设备作用刀盘马达开挖土方动力导轨稳定位置、导引管节千斤顶顶管节前进油泵传输装置供油运输土石方2.3施工工序及要点施工工序：工作基坑开挖→设备安装→开挖→确定线形→衬砌→注浆。

施工要点：施工中要对开挖面稳定、土压( 泥水压)排土量、盾构方向、位置、衬砌、注浆量、注浆压力、浆液特性等进行控制；注意控制土压( 泥水压) ，对于土压式盾构应注意土的塑流化改良，对于泥水压式盾构应注意泥浆性能。

应防止水土流失，盾构衬砌与周围土体摩擦，盾构的纠偏与方向修正，注浆量，注浆压力，注浆速度的控制，盾构开挖应尽量避免对周围地层扰动，从而保证开挖面的稳定。

应注意对工人职业病的防护，不能只有照明、排风等措施，还应注意防尘、防噪、防震等措施，还应及时施作地板结构[ 7 ]。

2.4技术施工运用分析国外近年来成功地使用掘进机开挖隧道的著名实例是英吉利海峡工程、日本东京湾高速公路工程和荷兰生态绿心隧道等。

经大量实践证明：盾构法适于软弱含水地层，其前提条件是具有用于施工的工作井，隧道与构筑物之间应保证垂直方向至少有1．5 m 加固距离，水平方向至少有1 m 的加固距离[ 8 ]。

从经济适用性的角度讲，盾构法一般用于管径大于3 m长度大于300 m的不开槽管道施工。

3浅埋暗挖法3.1概念及特点浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法。

在城镇软弱围岩地层中，在浅埋条件下修建地下工程，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅（或其他钢结构）和喷锚作为初期支护手段，按照十八字原则进行施工，称之为浅埋暗挖法。

浅埋暗挖施工方法是一种实用性强的不开槽施工方法，其施工距离长，适于各种图层，但其施工速度慢，成本高。

所以浅埋暗挖法施工方案的选择应根据实际的工程设计( 隧道的断面及其结构形式，管道埋深及其长度)，工程所在地水文地质条件、施工现场和周围环境安全等要求，经过技术经济比较后确定[ 9 ]。

市区内地下障碍物较复杂地段，采用浅埋暗挖施工方法进行不开槽管道施工会是较好的选择。

3.2主要设备其主要设备有：刚拱架、千斤顶、钢管。

3.3施工工序及要点施工工序：辅助功法施工、开挖、初期支护、二次筑模。

施工要点：（1）初期支护钢拱架安装；（2）二次筑模时注意外界因素对混泥土的影响。

浅埋暗挖施工方法严禁有水作业，施工中应严格注意防水、排水措施。

浅埋暗挖法应对围岩进行支护、加固，对围岩开挖时应预支护、预加固后方可开挖一段，开挖一段后应立即加固( 支护与开挖面距离不得超过 5 m) 且封闭成环。

3.4技术施工运用分析实践证明，为保证隧道的结构使用功能和实际运行的安全，浅埋暗挖法应掌握衬砌及防水要求。

施工时的防水方法主要是堵水和排水两类。

施工前应依据水文地质勘探资料预计可能出现的地下水情况，估计水量，选择防水施工方案。

排水的施工方法主要是在衬砌背后设排水盲管或暗沟和在隧道底设中心排水盲沟。

止水的方法主要是注浆或喷涂防水层。

浅埋暗挖施工方法隧道内与隧道外都应进行预加固，最常见的预加固措施为: 小导管注浆加固与管棚超前加固，施工时应保证其技术参数符合要求。

小导管注浆加固法应使用直径 30 mm ～ 50 mm 长 3 m ～5 m 的无缝钢管或焊接钢管，其搭接长度不应小于1 m，水平向间距不得大于300mm ～500 mm。

管棚注浆加固法应使用直径为70 mm～180mm的无缝钢管，其搭接长度不得小于3m，水平距离应依据施工条件与水文地质条件确定，且不得大于2倍～ 2．5 倍管棚直径，当隧道通过公路或隧道时管棚应连续铺设[ 10 ]。

4.夯管法4.1概念及特点夯管施工法是利用夯锤的锤击力使管道穿越地下土层从而达到不开槽埋管的目的。