一.概述

　　二.頂管技術和特點的說明（***）

　　1.如何切削巖盤和破砕礫石

　　2.如何進行超長距離頂進

　　三.頂管施工法和盾構(gòu)施工法的比較

　　1.需引進設備的性能價格比

　　2.管材的制作和供應

　　3.推進距離和速度

　　4.曲線施工的水平

　　5.施工時的能源消耗

　　6.技術指導和人員的培訓

　　7.施工設備的実用性和將來性

　　8.施工后的管線耐用性和日常保養(yǎng)問題

　　四.今后的課題和發(fā)展方向

　　1.砂礫地層和巖盤地層兼用機

　　2.地中對接技術

　　3.供電

　　一.概述：

　　採用頂管或盾構(gòu)施工法,作為今后一種新的施工法,與定向鉆施工法‘互補’,可以徹底地解決我國廣大地區(qū),特別是內(nèi)陸中西部地區(qū)在砂礫和巖盤中敷設管路,為西氣東輸,南水北調(diào)等天然氣輸送和給排水工程解決穿山越河提供便利。

　　頂管施工法,目前在國內(nèi)外已極為普及,其布管口徑,従鋼筋混凝土管φ200?3,000mm（鋼管可達φ3,500mm）（一般管路外徑超過φ3,500mm后,採用盾構(gòu)施工法）。

　　頂管施工的原理,是用頂管機本體前方刀盤邊切削土體,邊由后部頂進裝置將頂管機連同頂進用管一起沿著計畫管線向前推進。被切削的殘土,由水力或土砂壓送裝置送至地面運走,前者稱為泥水式頂管,后者稱為土壓式頂管(EPB型)。

　　泥水頂管施工法,不僅可用調(diào)節(jié)排泥量和頂進速度來平衡刀盤正面土壓,且可用調(diào)節(jié)送水壓力來平衡地下水壓,控制地表隆沉精度高,故泥水頂管施工法,被廣帆用于穿越江河,鐵道公路和建筑物下的管路敷設。

　　土壓頂管施工法,使用螺旋輸送機出土,且對于易崩壊的砂礫地層,可用向頂進面注入泥漿的方法有効地防止地層崩壊和礫石大量涌入泥水倉內(nèi)。

　　頂管施工法已有幾十年的歴史,特別是近十年來,已有全方位的發(fā)展,即全土質(zhì)對應（當然包括砂礫和巖盤地層）,極小半徑曲線和超長距離頂進等等。

　　株式會社伊勢機開發(fā)工機（以下簡稱伊勢機公司）,是世界中***只生産頂管機的専業(yè)公司,31年來全力注重新品種開發(fā),目前已備齊所有機種,産品遍布世界中33國,至今年年初,已生産各類頂管機2,000臺以上,総頂進距離已超過2,000km。

　　限于篇幅,以下僅就如何對付砂礫,巖盤和超長距離頂進等大家關心的問題,作簡要說明。

　　二.頂管技術和特點的說明：

　　1.如何切削巖盤和破碎礫石

　　伊勢機公司針對各種地層,開發(fā)了泥水式為主的各種機種。

　　用于巖盤頂管的機頭,其刀盤正面布置有各種刀具,其中的滾輪刀具由能正反旋轉(zhuǎn)的刀盤帯動自轉(zhuǎn),靠刀盤正面壓力,對巖盤進行剪切破碎和研軋。被破碎的碎礫石,進入刀盤后方的偏心破碎裝置進行二次破碎后,由泥水將殘土経排泥管運走。該刀盤具有以下二個特點：

　　1）一次破碎用的滾輪刀,其滾輪上的圓型突出部,呈不均等狀態(tài)布置于滾輪上。該布置,是在充分研究了刀盤旋轉(zhuǎn)過程中,使對巖盤的前一次切削和后一次切削不重複在巖盤的同一個點上的原理,従而大大提高了切削効率和滾刀母體的耐用程度。

　　2）二次破碎,是由刀盤后方的偏心回轉(zhuǎn)破碎裝置,依靠該裝置的外圓錐筒和內(nèi)圓錐轉(zhuǎn)子,進行擠壓軋砕。因該破碎方法,不是依靠刀盤正面加壓,従而起到了既能破砕礫石,又能保持土體平衡及防止頂管機旋轉(zhuǎn)的作用。該偏心回轉(zhuǎn)破碎方法,是伊勢機公司特有的専利,専門用于對付礫石。

　　在對付易崩壊的礫石地層,當然採用泥水式機頭***理想,因為可以送水壓力平衡地下水防止噴發(fā)和流失,控制地面隆沉至***小。

　　該頂管機的設計,除一般頂管機所有的方向修正等共有特點和上述性能外,還具有以下専門對付砂礫和巖盤的特殊裝置：

　　1）為防止頂管機在巖盤頂進中旋轉(zhuǎn),頂管機両側(cè)設有防旋轉(zhuǎn)掌腳,必要時由

　　液壓千斤頂操作伸出固定在頂管機両側(cè)巖盤。

　　2）在頂管機尾部設置后方筒,內(nèi)備有液壓千斤頂裝置,可單獨操作頂管機前進或后退,必要時用對頂管機前進速度微調(diào)整,在起動或更換刀具前操作刀盤后退,使之暫時脫離頂進面。

　　2.如何進行超長距離頂進

　　由于頂管是在工作井內(nèi)接續(xù)管子,頂進時整個管段向前推進,故頂進時的推力,主要是克服管外壁與地層間的摩擦力。而管材的軸向耐荷力有一定限度,如何解決這一対矛盾,施工中採用以下方法：

　　1）在頂管機后部和各管段內(nèi)通過注漿孔向管外壁和地層間的空隙注入潤滑剤,形成漿套,可大大減低管壁摩阻,其効率在25%?60%（視地層不同而不同）。

　　2）在管段間按一定間隔設置稱之為‘中継間’的千斤頂組,採用接力方式頂進。整個頂進結(jié)束后,撤去千斤頂組,使中継間閉合形成一個標準管節(jié)。

　　關于採用中継間并不影響頂進速度的‘分組中継頂進’,因限于時間,對感興趣者可單獨說明。

　　除了上述減少推力的措施,易損件的在線更換也必須解決：

　　1）在頂進中,刀具（特別是滾輪刀具）是主要易損件之一。伊勢機公司採用能在頂管機內(nèi)刀盤后方在線更換刀具的形式,是既保証人身安全,又能延長頂進距離的有效方法。

　　2）中継間的止水密封圏,也是一主要易損件。採用可在線更換的密封裝置,原理上可無限延長頂進距離（該技術已與國內(nèi)有關單位合作提供）。

　　三.頂管施工法和盾構(gòu)施工法的比較：

　　這両種施工法各有所長,我僅按施工的實用性,作以下比較。

　　1.需引進設備的性能價格比

　　由于頂管施工和盾構(gòu)施工的不同,首先是機械的后方構(gòu)造：前者用管材,將整個管段向前推進,后者則採用管片結(jié)構(gòu)組合。

　　其次.伊勢機公司在機頭刀盤構(gòu)造上利用33年的頂管機制作経驗再加以創(chuàng)新,,製造出泥水式和土壓式頂管機,其既能剪切巖盤,以偏心旋轉(zhuǎn)法擠壓破碎礫石,必要時以注漿防止地層崩壊,且具有盾構(gòu)掘進機不可比擬的機動性如機身后退,單獨的方向修正裝置等。

　　盾構(gòu)施工法的設備,機頭價格應不相上下,而后方管片安裝用機械的價格和管片製造的投入較昂貴。

　　頂管施工,主要従國外導入巖盤和砂礫地層的頂進技術,后方配套均可在國內(nèi)解決,即用有限的外貨,導入必要的技術,以***。

　　2.管材的制作和供應

　　盾構(gòu)施工,因制作精密的管片,需高精度的模具,以及管理良好的製造工場。國內(nèi)隧道施工已普及,但目前***小口徑在4m以上,2m左右的管片還未有先例。

　　頂管施工採用的鋼筋混凝土管,口徑従600mm?3,000mm,只要有離心制管設備,各地均能製造,若使用鋼管,則管材的供應更無問題。

　　由于施工隊伍流動性大,盾構(gòu)施工的管片運輸有一定難度,且一旦口徑変化,將重開模具,以后的隠性成本高。

　　3.推進距離和速度

　　目前國內(nèi)***長一次連續(xù)頂進距離為1,865m。長距離頂進,在國內(nèi)外均已普及,如目前在江蘇省南通的天然氣輸送管過長江項目研討會上,已在考慮6km頂管技術。

　　關于頂進速度,有一種認為頂管使用中継間,引起速度慢的誤解。実際上長距離頂管,採用‘中継間分組’的頂進方法,可達到與不使用中継間時的同様速度。

　　而盾構(gòu)施工,因管片的運輸和安裝等,其推進速度大大慢于頂管。

　　一般根據(jù)地質(zhì)條件,頂管速度介于70?200mm/min程度。

　　4.曲線施工的水平

　　目前伊勢機公司的曲線施工水平,已能沿半徑50m的急曲線頂進。當然因施工難度大和成本高,應盡量避免小半徑曲線頂進施工。

　　曲線施工用的測量裝置,有全站儀、羅盤（包括光紆和機械式）和激光折射式等,但價格貴。

　　根據(jù)管道敷設的一般情況,若以上下曲線為主,建議曲線測量技術的引進,分二個階段進行：引進水壓測量裝置在頂進中管理垂直方向曲線,（價格僅為全方位測量裝置的1/10）,今后根據(jù)技術進歩和工程需要,再考慮引進全方位曲線測量裝置為好。

　　5.施工時的電力消耗

　　頂管施工法,由于無需盾構(gòu)施工法的安裝管片的機械手和管片運送臺車等裝置,整體裝機容量大大小于盾構(gòu)機械。

　　加之伊勢機公司的頂管機,刀盤等重負荷部分直接使用電力,比起液壓馬達因使用液壓動力站和中継裝置將電力轉(zhuǎn)換成液壓使用,效率更高。

　　6.技術指導和人員培訓

　　由于伊勢機公司目前已有35臺套頂管設備在國內(nèi)施工,加之配套設備基本採用國內(nèi),故頂管的基本培訓,擬在國內(nèi)由勢機機械技術工程公司進行,可大大節(jié)約費用。

　　1）現(xiàn)場操作員,維保人員等一般技術者,基本在國內(nèi)培訓

　　2）***管理和技術者如現(xiàn)場責任者,局和公司的管理層（決策,選型和設計等）,到國外考察和實習。

　　3）施工中,由伊勢機公司派遣専業(yè)技術人員到現(xiàn)場具體指導頂進操作。

　　7.施工設備的實用性和將來性

　　頂管設備,由于其設備小巧和組合性強,既可用于硬地層和超長距離施工,也可用于其他地層和短距離施工,必要時根據(jù)土質(zhì)條件可擴徑使用,故設備使用率高。又由于工作井面積大大小于盾構(gòu)機械,所以在其他工程中,如穿越小山包,城市中的房下頂進中也能利用。

　　因設備的小型化,使頂進的前期準備作業(yè)時間大幅縮短,也是特點之一。

　　8.施工后的管線耐用性和日常保養(yǎng)問題

　　盾構(gòu)施工,是用管片組合,通過管片之間的止水密封條和螺栓,防止管片和管片之間漏水等的發(fā)生。在施工完成后,需一支維保隊伍對其作専業(yè)日常保養(yǎng)。頂管施工,若使用鋼管,因用溶接法聯(lián)接,無漏水問題。若用鋼筋混凝土管,僅管與管之間的聯(lián)接採用止水環(huán),且在施工后即作補強作業(yè),故僅有定期検査而無日常保養(yǎng)問題。

　　四.今后的課題和發(fā)展方向：

　　1.砂礫地層和巖盤地層兼用頂管機

　　由于砂礫地層用和巖盤地層用掘進設備的刀盤面板構(gòu)造（有法蘭盤式、小倒角式和大倒角式等）和刀具的配置結(jié)構(gòu)有較大的不同,后者須具耐磨特性和主要靠刀盤剪切破碎巖石,而前者須具擠壓破碎防止礫石地層倒壊的機能,同時両者都須在遭遇粘土時要防止進泥口堵塞和刀具嵌泥的故障,故兼用機是今后的課題之一。

　　2.地中對接技術

　　無論頂管和盾構(gòu)施工,一次掘進距離超過1000m以上后,在殘土輸送,測量等方面,都変得困難起來,採用地中對接施工法,對一個超長距離的頂進段,従両個方向同時頂進,頂進雙方機頭在相遇前進行地中精確測量確認后對接,這様就可在同様時間內(nèi)使施工進度加倍。幾種地下對接的施工方法,目前均處在不斷完善之中。

　　3.關于供電

　　在超長距離頂進施工時,基于安全上的考慮,一般不採用盾構(gòu)施工的高壓供出,而採用管內(nèi)設置調(diào)頻穩(wěn)壓器供電,目前該設備的功率有待提高、體積有待縮小。

　　洛陽典牛市政工程有限公司歡迎新老客戶朋友前來咨詢，咨詢熱線：186-3797-2221