浅论非开挖技术在大口径管道施工中的应用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅论非开挖技术在大口径管道施工中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：近年来，非开挖技术在我国迅速发展。凭借对环境破坏小，施工周期短，定位精确，成本相对较低，不影响交通等优点，使其在城市地下管线中的应用越来越多。本文对两种大口径管道非开挖技术常用施工方法进行介绍，以及对盾构法的应用实例进行了介绍。
关键词：非开挖技术；盾构；大口径管道施工；
Abstract: in recent years, the trenchless technology in developing fast in China. Based on environmental damage small, short construction period, the precise position, relatively low cost, do not affect traffic advantages, in the city of underground pipeline has more and more application. In this paper, the two large diameter pipeline trenchless technology commonly used construction method are introduced, and the application example of shield method are introduced.
Keywords: the trenchless technology; Shield; Large diameter pipeline construction;
中图分类号： U455.43文献标识码：A文章编号：
引言：
非开挖技术是指利用少开挖或不开挖的方法对地下管线、管道进行铺设、维修或更换、探测的一门施工技术。与传统的明挖法施工比较，非开挖技术施工应用了定向钻进技术的原理，具有不影响交通、不破坏环境的优点，特别在穿越高速公路、铁路、建筑物、河流、闹市区街道和保护区等条件下，非开挖技术施工更有着相当明显的优越性，成为现代城市基础设施建设、管理的一个重要组成部分。非开挖技术施工是土木施工、环境保护、城市规划及建筑管理等地下工程领域的发展方向。
一、非开挖技术的简介
非开挖技术施工开始于1896年的美国，兴起于上世纪80年达国家并形成产业。我国于1953年首次在北京应用非开挖技术施工，上世纪90年代开始起步，并发展迅速，逐渐在石油天然气、城市给排水、煤气供应、电力、通讯、供热等管道铺设与维护领域得到广泛应用。非开挖技术对各种管径的管道适应性强，且近年来我国许多大口径管道的施工也逐渐采用这种技术。非开挖技术包括非开挖管道铺设技术、非开挖管道修复或置换技术、非开挖管道探测技术等三方面。目前在我国应用较普遍的是非开挖管道铺设技术，其施工方法包括顶管法、盾构法微型隧道法、导向钻进法、水平螺旋钻进法、夯管法、冲击矛法。非开挖管道修复或置换技术常用施工方法有爆管法、吃管法、抽管法、内衬法、喷涂法、缠绕法等。非开挖管道探测技术应用较多的有探地雷达、管道影像仪等，该技术一般与非开挖管道铺设、修复及置换技术结合使用，并为后者施工提供技术基础。
二、常用大口径管道非开挖施工方法介绍
在非开挖管道铺设技术中，常用的针对大口径管道的施工方法主要有两种：盾构法和顶管法。
盾构法
盾构法是暗挖隧道施工中一种先进的工法。近年来随着盾构掘进机的发展，在平原区的大直径盾构技术日趋成熟，通过自动衬砌的混凝土管片，可以安全可靠的维持洞外土体稳定，接缝设计良好的管片可以避免外水内渗。对内衬砌进行成功的设计，解决内水外渗后基本可以满足传统水工隧洞的各项要求。盾构技术拓展了水工隧洞的适用范围，虽然在内水压力为主的输水工程中应用实例不多，但由于盾构隧洞有其不可比拟的独特优点，所以应用前景比较广阔。
盾构机是在盾构体钢壳的保护下，依靠其前端的刀盘开挖地层，并在盾构机壳体内完成出碴、管片拼装、推进等作业。它不仅施工进度快，而且无噪音，无振动公害，对地面交通及沿线建筑物、地下管线和居民生活等影响较少。由于管片采用高精度厂制预制构件，机械化拼装，因而质量易于控制。地铁工程建设经验表明，由于采用高精度管片及复合防水衬垫，单层钢筋混凝土管片组成的隧道衬砌可取得良好的防水效果，不需修筑内衬结构。盾构技术的发展，尤其是泥水式、土压平衡式盾构的开发，使之在含水砂层以及砂质粘性土层等所有地层中进行开挖成为可能，所以当工程因地质条件差、周围环境复杂难以采用矿山法、明挖法或其它方法施工时，盾构法是较好的选择。
盾构技术最大的特点是对地面影响甚微，由于盾构机在施工中靠自身盾构体平衡外土压力，盾构片安装后依然承担外土压力，所以通过地层卸荷很小，既不对地面建筑物构成威胁，同时地面沉降也很小。由于隧洞的结构特点埋深适用范围也比较大，在穿越立交桥与河道等特殊障碍物的管段均存在明显优势。同时对埋深大的隧洞而言，深埋本身就是一种保护。
肯定盾构方案优点的同时也要看到，和顶管等其他地下工程相同，盾构方式相对明挖方法投资较大、施工周期长、施工风险大，需要对地质工作做系统详细的前期工作，并应结合地勘资料的进行细致的方案论证工作。
顶管法
顶管按挖土方式的不同分为机械开挖顶进、挤压顶进、水力机械开挖和人工开挖顶进等。其中机械式顶管施工常用的施工方法又有泥水平衡式和土压平衡式两种，顶管施工常用的管材有砼管、钢管、玻璃夹砂钢管。施工所采用的主要设备为信息化及全自动化泥水平衡顶管机。
顶管施工的基本原理为：从地面开挖两个基坑井，然后管节从工作井安放，通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管压入土层中，同时挖除并运走管正面的泥土。当第一节管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进，这样将一节节管子顶入，作好接口，穿越土层到达接收井的预留口边，然后通过接收井的预留口穿出，形成管道的施工。如果管线较长，可以增加中继间的顶推机械的顶进。
顶管法主要优点为同样可以避免地面开挖，采取地下开挖方式也将有利于减少征地，同时与盾构技术相比工程实例较多，特别是小直径的顶管。缺点是同样受到地质资料限制，存在风险。遇到不良地层的处理方式没有盾构法灵活。除了同样需要始发井和接收井之外，如顶管长度较长，还需要考虑设置中继环，传递顶力。
盾构法和顶管法的对比
顶管法与盾构方案同属非开挖方案，两者既有相同之处又有所区别。
相同点有： 都需要设置始发和接收井； 均可避免地面开挖； 均要求对地勘资料详细掌握； 向前推进力均需千斤顶提供； 平衡开挖面压力均可采用泥水和土压力；
不同点比较列于下表：
盾构法与顶管法各项经济技术比较表
从上表可以看出，盾构法与顶管法无本质区别，只是适用条件不同。顶管方案更适合小直径的短线浅埋管道工程，盾构比较适合长距离，大断面的隧洞工程。盾构法对不同地质条件的适用性优于顶管法，且盾构的直径较顶管范围更广，特别是大口径的盾构，其优越性更加明显。不足之处是盾构设备需提前预定，距离短时造价相对较高。