1、第第 6 6 章章 地下給水排水管道不開槽施工地下給水排水管道不開槽施工6.1 不開槽施工概述不開槽施工概述 為了減少開槽施工可能造成的環境污為了減少開槽施工可能造成的環境污染、影響交通、占用土地等矛盾，于是染、影響交通、占用土地等矛盾，于是就有了不開槽施工的技術。就有了不開槽施工的技術。 管道不開槽施工的方法種類：管道不開槽施工的方法種類： 掘進頂管方法掘進頂管方法 擠壓土頂管方法擠壓土頂管方法 盾構掘進襯砌成型管道或管廊方法盾構掘進襯砌成型管道或管廊方法 管道不開槽施工方法的適應范圍管道不開槽施工方法的適應范圍 交通要道（公路、鐵路）下施工交通要道（公路、鐵路）下施工 繁華街道下施工（或狹

2、窄街道）繁華街道下施工（或狹窄街道） 穿越障礙物（建筑物等）施工穿越障礙物（建筑物等）施工 過河管道施工過河管道施工 管道埋深大、開挖量大時管道埋深大、開挖量大時 各種不方便開挖地段的施工各種不方便開挖地段的施工管道不開槽施工方法的主要特點管道不開槽施工方法的主要特點 減少大量挖方和運方減少大量挖方和運方 不影響交通和現狀運行設施不影響交通和現狀運行設施 施工不受雨天影響施工不受雨天影響 降低工程造價（地質條件好）降低工程造價（地質條件好） 安全性相對好安全性相對好 需要特殊的工具需要特殊的工具 施工進度相對慢施工進度相對慢 受地質條件的一些限制（必須勘探）受地質條件的一些限制（必須勘探）6.

3、2 掘進頂管施工掘進頂管施工6.2.1 概述概述掘進頂管施工的原理：掘進頂管施工的原理： 在管線上的工作坑中，先按照設計高在管線上的工作坑中，先按照設計高程和走向開挖洞口，然后采用特殊的頂程和走向開挖洞口，然后采用特殊的頂進工具將需要安裝的管道跟進，每掘進進工具將需要安裝的管道跟進，每掘進一段洞口就頂進一段管子，直至最后將一段洞口就頂進一段管子，直至最后將施工管道全部鋪設完畢。施工管道全部鋪設完畢。6.2.2 人工掘進人工掘進 人工掘進頂管就是依靠人工開挖、出人工掘進頂管就是依靠人工開挖、出土，然后用千斤頂將管子跟進的施工方土，然后用千斤頂將管子跟進的施工方法。勞動強度大，效率較低。法。勞動強

4、度大，效率較低。 人工掘進頂管需要的條件包括：人工掘進頂管需要的條件包括： 工作坑、液壓頂進設備、挖土工具、工作坑、液壓頂進設備、挖土工具、出土設備、測量設備、校正工具、照明出土設備、測量設備、校正工具、照明及通風設備等。及通風設備等。 6.2.3 工作坑工作坑 工作坑是頂管的現場設施，在工作坑是頂管的現場設施，在整個頂管過程中，承擔著下管、出整個頂管過程中，承擔著下管、出土、排水、頂管、測繪、校正等任土、排水、頂管、測繪、校正等任務，最終可用作建設檢查井。務，最終可用作建設檢查井。1）工作坑種類：）工作坑種類： 單向坑、雙向坑、多向坑、轉向單向坑、雙向坑、多向坑、轉向坑、交匯坑等。坑、交匯坑

5、等。2）工作坑位置選擇）工作坑位置選擇 1）盡量選擇在管線上的附屬構筑物）盡量選擇在管線上的附屬構筑物位置（閘門井、檢查井等）；位置（閘門井、檢查井等）； 2）地質條件較好，原狀土密度較大，）地質條件較好，原狀土密度較大，可用作后背的天然條件；可用作后背的天然條件； 3）單向頂進的工作坑，最好設在管）單向頂進的工作坑，最好設在管線的下游方向。線的下游方向。3）工作坑尺寸設計）工作坑尺寸設計 工作坑的規格大小（坑長、坑寬）主工作坑的規格大小（坑長、坑寬）主要取決于：后背的構造、頂鐵（橫、順）要取決于：后背的構造、頂鐵（橫、順）長度、千斤頂的長度、管節長度、管徑長度、千斤頂的長度、管節長度、管徑大

6、小、支撐構造、導軌高度、基礎及墊大小、支撐構造、導軌高度、基礎及墊層厚度等。層厚度等。 L = a+b+c+d+e+2f+g (m) W = D+2B+2b (m) W = D+(2.53) (m)4）工作坑的施工方法）工作坑的施工方法 開槽式：采用直接開挖方式建造工作開槽式：采用直接開挖方式建造工作坑，并用板樁進行支撐。坑，并用板樁進行支撐。 沉井式：采用沉井施工技術建造工作沉井式：采用沉井施工技術建造工作坑，根據水文地質情況決定是否封底。坑，根據水文地質情況決定是否封底。 連續墻式：首先采用鉆孔成槽，然后連續墻式：首先采用鉆孔成槽，然后放入鋼絲網，在澆筑混凝土形成連續墻。放入鋼絲網，在澆筑

7、混凝土形成連續墻。5）工作坑基礎）工作坑基礎 土槽木枕基礎：在原土地基上直接安土槽木枕基礎：在原土地基上直接安放枕木而成。簡單、造價低。放枕木而成。簡單、造價低。 卵石木枕基礎：在原土地基上先鋪設卵石木枕基礎：在原土地基上先鋪設一層卵石或石子，再安放枕木而成。可一層卵石或石子，再安放枕木而成。可增加承載能力。增加承載能力。 混凝土木枕基礎：在原土地基上先澆混凝土木枕基礎：在原土地基上先澆筑筑20cm后的后的C10混凝土基礎，同時預埋混凝土基礎，同時預埋方木做軌枕而成。工作面安全，造價高。方木做軌枕而成。工作面安全，造價高。6）導軌）導軌 方便管子跟進、并符合設計要求的軌方便管子跟進、并符合設計

8、要求的軌道推進裝置。道推進裝置。 可以采用鋼導軌和木導軌兩種。可以采用鋼導軌和木導軌兩種。 安裝的要求和方法根據管徑大小、管安裝的要求和方法根據管徑大小、管壁厚度、導軌架空高度、管道外壁與基壁厚度、導軌架空高度、管道外壁與基礎面之間的間距計算確定。礎面之間的間距計算確定。 7）后座墻與后背）后座墻與后背 工作坑中面向頂進坑口的墻體和支撐，工作坑中面向頂進坑口的墻體和支撐，是千斤頂作用的工作面。是千斤頂作用的工作面。 其支撐力的大小可以根據管徑大小、其支撐力的大小可以根據管徑大小、土體摩擦系數、頂進長度等參數計算得土體摩擦系數、頂進長度等參數計算得出。出。 支設后背的材料有：鋼板、方木、立支設后

9、背的材料有：鋼板、方木、立鐵等。鐵等。8）附屬設施）附屬設施 工作臺：用于放置管節，并方便下管工作臺：用于放置管節，并方便下管的操作平臺。的操作平臺。 工作棚：防風、防雨、防雪、防日曬工作棚：防風、防雨、防雪、防日曬的臨時性工棚。的臨時性工棚。 頂進口裝置：防止頂進口發生坍塌事頂進口裝置：防止頂進口發生坍塌事故所采取的措施。故所采取的措施。6.2.4 頂力計算及頂進設備頂力計算及頂進設備1）頂力計算）頂力計算 千斤頂所需阻力千斤頂所需阻力R可用下式求得：可用下式求得： R = Kf*(2PV+2PH+PB)+PA K安全系數，一般取安全系數，一般取1.2 f管壁與周圍土之間的摩擦系數管壁與周圍

10、土之間的摩擦系數 PV 管頂上所受到的土壓力（管頂上所受到的土壓力（KN) PH 管側所受到的土側壓力（管側所受到的土側壓力（KN) PB頂進管道的總重量（頂進管道的總重量（KN) PA管端部的貫入阻力（管端部的貫入阻力（KN)2）頂進設備）頂進設備千斤頂千斤頂 按照構造形式分有：活塞式和柱塞式按照構造形式分有：活塞式和柱塞式 按照左右方式分有：單作用和雙作用按照左右方式分有：單作用和雙作用 頂管施工常采用雙作用液壓千斤頂。頂管施工常采用雙作用液壓千斤頂。A. 根據頂管施工中目的的不同，又分為：根據頂管施工中目的的不同，又分為：頂進管子的頂進千斤頂、校正管子的校正頂進管子的頂進千斤頂、校正管子

11、的校正千斤頂、進行中繼間頂進的中繼千斤頂。千斤頂、進行中繼間頂進的中繼千斤頂。B. 頂鐵頂鐵 主要作用是：延長千斤頂的行程、傳主要作用是：延長千斤頂的行程、傳遞千斤頂的頂力、擴大管節端面的承壓遞千斤頂的頂力、擴大管節端面的承壓面積。面積。 根據頂鐵在頂進過程中安放位置和傳根據頂鐵在頂進過程中安放位置和傳力作用的不同，一般分為：順鐵、橫鐵、力作用的不同，一般分為：順鐵、橫鐵、立鐵、弧鐵和圓鐵等。立鐵、弧鐵和圓鐵等。 頂鐵必須有足夠的強度和剛度。頂鐵必須有足夠的強度和剛度。人工頂進施工方法人工頂進施工方法6.2.5 機械掘進頂管施工機械掘進頂管施工1）挖掘機械的種類）挖掘機械的種類 傘狀挖掘機：傘

12、狀挖掘機：掘進頭部形如傘狀，主掘進頭部形如傘狀，主要用于大型管道的施工。要用于大型管道的施工。 其結構包括：工具管、切削機構、驅其結構包括：工具管、切削機構、驅動機構、動力設施、裝載機構、校正機動機構、動力設施、裝載機構、校正機構等。構等。 適合于粘土、砂土等地層施工，不適適合于粘土、砂土等地層施工，不適合于弱土層和含水土層。合于弱土層和含水土層。 螺旋掘進機：采用旋轉切削式鉆頭切土，并用螺旋輸送機運土。適合于800以下的管道施工。 頂進方便，最大頂矩可達80米，但是容易產生偏差。 機械手挖掘機：采用弧形刀臂切削土體，挖成的工作面為半球型，安全并便于土的管內輸送。2）盾頂法）盾頂法 在首節工具

13、管的前端裝設有盾頭，其在首節工具管的前端裝設有盾頭，其內部安裝有多臺盾頭千斤頂，由盾頭千內部安裝有多臺盾頭千斤頂，由盾頭千斤頂負責盾頭頂進，克服迎面阻力，并斤頂負責盾頭頂進，克服迎面阻力，并承擔校正功能。隨后的管節依靠主壓千承擔校正功能。隨后的管節依靠主壓千斤頂頂進，從而可延長頂進距離。斤頂頂進，從而可延長頂進距離。 盾頂法適合于大管徑和密實土層的頂盾頂法適合于大管徑和密實土層的頂進施工。進施工。3）水力掘進）水力掘進 利用高壓水槍射流切削工作管口的土利用高壓水槍射流切削工作管口的土體，剝離下來的土與水混合后成為泥漿體，剝離下來的土與水混合后成為泥漿狀，然后采用泥泵將其輸送至工作坑外。狀，然后

14、采用泥泵將其輸送至工作坑外。 水力掘進方法適合于鋼管的頂進施工，水力掘進方法適合于鋼管的頂進施工，在地下水位較高的弱土層中采用。在地下水位較高的弱土層中采用。 采用本施工技術時，要防止泥漿排放采用本施工技術時，要防止泥漿排放可能造成的污染。可能造成的污染。6.2.6 延長頂進技術延長頂進技術 為了減少工作坑，可采取延長頂進技術。為了減少工作坑，可采取延長頂進技術。1）中繼間頂進）中繼間頂進 在頂進管段的中間設置接力頂進工作在頂進管段的中間設置接力頂進工作間，由中繼間內的千斤頂負擔中繼間前間，由中繼間內的千斤頂負擔中繼間前面管段的頂進，主壓千斤頂推進中繼間面管段的頂進，主壓千斤頂推進中繼間后面的

15、管道。后面的管道。 采用中繼間頂進，可以大幅度減少頂采用中繼間頂進，可以大幅度減少頂力、更好地保護管道、方便調整頂進的力、更好地保護管道、方便調整頂進的方向。但是成本高、效率低。方向。但是成本高、效率低。2）泥漿套頂進）泥漿套頂進 在管壁和坑壁之間注入觸變泥漿，以在管壁和坑壁之間注入觸變泥漿，以減少管壁與土壁之間的摩擦力，使頂進減少管壁與土壁之間的摩擦力，使頂進長度較非觸變泥漿的方法增加長度較非觸變泥漿的方法增加23倍。倍。 觸變泥漿的主要成分是膨潤土和水，觸變泥漿的主要成分是膨潤土和水，要求流動性好便于泵輸送，經過一定時要求流動性好便于泵輸送，經過一定時間固結后可產生強度。間固結后可產生強度

16、。 為提供泥漿的穩定性，可以根據情況為提供泥漿的穩定性，可以根據情況添加碳酸鈉、羥甲基纖維素、腐殖酸鹽、添加碳酸鈉、羥甲基纖維素、腐殖酸鹽、鐵鉻木質素磺酸鹽等。鐵鉻木質素磺酸鹽等。6.2.7 頂管施工質量檢驗頂管施工質量檢驗1）頂管測量）頂管測量 水準儀控制平面與高程位置水準儀控制平面與高程位置 十字架十字架 + 水準儀水準儀 垂球法測平面與高程位置垂球法測平面與高程位置 垂球垂球 + 中心線中心線 激光徑緯儀測平面與高程位置激光徑緯儀測平面與高程位置 指示牌指示牌 + 激光徑緯儀激光徑緯儀2）頂管校正）頂管校正 凡管道偏離中心線和高程的誤差超過凡管道偏離中心線和高程的誤差超過了規范允許的誤差

17、范圍，就必須及時進行了規范允許的誤差范圍，就必須及時進行校正，業內稱之糾偏。校正，業內稱之糾偏。 頂管校正作業就是采用合理的方法使頂管校正作業就是采用合理的方法使之回到原來的設計位置。之回到原來的設計位置。 偏差是積累的，隨時矯正才能保證施偏差是積累的，隨時矯正才能保證施工安全。工安全。糾偏的方法：糾偏的方法： 1）挖土糾偏法）挖土糾偏法 2）頂木糾偏法）頂木糾偏法 3）加墊鋼板糾偏法）加墊鋼板糾偏法 4）激光導向法（控制指揮液壓傳動機構）激光導向法（控制指揮液壓傳動機構）6.2.8 掘進頂管的內接口掘進頂管的內接口 平口石棉水泥或膨脹水泥砂漿平口石棉水泥或膨脹水泥砂漿接口接口 企口石棉水泥或

18、膨脹水泥砂漿企口石棉水泥或膨脹水泥砂漿接口接口 企口聚氯乙烯膠泥與膨脹水泥企口聚氯乙烯膠泥與膨脹水泥砂漿接口砂漿接口6.3 擠壓土頂管施工擠壓土頂管施工6.3.1擠壓土頂管的優點及適應條件擠壓土頂管的優點及適應條件1）主要優點）主要優點 不用人工挖土和出土，甚至完全不出不用人工挖土和出土，甚至完全不出土，使頂進、挖土、裝土一氣呵成，生土，使頂進、挖土、裝土一氣呵成，生產效率高。產效率高。 操作過程設備簡單、操作方便、施工操作過程設備簡單、操作方便、施工質量有保障。質量有保障。2）適用條件）適用條件 含水量較大的粘性土、各種軟土、含水量較大的粘性土、各種軟土、淤泥等情況；淤泥等情況； 覆土的厚度

19、大于頂入管徑的覆土的厚度大于頂入管徑的2.5倍以倍以上；上； 頂進的距離不宜太大；頂進的距離不宜太大； 頂管通過的地方必須距地下構筑物頂管通過的地方必須距地下構筑物或埋設物或埋設物1.5米以上。米以上。6.3.2 出土擠壓頂管出土擠壓頂管即采用機械挖出部分土，再將管子頂進的即采用機械挖出部分土，再將管子頂進的施工方法。施工方法。1）常用設備）常用設備 工具管：工具管：內部設有擠壓口，且切口直內部設有擠壓口，且切口直徑大于擠壓口直徑；徑大于擠壓口直徑； 割土工具：割土工具：負責將擠壓到工具管內土負責將擠壓到工具管內土柱割斷；柱割斷； 運土工具：運土工具：將割斷的土柱輸送至工作將割斷的土柱輸送至工

20、作坑，然后通過起吊設備將土送往地表。坑，然后通過起吊設備將土送往地表。2）擠壓工藝）擠壓工藝 安管安管將工具管安裝到設計的位置將工具管安裝到設計的位置上（包括高程和中心軸線；上（包括高程和中心軸線； 頂進頂進推進裝土斗車，并連續頂進推進裝土斗車，并連續頂進管段（裝滿斗車之前）；管段（裝滿斗車之前）； 出土出土斗車滿土后，送入工作坑，斗車滿土后，送入工作坑，在提升到地表傾倒；在提升到地表傾倒； 測量測量采用激光測量控制管道的走采用激光測量控制管道的走向，允許誤差小于向，允許誤差小于20mm。6.3.3 不出土擠壓頂管不出土擠壓頂管 通過鉆頭推進，使土體向旁邊擠壓形通過鉆頭推進，使土體向旁邊擠壓形

21、成需要的空洞，被頂進的管道則隨后跟成需要的空洞，被頂進的管道則隨后跟進，最后將管道安裝好。進，最后將管道安裝好。 適合于含水的粘性土、粉土等，一般適合于含水的粘性土、粉土等，一般是頂小口徑的鋼管，或鑄鐵管。是頂小口徑的鋼管，或鑄鐵管。 6.4 管道牽引施工技術管道牽引施工技術 由前面工作坑的千斤頂或卷揚機，通由前面工作坑的千斤頂或卷揚機，通過鋼絲線將管子從下游工作坑拉到上游過鋼絲線將管子從下游工作坑拉到上游工作坑中的過程。工作坑中的過程。操作工藝：操作工藝： 開挖工作坑開挖工作坑安裝設備安裝設備打牽引打牽引孔孔穿鋼絲線穿鋼絲線挖土挖土出土出土頂進頂進牽引方法：牽引方法： 普通牽引普通牽引實際上是挖土、出土、