非開挖技術(shù)概述

    隨著城市高度現(xiàn)代化和人民生活水平不斷提高，城市和鄉(xiāng)村對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的總體要求越來(lái)越高。地下管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。目前，城市地下管網(wǎng)的發(fā)展規(guī)模、管線鋪設(shè)，維修和更換過(guò)程中對(duì)城市交通、環(huán)境的影響及對(duì)人們生活、工作的干擾，已成為衡量一個(gè)城市基礎(chǔ)設(shè)施完善程度和城市管理水平的重要標(biāo)志。傳統(tǒng)的挖槽埋管地下管網(wǎng)施工技術(shù)由于對(duì)地面交通影響較大，使本來(lái)就擁擠的城市交通如雪上加霜，同時(shí)給市民工作、生活帶來(lái)許多不便，特別是在人口稠密的城市和交通擁擠的地區(qū)以及不允許開挖的地段，這個(gè)矛盾就更加突出。因此，在城市中的地下管網(wǎng)工程，如采用傳統(tǒng)的開挖施工技術(shù)，新老道路總是處于挖了填，填了再挖的尷尬局面，不論從經(jīng)濟(jì)角度還是從社會(huì)角度來(lái)看都有其局限性。非開挖技術(shù)是近二十年來(lái)國(guó)際上新興的一種對(duì)環(huán)境無(wú)公害的地下管網(wǎng)施工技術(shù)，指利用巖土鉆掘手段在地面不開挖溝槽的情況下，鋪設(shè)、修復(fù)和更換地下管線。目前，非開挖技術(shù)在國(guó)際上已被廣泛應(yīng)用于穿越公路、鐵路、建筑物、河流，以及在鬧市區(qū)、古跡保護(hù)區(qū)、農(nóng)田和環(huán)境保護(hù)區(qū)等不允許或不能開挖條件下進(jìn)行煤氣、電力、供排水、電訊、有線電視線路、天然氣管道等的鋪設(shè)、更換和修復(fù)。近十年來(lái)，在市政給排水、通信電纜、燃?xì)夤艿兰半娏﹄娎|等地下管網(wǎng)工程中得以廣泛應(yīng)用。

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和政府對(duì)環(huán)境的日益重視，自20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，我國(guó)非開挖的工程施工量和投入的設(shè)備數(shù)量均以每年40%的高速度增長(zhǎng)。非開挖技術(shù)在我國(guó)已形成了一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，引起了各級(jí)政府和環(huán)境部門的高度重視。在我國(guó)管道建設(shè)大發(fā)展的21世紀(jì)，非開挖技術(shù)將具有十分廣闊的應(yīng)用前景，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益也將非常巨大。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年有100萬(wàn)公里的地下管線需要新建，總投資超過(guò)300億美元；而發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)有各類地下管線總長(zhǎng)約2000萬(wàn)公里，為更新、修復(fù)這些地下管線，每年還需要投資300～350億美元。我國(guó)每年需鋪設(shè)的管線長(zhǎng)度包括上水管5000km、下水管3000km、電訊管線26000km，此外還有30000km的管道急需更新和修復(fù)（尚未計(jì)算天然氣和煤氣管道）。對(duì)如此浩大的地下管線工程，從經(jīng)濟(jì)角度還是社會(huì)角度上出發(fā)，應(yīng)追蹤國(guó)內(nèi)外非開挖技術(shù)的發(fā)展，逐步淘汰傳統(tǒng)的開挖施工技術(shù)，避免新老道路總處于挖了填，填了再挖的尷尬局面。

因此，非開挖施工技術(shù)是土木施工、環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃及建筑管理等地下工程領(lǐng)域的發(fā)展方向。

一 水平定向鉆

1.0 定向鉆穿越施工工藝^[1]

使用水平定向鉆機(jī)進(jìn)行管線穿越施工, 一般分為三個(gè)階段: 第一階段是按照設(shè)計(jì)曲線盡20可能準(zhǔn)確的鉆一個(gè)導(dǎo)向孔; 第二階段是將導(dǎo)向孔進(jìn)行擴(kuò)孔, 擴(kuò)大到合適的直徑以方便安裝成品管道; 第三階段是完成管線穿越工作, 將產(chǎn)品管線(一般為PE 管道, 光纜套管, 鋼管)沿著擴(kuò)大了的導(dǎo)向孔回拖到導(dǎo)向孔中。

1.1　導(dǎo)向孔

導(dǎo)向孔是在水平方向按預(yù)定角度并沿預(yù)定截面鉆進(jìn)的孔, 包括一段直斜線和一段大半徑弧線。在鉆導(dǎo)向孔的同時(shí), 承包商也許會(huì)選擇并使用更大口徑的鉆桿(即沖洗管) 來(lái)屏蔽導(dǎo)向鉆桿。沖洗管可以起到類似導(dǎo)管的作用, 還可以方便導(dǎo)向鉆桿的抽回和更換鉆頭等工作。導(dǎo)向孔的方向控制由位于鉆頭后端的鉆桿內(nèi)的控制器(稱為彎外殼) 完成。鉆進(jìn)過(guò)程中鉆桿是不做旋轉(zhuǎn)的, 需要變換方向時(shí)若將彎外殼向右定位, 鉆進(jìn)路線即向右沿平滑曲線前進(jìn)。鉆孔曲線由放置在鉆頭后端鉆桿內(nèi)的電子測(cè)向儀進(jìn)行測(cè)量并將測(cè)量結(jié)果傳導(dǎo)到地面的接收儀,這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理和計(jì)算后, 以數(shù)字的形式顯示在顯示屏上, 該電子裝置主要用來(lái)監(jiān)測(cè)鉆桿與地球磁場(chǎng)的關(guān)系和傾角(鉆頭在地下的三維坐標(biāo)) , 將測(cè)量到的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比, 以便確定鉆頭的實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位置的偏差, 并將偏差值控制在允許的范圍之內(nèi), 如此循環(huán)直到鉆頭按照預(yù)定的導(dǎo)向孔曲線在預(yù)定位置出土。

1.2　預(yù)擴(kuò)孔

導(dǎo)向孔完成后, 要將該鉆孔進(jìn)行擴(kuò)大到合適的直徑以方便安裝成品管道, 此過(guò)程稱為預(yù)擴(kuò)孔, (依最終成孔尺寸決定擴(kuò)孔次數(shù)) 。通常,在鉆機(jī)對(duì)岸將擴(kuò)孔器連接到鉆桿上, 然后由鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)回拖入導(dǎo)向孔, 將導(dǎo)向孔擴(kuò)大, 同時(shí)要將大量的泥漿泵入鉆孔, 以保證鉆孔的完整性和不塌方, 并將切削下的巖屑帶回到地面。

1.3　回拖管道

預(yù)擴(kuò)孔完成以后, 成品管道即可拖入鉆孔。管道預(yù)制應(yīng)在鉆機(jī)對(duì)面的一側(cè)完成。擴(kuò)孔器一端接上鉆桿另一端通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭接到成品管道上。旋轉(zhuǎn)接頭可以避免成品管道跟著擴(kuò)孔器旋轉(zhuǎn), 以保證將其順利拖入鉆孔?；赝嫌摄@機(jī)完成, 這一過(guò)程同樣需要大量泥漿配合, 回拖過(guò)程要連續(xù)進(jìn)行直到擴(kuò)孔器和成品管道自鉆機(jī)一側(cè)破土而出。

2　水平定向鉆機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1　鉆機(jī)系統(tǒng)是穿越設(shè)備鉆進(jìn)作業(yè)及回拖作業(yè)的主體,它由鉆機(jī)主機(jī)、轉(zhuǎn)盤等組成, 鉆機(jī)主機(jī)放置在鉆機(jī)架上, 用以完成鉆進(jìn)作業(yè)和回拖作業(yè)。轉(zhuǎn)盤裝在鉆機(jī)主機(jī)前端, 連接鉆桿, 并通過(guò)改變轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)向和輸出轉(zhuǎn)速及扭矩大小, 達(dá)到不同作業(yè)狀態(tài)的要求。

2.2　動(dòng)力系統(tǒng)由液壓動(dòng)力源和發(fā)電機(jī)組成動(dòng)力源是為鉆機(jī)系統(tǒng)提供高壓液壓油作為鉆機(jī)的動(dòng)力, 發(fā)電機(jī)為配套的電氣設(shè)備及施工現(xiàn)場(chǎng)照明提供電力。

2.3　控向系統(tǒng)控向系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)和控制鉆頭在地下的具體位置和其它參數(shù), 引導(dǎo)鉆頭正確鉆進(jìn)的方向性工具, 由于有該系統(tǒng)的控制, 鉆頭才能按設(shè)計(jì)曲線鉆進(jìn), 現(xiàn)經(jīng)常采用的有手提無(wú)線式和有線式兩種形式的控向系統(tǒng)。

2.4　泥漿系統(tǒng) 泥漿系統(tǒng)由泥漿混合攪拌罐和泥漿泵及泥漿管路組成, 為鉆機(jī)系統(tǒng)提供適合鉆進(jìn)工況的泥漿。

2.5　鉆具及輔助機(jī)具是鉆機(jī)鉆進(jìn)中鉆孔和擴(kuò)孔時(shí)所使用的各種機(jī)具。鉆具主要有適合各種地質(zhì)的鉆桿, 鉆頭、泥漿馬達(dá)、擴(kuò)孔器, 切割刀等機(jī)具。輔助機(jī)具包括卡環(huán)、旋轉(zhuǎn)活接頭和各種管徑的拖拉頭。

3　現(xiàn)場(chǎng)布局和設(shè)計(jì)

3.1　道路施工現(xiàn)場(chǎng)兩側(cè)都需要重型設(shè)備, 為縮減成本, 通往兩側(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)的道路應(yīng)盡可能利用現(xiàn)有道路以減少新修道路距離, 或利用管道線路的施工便道, 所有相關(guān)道路使用權(quán)的協(xié)議都應(yīng)由業(yè)主提供, 在投標(biāo)階段再來(lái)討論這些問(wèn)題為時(shí)已晚。

3.2　工作場(chǎng)地

(1) 鉆機(jī)一側(cè): 鉆機(jī)施工場(chǎng)地至少需要6m寬, 15m長(zhǎng)的面積。該面積從入土點(diǎn)算起, 入土點(diǎn)應(yīng)位于規(guī)定的區(qū)域內(nèi)至少3m處, 同時(shí)由于許多鉆機(jī)配套的設(shè)備或配件沒(méi)有規(guī)定的存放地點(diǎn), 所以鉆機(jī)一側(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)可由許多不規(guī)則的小塊組成, 以便節(jié)省占地面積, 現(xiàn)場(chǎng)盡量要平整, 堅(jiān)硬, 清潔, 以便有利于進(jìn)行施工。由于穿越施工時(shí)需要大量的淡水供攪拌泥漿用, 所以施工現(xiàn)場(chǎng)要盡量靠近水源或便于連接自來(lái)水管道的地方。

(2) 管道一側(cè): 為便于預(yù)制成品管道,管道一側(cè)要有足夠長(zhǎng)度的施工現(xiàn)場(chǎng), 這也是要重點(diǎn)考慮的事情?，F(xiàn)場(chǎng)寬度應(yīng)滿足管道施工的需要(一般為12 ～18m ) 。同樣在出土點(diǎn)一側(cè)也需要6m寬乘以15m長(zhǎng)的施工現(xiàn)場(chǎng)。總長(zhǎng)度以能夠擺放下所預(yù)制的管道為準(zhǔn), 在回拖前, 要將管道預(yù)制完成, 包括焊接, 通球, 試壓防腐等工序, 在回拖過(guò)程中, 不能再進(jìn)行管道的連接工作, 因?yàn)榛赝线^(guò)程是要連續(xù)進(jìn)行的, 若此時(shí)進(jìn)行管道連接將可能造成地下孔洞的塌方, 極可能造成整個(gè)工程施工的失敗。^[2]

3.3　施工現(xiàn)場(chǎng)要求一旦施工地點(diǎn)確定, 應(yīng)對(duì)相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行勘測(cè)并繪制詳細(xì)準(zhǔn)確的地質(zhì)地貌圖紙。最終施工的精度取決于這一勘測(cè)結(jié)果的精度。

3.4　施工設(shè)計(jì)參數(shù)^[3]

(1) 覆蓋層厚度: 考慮的因素包括所穿越河流的流量特征, 季節(jié)性洪水沖刷深度,未來(lái)河道的加寬和加深, 現(xiàn)有管道和電纜的位置等因素。一旦確定了施工地點(diǎn)并完成地質(zhì)調(diào)查, 穿越層的厚度也就確定了, 一般來(lái)說(shuō), 覆蓋層應(yīng)至少是6m厚。以上僅是針對(duì)河流穿越而言的, 對(duì)于其它障礙物的穿越會(huì)有另外的要求。

(2) 鉆進(jìn)角和曲率半徑: 在大多數(shù)穿越施工中, 入土角通常選擇在8°～12°之間,多數(shù)施工應(yīng)首先鉆一段斜直線, 然后再鉆一段大半徑曲線。此曲線的曲率半徑由成品管線的彎曲特性決定, 隨直徑增大而增大, 鋼管道曲率半徑的拇指法則是100FT/ IN (一般取管道直徑的1000 ～1200 倍) 。斜直線將導(dǎo)向孔曲線按照預(yù)定的走向引導(dǎo)到設(shè)計(jì)的深度, 然后是一段在此深度上的長(zhǎng)長(zhǎng)的水平直線,然后到達(dá)向上的彎曲點(diǎn)再到出土點(diǎn)。出土角應(yīng)控制在5°～12°之間, 以便于成品管道的回拖。^[4]

3.5　鉆孔施工所有的測(cè)向控向工具都包括地下測(cè)量電子設(shè)備和地面接收設(shè)備, 可以測(cè)得鉆頭所在位置的磁方位角(用于左/右控制) 和傾斜角(上/下控制) 以及鉆頭的鉆進(jìn)方向。^[5]

(1) 精度: 穿越施工精度很大程度上取決于磁場(chǎng)的變化。例如, 大型鋼結(jié)構(gòu)(橋梁, 樁基, 其它管道) 和電力線路會(huì)影響磁場(chǎng)讀數(shù)。而穿越出土點(diǎn)的導(dǎo)向孔目標(biāo)偏差值應(yīng)控制在左右3m, 長(zhǎng)度為3m～10m的范圍內(nèi)^[6]。

(2) 完工圖紙: 一般來(lái)說(shuō), 導(dǎo)向孔的測(cè)量和控制應(yīng)在鉆導(dǎo)向孔時(shí)每鉆進(jìn)一根鉆桿或隔9m測(cè)量計(jì)算一次。以上測(cè)量計(jì)算完成的導(dǎo)向孔施工圖紙承包商應(yīng)向業(yè)主提供。也有采用替代方法如陀螺儀, 穿地雷達(dá)和智能清管球用來(lái)做定位工作。

4　施工實(shí)例

4.1　工程概況工程位于保定市護(hù)城河?xùn)|岸, 擬沿護(hù)城河穿越環(huán)城北路、綠化帶、小區(qū)道路至環(huán)城北路改線段, 長(zhǎng)度約為560m, 采用非開挖水平定向鋪管法施工, 管材規(guī)格為DN1200mmHDPE管, PE100級(jí), 承壓018MPa。管道沿線兩側(cè)地表建(構(gòu)) 筑物較多, 包括小區(qū)圍墻,別墅, 江北大河河護(hù)坎、綠化帶等, 且距敷設(shè)管線距離較近, 僅2m～4m。地下管線及構(gòu)筑物錯(cuò)縱復(fù)雜, 埋設(shè)深度不一, 主要有污水管、電力管、通信管、煤氣管道等。根據(jù)上述場(chǎng)地自然條件及設(shè)計(jì)要求, 本工程擬分兩次穿越, 長(zhǎng)度分別約為265m和249m?，F(xiàn)已經(jīng)順利完成, 取得很大成功。

4.2　場(chǎng)地工程地質(zhì)條件根據(jù)巖土工程勘察, 將勘探深度內(nèi)土體按其特征及其物理力學(xué)性質(zhì)劃分為5個(gè)工程地質(zhì)單元層, 細(xì)分為9個(gè)工程地質(zhì)亞層, 現(xiàn)由淺至深分述如下:

5　施工方案

5.1　施工機(jī)械設(shè)備的選用配備本工程選用美國(guó)凱斯D75 ×100水平定向鉆機(jī)。該機(jī)器拉力為36 t, 采用液壓系統(tǒng); 扭矩1400μ·m; 鉆桿為76型鉆桿, 長(zhǎng)415m。泥漿泵為APLE ×200加侖, 配制2只, 流速為75～250L /min。^[7]

5.2　施工方案安排

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地限制, 本工程分兩次穿越,第一段長(zhǎng)度約為265m, 鉆機(jī)定位于泵站西側(cè)圍墻處(圍墻須拆除) , 穿越環(huán)城北路綠化帶, 距小區(qū)南墻邊約40m出土, 避讓與其它管線碰檫,確保一定間距; 第二段長(zhǎng)度約為249m, 鉆機(jī)定位于R1接收井邊上, 穿越小區(qū)綠化帶和小學(xué)綠化帶, 距小區(qū)南圍墻邊約90m處出土。小區(qū)與建業(yè)街之間約為300m, 管材焊接采用吊機(jī)配合安裝, 兩處管材焊接完畢后, 因位置不夠必須放在河里, 管材拖拉完成后兩牽引管之間約50m左右需開挖安裝, 采用鋼管、法蘭連接。開挖前與相關(guān)的管線單位聯(lián)系, 開挖時(shí)須保護(hù)已有管線。

5.3　方法及其質(zhì)量保證措施^[8]

(1) 測(cè)量定位: 嚴(yán)格按甲方提供設(shè)計(jì)圖紙,并結(jié)合場(chǎng)地實(shí)際條件測(cè)量定位, 以確定挖入土坑和出土坑的位置, 為確保管位標(biāo)高的準(zhǔn)確性,采用美國(guó)生產(chǎn)的“月蝕”導(dǎo)向儀對(duì)管道定位導(dǎo)向。

(2) 在入土點(diǎn)位置各挖一個(gè)工作坑, 入土位置挖出深3m ×長(zhǎng)3m ×寬4m; 出土位置開挖成口管發(fā)射溝坡槽, 深度約3m, 長(zhǎng)度約25m。

(3) 鉆機(jī)就位: 鉆機(jī)定位應(yīng)準(zhǔn)確、水平、穩(wěn)固。

(4) 泥漿制備: 根據(jù)地質(zhì)條件, 采用進(jìn)口膨潤(rùn)土, 添加純堿配制泥漿。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件, 制定泥漿馬氏粘度。按照制定的泥漿馬氏粘度, 配制泥漿。為預(yù)防房屋、河岸及河床地帶冒漿, 采用優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤(rùn)土并及時(shí)根據(jù)孔內(nèi)返漿情況調(diào)整泥漿泵壓力和泵排量。

6　結(jié)語(yǔ)

定向鉆穿越施工具有不會(huì)阻礙交通, 不會(huì)破壞綠地, 植被, 不會(huì)影響商店, 醫(yī)院, 學(xué)校和居民的正常生活和工作秩序, 解決了傳統(tǒng)開挖施工對(duì)居民生活的干擾, 對(duì)交通, 環(huán)境, 周邊建筑物基礎(chǔ)的破壞和不良影響。水平定向鉆穿越是對(duì)環(huán)境影響最小的施工方法。這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)還可以為管道提供最的保護(hù)層, 并相應(yīng)減少了維護(hù)費(fèi)用, 同時(shí)不會(huì)影響河流運(yùn)輸并縮短施工期, 證明是目前效率最高,成本最低的穿越施工方法。^[9]

二、盾構(gòu)法施工^[10]

 盾構(gòu)是集地下掘進(jìn)和襯砌為一體的施工設(shè)備，廣泛應(yīng)用于地下給水排水管溝、地下隧道、水下隧道、水工隧洞、城市地下綜合管廊等工程。

盾構(gòu)為一鋼制殼體，稱盾構(gòu)殼體。主要有3部分組成，按掘進(jìn)方向：前部為切削環(huán)，中部為支撐環(huán)，尾部為襯砌環(huán)。切削環(huán)作為保護(hù)罩，在環(huán)內(nèi)安裝挖土設(shè)備，或人工在切削環(huán)內(nèi)挖土和出土。切削環(huán)還可對(duì)工作面起支撐作用。切削環(huán)前言為挖土工作面。在支撐環(huán)內(nèi)安裝液壓千斤頂?shù)韧七M(jìn)機(jī)構(gòu)。在襯砌坑內(nèi)襯砌砌塊，設(shè)有襯砌機(jī)構(gòu)。當(dāng)砌玩一環(huán)砌塊后，以已砌好的砌塊做后備，由支撐環(huán)內(nèi)的千斤頂頂進(jìn)盾構(gòu)本身，開始下一循環(huán)的挖土和襯砌。

盾構(gòu)法和頂管法的相比有下列特點(diǎn)：頂管法中被頂管道既起掘進(jìn)空間的支護(hù)作用，有事構(gòu)筑物的本身。頂管法與盾構(gòu)法在這一雙重功能上是同的，所不同的是頂管法頂入土中的是管段，而盾構(gòu)法接長(zhǎng)的是以管片拼裝而成的管片，拼裝處是盾構(gòu)的后部。兩者相比，頂管法適合較小的管徑，管道的整體性好，剛度大。盾構(gòu)適合于較大的管徑，管徑越大越顯示其優(yōu)越性。

盾構(gòu)施工時(shí)，又盾構(gòu)前景定將盾構(gòu)推進(jìn)。在同一土層內(nèi)所需施工頂力為一常值，向一個(gè)方向掘進(jìn)長(zhǎng)度不受頂大小的限制，鋪設(shè)單位長(zhǎng)度管夠所需要的訂立較掘進(jìn)頂管要少。盾構(gòu)施工不需要結(jié)實(shí)的后背，長(zhǎng)距離掘進(jìn)也不需要泥漿套、中繼間等附加設(shè)備。

盾構(gòu)斷面可以做成任何形狀：圓形、矩形、方形、多邊形、橢圓形、馬蹄形等。采用最多的為圓形斷面。

安裝不同的掘進(jìn)機(jī)構(gòu)，盾構(gòu)可在巖層、砂卵石層、密實(shí)砂層、粘土層、流砂層、淤泥層中掘進(jìn)。

由于盾構(gòu)的機(jī)動(dòng)性，盾構(gòu)法施工可以實(shí)現(xiàn)曲線頂進(jìn)。

（一）盾構(gòu)的尺寸確定^[11]

盾構(gòu)外殼厚度按彈性圓環(huán)設(shè)計(jì)

盾構(gòu)外形D可由下式確定：

D=d+2（h+x+t） 其中d：管段竣工內(nèi)徑；h：一次襯砌和襯砌的總厚度；x：襯砌塊與盾殼間的空隙量；t：盾構(gòu)的外殼厚度

X=ML[L1] /D[L2] ₀ L：砌塊環(huán)上定點(diǎn)能轉(zhuǎn)動(dòng)的最大水平距離；M：襯砌環(huán)遮蓋部分的襯砌長(zhǎng)度；D₀ ：砌塊環(huán)外徑。

盾構(gòu)全長(zhǎng)L為：L=切削環(huán)長(zhǎng)度+支撐環(huán)長(zhǎng)度+襯砌換長(zhǎng)度

(二)盾構(gòu)千斤頂及其頂力計(jì)算

盾構(gòu)千斤頂采用液壓傳動(dòng)。為了避免壓壞砌塊，應(yīng)將總頂力分散，每個(gè)千斤頂?shù)挠喠⑤^小而千斤頂數(shù)目較多。千斤頂?shù)捻敵搪源笥谄鰤K的寬度。

盾構(gòu)在頂進(jìn)時(shí)的阻力可根據(jù)盾構(gòu)的形式和構(gòu)造確定。頂進(jìn)阻力R可由盾構(gòu)外殼與土的摩擦力、盾構(gòu)內(nèi)壁與砌塊環(huán)的摩擦力、盾構(gòu)切削環(huán)切入土層的切土阻力、盾構(gòu)自重產(chǎn)生的摩擦力、開挖面支撐阻力或閉腔擠壓盾構(gòu)土層正面阻力相加而得。

掘進(jìn)是，盾構(gòu)的水平軸上部頂力較大，下部頂力較小，千斤頂根據(jù)這種情況不知，稱等分布置。不考慮受力情況，沿全圓周等間距不知，稱不等分布置。

每個(gè)千斤頂?shù)挠凸茼毎惭b閥門，以便單個(gè)控制。同時(shí)，還將全部千斤頂分成若干組，按組進(jìn)行控制。

（三）盾構(gòu)的分類和構(gòu)造

確定盾構(gòu)形式時(shí)，要考慮到掘進(jìn)地段的土質(zhì)、施工段長(zhǎng)度、地面情況、管廊形狀、管廊用途、工期等因素。

根據(jù)挖掘形式，盾構(gòu)可分為手工挖掘盾構(gòu)、半機(jī)械化盾構(gòu)和機(jī)械化盾構(gòu)。根據(jù)且血環(huán)與工作面的關(guān)系，可分開放式或密閉式。當(dāng)土質(zhì)較差，應(yīng)在工作面上進(jìn)行全斷面或部分?jǐn)嗝娴闹巍．?dāng)土質(zhì)為松散的粉砂、細(xì)砂、液化土等，為了保持工作面穩(wěn)定，應(yīng)采用密閉式盾構(gòu)。當(dāng)需要對(duì)工作面進(jìn)行支撐時(shí)，可采用如氣壓盾構(gòu)，水泥壓力盾構(gòu)、土壓平衡盾構(gòu)等。

（四）盾構(gòu)施工要點(diǎn)^[12]

給排水管道或管廊采用盾構(gòu)施工過(guò)程時(shí)應(yīng)做好下列工作：盾構(gòu)的選型、制作和安裝；工作坑的設(shè)計(jì)；管片的制作、運(yùn)輸；現(xiàn)場(chǎng)勘查；盾構(gòu)始頂；挖土與頂進(jìn)；襯砌與注漿等?，F(xiàn)概要介紹如下：

1、      下放和始頂(見附圖1、2、8)

2、      整體盾構(gòu)可用起重設(shè)備下放到起點(diǎn)井，類似頂管施工時(shí)下管。大直徑盾構(gòu)難以進(jìn)行整體搬運(yùn)時(shí)，可在現(xiàn)場(chǎng)組裝或在工作坑內(nèi)裝配。

3、      盾構(gòu)下放至工作坑導(dǎo)軌后，自起點(diǎn)井開始至完全沒(méi)入土中的這一段距離，稱為盾構(gòu)的始頂。盾構(gòu)始頂需借另外的千斤頂頂進(jìn)。（見附圖4）

4、      盾構(gòu)從起點(diǎn)井進(jìn)入土層時(shí)，起點(diǎn)井壁挖口土方很容易坍塌，也可對(duì)土層進(jìn)行局部加固。（見附圖5）

5、      盾構(gòu)千斤頂以已七號(hào)的砌塊環(huán)作為支撐結(jié)構(gòu)而推薦盾構(gòu)。在一般情況下，砌塊環(huán)長(zhǎng)度約為30-50m，才足以支撐盾構(gòu)千斤頂。在此之前，應(yīng)設(shè)立臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)。通常做法是：盾構(gòu)沒(méi)入土中后，在起點(diǎn)井后背與盾構(gòu)襯砌環(huán)內(nèi)，各設(shè)置一個(gè)其外形和內(nèi)徑均與砌塊環(huán)的外徑與內(nèi)徑相同的圓形木塊。在兩木環(huán)之間砌半圓形的砌塊換，而在木環(huán)水平直徑以上的用圓木支撐。（見附圖4）

6、      盾構(gòu)掘進(jìn)的挖土及頂進(jìn)（見附圖3）

盾構(gòu)掘進(jìn)的挖土方法取決于土的性質(zhì)和地下水情況，手挖盾構(gòu)適用于比較密實(shí)的土層。工人在切削環(huán)保護(hù)罩內(nèi)挖土，工作面形成鍋底形，一次挖深一般等于砌塊的寬度。為了保證坑道形狀正確，減少與砌塊間的空隙，貼近盾殼的土應(yīng)由切削環(huán)切下，厚度約10-15cm。在工作中不能直立的松散土層中掘進(jìn)時(shí)，將盾構(gòu)刃腳先切入工作面，然后工人在保護(hù)罩切削環(huán)內(nèi)挖土。根據(jù)土質(zhì)條件，進(jìn)行局部挖土。局部挖出的工作面應(yīng)設(shè)支撐。局部挖掘從頂部開始，當(dāng)盾構(gòu)刃腳難于先切入工作面，如砂礫石層，可以先挖后頂，但必須嚴(yán)格控制每次掘進(jìn)的縱深。

盾構(gòu)推進(jìn)是，應(yīng)確保前方土體的穩(wěn)定，在軟土地層，應(yīng)柑橘質(zhì)構(gòu)類型采取不同的正面支護(hù)方法；盾構(gòu)推進(jìn)軸線應(yīng)按設(shè)計(jì)要求控制質(zhì)量，推進(jìn)中每環(huán)測(cè)量一次；糾偏時(shí)應(yīng)在推進(jìn)中組不進(jìn)行；盾構(gòu)頂進(jìn)應(yīng)在砌塊襯砌后立即進(jìn)行。

推進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、埋深、地面的建筑設(shè)施及地面的隆陷值等情況，而確定，通常為50mm/min

盾構(gòu)推進(jìn)中，遇有需要停止推進(jìn)切間隙時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，必須做好正面封閉、盾尾密封并及時(shí)處理；在拼裝管片或盾構(gòu)推進(jìn)停歇是，應(yīng)采取防止盾構(gòu)后退的措施；當(dāng)推進(jìn)中盾構(gòu)旋裝時(shí)，采取糾正的措施。彎道、變坡掘進(jìn)和校正誤差時(shí)，應(yīng)使用部分千斤頂。

根據(jù)盾構(gòu)選型，施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，土方可以由斗車、礦車、皮帶或泥漿等方式運(yùn)出。（五）盾構(gòu)法施工的給水排水管道質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)^[10]

注：圓環(huán)變形等于圓環(huán)水平及垂直直徑差值與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑的比值。

 [L1]砌塊環(huán)上定點(diǎn)能轉(zhuǎn)動(dòng)的最大水平距離與襯砌換覆蓋部分的襯砌長(zhǎng)度的乘積

 [L2]砌塊環(huán)外徑