穿越施工现场布置图

1． 入土点是定向钻施工的主要场所，钻机就布置在该侧，所以施工占地比较大，DD330钻机的小占地为30×30M，当然也可以根据现场的实际情况作相应调整，DD60、DD-5的占地相应要小得多。

2．出土点一侧主要作为管道焊接场地，在出土点应有一块20×20M的场地作为预扩孔、回拖时接钻杆和安装其他设备时使用；在出土点之后有一条长度与穿越长度相等的管线焊接作业带。

穿越实例

大沽沙穿越钻机场地布置

1998年9月到10月之间，在天津塘沽大沽沙海河，我公司仅用45天时间完成了两条Φ219×8，一条Φ426×9，长度为960米的管道穿越。

大沽沙穿越焊接场地（只显示了两条管道）
水平定向钻穿越施工工艺流程图

使用水平定向钻技术穿越河流和其它障碍物的施工方法在世界范围内得到了广泛的运用。水平定向钻穿越承包商协会认为：在工程项目招投标过程中，水平定向钻承包商应设法获取尽可能多的相关信息以提出完整并具竞争力的报价，承包商在开工前应该获得以下信息，以日后的工作可以顺利进行，并在此条件下完成工程项目的施工，同时足够的施工前的各类信息还可以施工过程安全，减少对周围环境的破坏，使工程进行的顺利。
施工过程和技术

1、导向孔：导向孔是在水平方向按预定角度并沿预定截面钻进的孔，包括一段直斜线和一段大半径弧线。在钻导向孔的同时，承包商也许会选择并使用大口径的钻杆（即冲洗管）来屏蔽导向钻杆。冲洗管可以起到类似导管的作用，还可以方便导向钻杆的抽回和换钻头等工作。导向孔的方向控制由位于钻头后端的钻杆内的控制器（称为弯外壳）完成。钻进过程中钻杆是不做旋转的，需要变换方向时若将弯外壳向右定位，钻进路线即向右沿平滑曲线前进。钻孔曲线由放置在钻头后端钻杆内的电子测向仪进行测量并将测量结果传导到地面的仪，这些数据经过处理和计算后，以数字的形式显示在显示屏上，该电子装置主要用来监测钻杆与地球磁场的关系和倾角（钻头在地下的三维坐标），将测量到的数据与设计的数据进行对比，以便确定钻头的实际位置与设计位置的偏差，并将偏差值控制在允许的范围之内，如此循环直到钻头按照预定的导向孔曲线在预定位置出土。
京广铁路和宜君铁路施工期间，完成了多根钢管、PE管和硅芯管的定向钻孔，玻璃钢管和混凝土管的顶管施工。这里面管道穿越φ1219mm，顶管φ3000mm，公司是非开挖技术协会会员，国家非开挖专业技术委员会地质学会会员。非开挖顶管是指不开挖地面穿越公路、铁路、河流和建筑物。在郊区或历史遗迹保护区，管道建设的地下敷设涉及城镇污水处理、冷却水供应、通信、电力、燃气管道、交通信号、网络传输、农业灌溉等。伴着大城市化建设的加快，地表空间越来越小，迫使公共基础设备建设向地下发展。为了确保地面人民的日常生活不受干扰，非开挖地下顶管技术成为***的施工方案，不影响交通，不破坏环境，施工时间，综合成本低。 公司承担各类别建筑结构改造、梁柱切割拆除、高架桥改造、水下切割拆除、水下切割拆除钢筋混凝土墙等工作。公司在北京、上海、江苏、天津、河北、浙江、重庆、山西、辽宁、吉林、安徽、福建、河南、河北、湖南、湖北、陕西、四川、云南、黑龙江、内蒙古、甘肃、广东等郊区有业务，切割和拆除混凝土。不受施工现场、环境保护、工期、安全原因等条件的约束。它打破了传统风镐拆除后风镐切割或定向***的施工方式，具备不影响周边地区正常交通、工期短、安全系数高等亮点。液压绳锯切割的使用能够让密集钢筋混凝土和石材的技术拆除、安全和有效。除此之外，它具备相对较高的施工精度和速度。它可以做到对较厚混凝土的各类切割，如地下室、烟囱、柱子等的切割和拆除。

人工顶管施工设备
3、中继环
顶管阻力
正面——不变
侧面摩擦力——随顶进距离增大显然，将长距离顶管分成若干段，在段与段之间设置中继环，接力顶进设备可使后续段只克服顶进管段侧面摩擦力即可。按自前至后顺序开动中继环油缸，顶进管道可实现长距离顶进。
中继环——在中继环成环形布置若干中继油缸，油缸行程200mm。
中继环油缸工作时，后面的管段成了后座，将前面相邻管段推向前方，分段克服侧面摩擦力。
4、工程管
管道主体一般为圆形，直径多为1.5～3m。长度2-4m。
管道材料类型
钢筋砼管：C50以上，应用多，用于短距下水道中；
钢 管：列应用二位，用于自来水、煤气、
气等长距离顶管；
钢管、钢筋砼复合管：外钢内砼，用于长距顶进；
钢管、塑料复合管：外钢内塑，用于强酸性液体
及高纯水输送。
5、排土设备
人工出土——人工挖土时。
螺旋输送机——土压平衡顶管机。
吸泥排泥设备——泥水平衡、泥水加气平衡顶管机。

顶管施工工艺流程
1、机头选型：
根据地质报告，并结合本公司的施工经验，顶管机头决定采用气压平衡网格（水冲）式机头进行施工。该机头在顶进过程中，通过气压平衡正面土压稳定机头，减少外部土体对周围地面的影响。
2、顶进设备及顶进工艺
（1）主顶：
采用4台200吨/台千斤顶作为主顶，千斤顶行程为1.4米。千斤顶动力由油泵提供。千斤顶后端用道木和分压环将反力均匀作用于工作井，前端顶进分压环，顶铁将顶力传至管节。分压环制作具有足够的刚性，与管端面接触相对平整，无变形。
（2）中继间：
在长距离顶进过程中，当顶进阻力过容许总顶力时，无法一次达到顶进距离时，须设置中继间分段接力顶进。本顶管工程在顶进长度过100米时，考虑在机头后设置一只中继间，并采用触变泥浆注浆工艺。
中继间由前壳体、千斤顶及后壳体组成。前壳体与前接管连接，后壳体与后接管连接，前后壳体间为承插式连接，两者间依靠橡胶止水带密封，防止管道外水土和浆液倒流入管道内。
每只中继间安装10个、每个顶力为30吨的千斤顶，千斤顶沿圆周均匀布置。千斤顶的行程为28厘米，用扁铁制成的紧固件将其固定在前壳体上。钢壳体结构进行精*，其在使用过程中不发生变形。中继间壳体外径与管节外径相同，可减少土体扰动、地面沉降和顶进阻力。
当管道顶通以后，拆除千斤顶及各种辅件，外壳与管节内壁之间的间隙用细石混凝土填充。
人工顶管法施工是继盾构施工之后发展起来的地下管道施工方法，早于6年美国北太平洋铁路铺设工程中应用，已有百年历史。20世纪60年代在世界各国推广应用；近20年，日本研究开发土压平衡、水压平衡人工顶管机等先进人工顶管机头和工法。
从50年代从北京、上海开始试用。
1986年上海穿越黄浦江输水钢质管道，应用计算机控制，激光导向等先进技术，单向顶进距离1120m，顶进轴线精度：左右﹤±mm，上下﹤±50mm。
1981年浙江镇海穿越甬江管道，直径2.6m，单向顶进581m，采用5只中继环，上下左右偏差﹤10mm。
顶进速度快：美国1980年，9.5小时顶进49m。
顶进距离长：
国外一次顶进距离1200m，1970年，德国汉堡下水道混凝土人工顶管，直径为2.6m。
创造混凝土人工顶管世界记录：一次顶进距离为2050m，2001浙江嘉兴污水人工顶管，钢筋砼管直径2m。
创造钢管人工顶管世界记录：一次顶进距离为1743m，1997年上海黄浦江上游引水工程的长桥支线人工顶管，钢管直径3.5m。

人工顶管施工设备
构成：顶进设备、掘进机（工具管）、中继环、工程管、排土设备等五部分组成。
1、顶进设备
主顶进系统——主油缸：2～8只，行程1～1.5m，顶力300～1000t/只；
单只千斤顶顶力不能过大：千斤顶、管段、后座材料。
主油泵：32-45-50MPa；操纵台、高压油管。
顶铁：弥补油缸行程不足，厚度﹤油缸行程
导轨：顶管导向
中继间——中继油缸、中继油泵或主油泵。
2、掘进机
按挖土方式和平衡土体方式不同分为：
手工挖土掘进机、挤压掘进机、气压平衡掘进机、泥水平衡掘进机、土压平衡掘进机。
工具管：无刀盘的泥水平衡顶管机又称为工具管，是顶管关键设备，安装在管道前端，外形与管道相似，结构为为三段双铰管。
作用：破土、定向、纠偏、防止塌方、出泥等功能。
组成：冲泥仓（前）、操作室（中）、控制室（后）设水平铰链和上下纠偏油缸，调上下方向（即坡度）
设垂直铰链和水平纠偏油缸，调左右方向（水平曲线）、泥浆环、控制室、左右调节油缸、上下调节油缸、
操作室、吸泥管、冲泥仓、栅 格、工具管结构

发展与使用

水平定向钻技术早出现在70年代，是传统的公路打孔和油田定向钻井技术的结合，这已成为目前广受欢迎的施工方法，可用于输送石油、气、石化产品、水、污水等物质和电力、光缆各类管道的施工。不仅应用于河流和水道的穿越，同时还广泛应用于高速公路、铁路、机场、海岸、岛屿以及密布建筑物、管道密集区等。

B、技术限制

定向钻施工技术应用于美国海岸地区的冲积层穿越，现在已经能够开始在粗沙、卵石、冰碛和岩石地区等复杂地质条件下进行穿越施工。长的穿越施工已达6000英尺、管道直径为18英寸。

C、优势

事实证明：水平定向钻穿越是对环境影响小的施工方法。这项技术同时还可以为管道提供的保护层，并相应减少了维护费用，同时不会影响河流运输并缩短施工期，证明是目前效率，成本的穿越施工方法。


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