非开挖铺设管道的方式

非开挖铺设管道的方式马君（大庆油田工程建设公司化建公司）摘要：本文介绍了非开挖铺设管道的方式主要有顶管法、夯管法、冲击矛法、振动挤土法、水平定向钻技术，尤其是在发达程度交工的城市建设中，无沟铺设已经受到越来越多的关注并且相关技术也得到稳步提升。一、非开挖铺设管道的方式1．顶管法顶管法的具体工作原理为，一系列管道在中继管和千斤顶的作用下，按照一定的排列规则深入土体内部。大致操作流程如下：首先在需铺设两端分别掘出接收、顶进两井，之后的管道顶进工作主要在顶进井内进行。最后通过千斤顶和中继管共同作用，将一系列管道按照一定排列规则顶送到接收井。泥水和土压两种平衡操作方式是实际工程中常用的手段。通过实现顶进压力和地质压力以及水压之间的相互平衡即为土压平衡的基本原理。具体操作中依靠机械和水压的共同作用完成泥土切削工作，多余土壤则通过水力运输处理。2．夯管法夯管法的具体工作原理为：首先将夯管锤精确安置在所需工作区域，之后将钢管与之相连，钢管跟随夯管锤的打击作用一同运动，最终实现管道安置敷设工作。在这个过程中，应时刻注意两者是否保持同心状态，每节钢管在完成夯入工作之后都应检查方向是否满足要求并进行适当微调。这种工作手段的最大优势体现在可适用土质范围足够广泛，除了在沼泽环境、被较多粗大卵石覆盖地表或者岩层结构中使用受限外，在其余任何成分地质环境下均可以投入使用。工作管径尺寸跨度很大，从五十到两千毫米不等，施工极限长度在一百米左右。3．冲击矛法冲击矛法的具体工作原理为：依靠矛头对工作区域土壤的挤压作用生成钻孔，矛体可以再钻孔内实现往复运动。该过程中的主要工作动力来源于其自身的冲击力。大致操作流程如下：首先在需铺设两端分别掘出起始工作坑和目标工作坑，经定位之后将冲击矛置于起始坑中，同时搭建临时设备起到工作辅助作用，之后在冲击力的作用下矛体冲向目标坑。在行经过程中，钢管跟随其运动进入到孔内，在行进到目标坑后拆除矛体，钢管留在钻孔之中，即铺设工作完成。冲击矛法在具体操作上又分为三种不同的形式：①直接拉入：矛体直接带动钢管同步运动完成工作；②反向拉入：先成孔再铺设，钢管是在目标坑中完成与矛体的连接，之后随矛体反向运动完成工作；③扩孔拉入：冲击矛在完成钻孔工作后加装扩孔设备，之后一面进行扩孔工作一面带动钢管运动前进完成工作。使用冲击矛法完成铺设工作的管径尺寸一般在两百毫米以下，长度范围在十到五十米之间。适用地质对象结构成分均匀，如粘土或亚粘土等。其最佳使用对象是成分结构中颗粒物大小各异，且最大不超过六十毫米，粘性物质占比不高的不含水地质环境。4．振动挤土法振动挤土法是通过挤压作用并且持续振动生成钻孔，在此过程汇总不进行排土工作，也不需要冲洗液辅助工作。大致操作流程如下：首先在管道顶部实现与振动打击锤的刚性连接，使二者成为一个整体结构。在振动锤开启工作之后，其内部结构中有一对做同步，反向圆周运动的偏心块持续运动，管道受其影响在轴向产生持续振动，在振动频率满足与区域内土体产生共振条件时，会引起土质结构中的水分流失，导致其中颗粒物相互聚合能力骤降转变成液态形式存在，此时再受到冲击作用影响，可以轻松将钢管挤入土中。二、水平定向钻技术第一、钻向导空。导向孔为后期的铺设工作提供指引并确定方向，因此导向孔钻是首要进行的一步工作。使用小径钻杆与水平呈八到二十度夹角，有地表开始钻进，深入到既定的位置后再按照设计方案开展下一步钻进工作。钻进设计方案在制定过程中要充分考虑到设备的工作能力和钻探现场实际环境等综合影响，最终确定科学合理的钻进路径。信号发射器一般装载在钻头部位，地表以上的专用设备在接收到发射器传来的信息之后，完整实时地显示各项钻进数据（包括倾角。方向和钻入深度等数据）。分析数据后可知钻头是否按照既定的程序正常进行钻进工作，如遇偏差或其它变化应及时调整。如遇某些极端工况时，如钻进深度过深，或者无线信号传送受阻等，这时可以通过有线追踪方式来帮助完成工作。此事的各种钻探数据通过专用线缆完成传输，经计算后辅助工作人员掌控钻进工作。第二、扩孔，导向孔的孔径尺寸一般不足以满足管道计入条件，此时就需要进行扩孔工作，直至口径足以支持管道进入为止。在扩孔工作中会出现环状孔隙，这既能给路径转向留有空间，也为泥浆的流动提供条件。一般情况下，将扩孔装置由铺设终端沿导向孔反向运动至铺设始端，即可完成扩孔工作。在现实操作中，一般将导向孔尺寸扩至管径尺寸1.25到1.5倍大小。第三、回拖管线。在完成符合施工条件的扩孔工作之后，即可利用回拖管线进行下一步铺设工作。在进行铺设工作之后，须将各节管道前后连接形成整体结构。为避免管道在铺设过程中出现转动或者扭曲现象，应使用旋转接头实现已连接成整体的管道和回拖杆的连接。三、非开挖无沟铺设管道技术的应用由TokyoGas和IsekiPolytech等公司联合研制推出了一种简单便捷的安装手段。TrunkMole就是一种一个组成部分，主张通过制导系统对全自动机械装备实现远程遥控操作，完成远程、高精工作，且能满足绝大多数环境下使用需要。从1994年起，TokyoGas基于TrunkMole在整个横滨居民住宅区和市区范围内，成功地完成长达两千米的油气管道铺设工作。所用双层钢管由直径为900mm的天然气干线管和直径为1150mm的推进管组成。鉴于当地城市地下管网数量过于庞大，且分布复杂，完工后土层覆盖高度从四到十七米不等。即便施工现场难度很大，但还是能够顺利优质地完成各项铺设工作，出现偏移处的误差值最大为五十毫米。四、结论在人口稠密的市区开设石油天然气管道，这不但会对城市交通造成不利影响，造成市民生活诸多不便，而且工期持续时间长，成本高筑。城市地下管网分布复杂也会对现场施工面临诸多难题。尤其是在发达程度较高的城市建设中，无沟铺设已经受到越来也多的关注并且相关技术也得到稳步提升。