穿越施工現場布置圖

1． 入土點是定向鉆施工的主要場所，鉆機就布置在該側，所以施工占地比較大，DD330鉆機的小占地為30×30M，當然也可以根據現場的實際情況作相應調整，DD60、DD-5的占地相應要小得多。

2．出土點一側主要作為管道焊接場地，在出土點應有一塊20×20M的場地作為預擴孔、回拖時接鉆桿和安裝其他設備時使用；在出土點之后有一條長度與穿越長度相等的管線焊接作業帶。

穿越實例

大沽沙穿越鉆機場地布置

1998年9月到10月之間，在天津塘沽大沽沙海河，我公司僅用45天時間完成了兩條Φ219×8，一條Φ426×9，長度為960米的管道穿越。

大沽沙穿越焊接場地（只顯示了兩條管道）
水平定向鉆穿越施工工藝流程圖

使用水平定向鉆技術穿越河流和其它障礙物的施工方法在世界范圍內得到了廣泛的運用。水平定向鉆穿越承包商協會認為：在工程項目招投標過程中，水平定向鉆承包商應設法獲取盡可能多的相關信息以提出完整并具競爭力的報價，承包商在開工前應該獲得以下信息，以日后的工作可以順利進行，并在此條件下完成工程項目的施工，同時足夠的施工前的各類信息還可以施工過程安全，減少對周圍環境的破壞，使工程進行的順利。
施工過程和技術

1、導向孔：導向孔是在水平方向按預定角度并沿預定截面鉆進的孔，包括一段直斜線和一段大半徑弧線。在鉆導向孔的同時，承包商也許會選擇并使用大口徑的鉆桿（即沖洗管）來屏蔽導向鉆桿。沖洗管可以起到類似導管的作用，還可以方便導向鉆桿的抽回和換鉆頭等工作。導向孔的方向控制由位于鉆頭后端的鉆桿內的控制器（稱為彎外殼）完成。鉆進過程中鉆桿是不做旋轉的，需要變換方向時若將彎外殼向右定位，鉆進路線即向右沿平滑曲線前進。鉆孔曲線由放置在鉆頭后端鉆桿內的電子測向儀進行測量并將測量結果傳導到地面的儀，這些數據經過處理和計算后，以數字的形式顯示在顯示屏上，該電子裝置主要用來監測鉆桿與地球磁場的關系和傾角（鉆頭在地下的三維坐標），將測量到的數據與設計的數據進行對比，以便確定鉆頭的實際位置與設計位置的偏差，并將偏差值控制在允許的范圍之內，如此循環直到鉆頭按照預定的導向孔曲線在預定位置出土。
京廣鐵路和宜君鐵路施工期間，完成了多根鋼管、PE管和硅芯管的定向鉆孔，玻璃鋼管和混凝土管的頂管施工。這里面管道穿越φ1219mm，頂管φ3000mm，公司是非開挖技術協會會員，國家非開挖專業技術**地質學會會員。非開挖頂管是指不開挖地面穿越公路、鐵路、河流和建筑物。在郊區或歷史遺跡保護區，管道建設的地下敷設涉及城鎮污水處理、冷卻水供應、通信、電力、燃氣管道、交通信號、網絡傳輸、農業灌溉等。伴著大城市化建設的加快，地表空間越來越小，迫使公共基礎設備建設向地下發展。為了確保地面人民的日常生活不受干擾，非開挖地下頂管技術成為***的施工方案，不影響交通，不破壞環境，施工時間，綜合成本低。 公司承擔各類別建筑結構改造、梁柱切割拆除、高架橋改造、水下切割拆除、水下切割拆除鋼筋混凝土墻等工作。公司在北京、上海、江蘇、天津、河北、浙江、重慶、山西、遼寧、吉林、安徽、福建、河南、河北、湖南、湖北、陜西、四川、云南、黑龍江、內蒙古、甘肅、廣東等郊區有業務，切割和拆除混凝土。不受施工現場、環境保護、工期、安全原因等條件的約束。它打破了傳統風鎬拆除后風鎬切割或定向***的施工方式，具備不影響周邊地區正常交通、工期短、安全系數高等亮點。液壓繩鋸切割的使用能夠讓密集鋼筋混凝土和石材的技術拆除、安全和有效。除此之外，它具備相對較高的施工精度和速度。它可以做到對較厚混凝土的各類切割，如地下室、煙囪、柱子等的切割和拆除。

人工頂管施工設備
3、中繼環
頂管阻力
正面——不變
側面摩擦力——隨頂進距離增大顯然，將長距離頂管分成若干段，在段與段之間設置中繼環，接力頂進設備可使后續段只克服頂進管段側面摩擦力即可。按自前至后順序開動中繼環油缸，頂進管道可實現長距離頂進。
中繼環——在中繼環成環形布置若干中繼油缸，油缸行程200mm。
中繼環油缸工作時，后面的管段成了后座，將前面相鄰管段推向前方，分段克服側面摩擦力。
4、工程管
管道主體一般為圓形，直徑多為1.5～3m。長度2-4m。
管道材料類型
鋼筋砼管：C50以上，應用多，用于短距下水道中；
鋼 管：列應用二位，用于自來水、煤氣、
氣等長距離頂管；
鋼管、鋼筋砼復合管：外鋼內砼，用于長距頂進；
鋼管、塑料復合管：外鋼內塑，用于強酸性液體
及高純水輸送。
5、排土設備
人工出土——人工挖土時。
螺旋輸送機——土壓平衡頂管機。
吸泥排泥設備——泥水平衡、泥水加氣平衡頂管機。

頂管施工工藝流程
1、機頭選型：
根據地質報告，并結合本公司的施工經驗，頂管機頭決定采用氣壓平衡網格（水沖）式機頭進行施工。該機頭在頂進過程中，通過氣壓平衡正面土壓穩定機頭，減少外部土體對周圍地面的影響。
2、頂進設備及頂進工藝
（1）主頂：
采用4臺200噸/臺千斤頂作為主頂，千斤頂行程為1.4米。千斤頂動力由油泵提供。千斤頂后端用道木和分壓環將反力均勻作用于工作井，前端頂進分壓環，頂鐵將頂力傳至管節。分壓環制作具有足夠的剛性，與管端面接觸相對平整，無變形。
（2）中繼間：
在長距離頂進過程中，當頂進阻力過容許總頂力時，無法一次達到頂進距離時，須設置中繼間分段接力頂進。本頂管工程在頂進長度過100米時，考慮在機頭后設置一只中繼間，并采用觸變泥漿注漿工藝。
中繼間由前殼體、千斤頂及后殼體組成。前殼體與前接管連接，后殼體與后接管連接，前后殼體間為承插式連接，兩者間依靠橡膠止水帶密封，防止管道外水土和漿液倒流入管道內。
每只中繼間安裝10個、每個頂力為30噸的千斤頂，千斤頂沿圓周均勻布置。千斤頂的行程為28厘米，用扁鐵制成的緊固件將其固定在前殼體上。鋼殼體結構進行精*，其在使用過程中不發生變形。中繼間殼體外徑與管節外徑相同，可減少土體擾動、地面沉降和頂進阻力。
當管道頂通以后，拆除千斤頂及各種輔件，外殼與管節內壁之間的間隙用細石混凝土填充。
人工頂管法施工是繼盾構施工之后發展起來的地下管道施工方法，早于6年美國北太平洋鐵路鋪設工程中應用，已有百年歷史。20世紀60年代在世界各國推廣應用；近20年，日本研究開發土壓平衡、水壓平衡人工頂管機等先進人工頂管機頭和工法。
從50年代從北京、上海開始試用。
1986年上海穿越黃浦江輸水鋼質管道，應用計算機控制，激光導向等先進技術，單向頂進距離1120m，頂進軸線精度：左右﹤±mm，上下﹤±50mm。
1981年浙江鎮海穿越甬江管道，直徑2.6m，單向頂進581m，采用5只中繼環，上下左右偏差﹤10mm。
頂進速度快：美國1980年，9.5小時頂進49m。
頂進距離長：
國外一次頂進距離1200m，1970年，德國漢堡下水道混凝土人工頂管，直徑為2.6m。
創造混凝土人工頂管世界記錄：一次頂進距離為2050m，2001浙江嘉興污水人工頂管，鋼筋砼管直徑2m。
創造鋼管人工頂管世界記錄：一次頂進距離為1743m，1997年上海黃浦江上游引水工程的長橋支線人工頂管，鋼管直徑3.5m。

人工頂管施工設備
構成：頂進設備、掘進機（工具管）、中繼環、工程管、排土設備等五部分組成。
1、頂進設備
主頂進系統——主油缸：2～8只，行程1～1.5m，頂力300～1000t/只；
單只千斤頂頂力不能過大：千斤頂、管段、后座材料。
主油泵：32-45-50MPa；操縱臺、高壓油管。
頂鐵：彌補油缸行程不足，厚度﹤油缸行程
導軌：頂管導向
中繼間——中繼油缸、中繼油泵或主油泵。
2、掘進機
按挖土方式和平衡土體方式不同分為：
手工挖土掘進機、擠壓掘進機、氣壓平衡掘進機、泥水平衡掘進機、土壓平衡掘進機。
工具管：無刀盤的泥水平衡頂管機又稱為工具管，是頂管關鍵設備，安裝在管道前端，外形與管道相似，結構為為三段雙鉸管。
作用：破土、定向、糾偏、防止塌方、出泥等功能。
組成：沖泥倉（前）、操作室（中）、控制室（后）設水平鉸鏈和上下糾偏油缸，調上下方向（即坡度）
設垂直鉸鏈和水平糾偏油缸，調左右方向（水平曲線）、泥漿環、控制室、左右調節油缸、上下調節油缸、
操作室、吸泥管、沖泥倉、柵 格、工具管結構

發展與使用

水平定向鉆技術早出現在70年代，是傳統的公路打孔和油田定向鉆井技術的結合，這已成為目前廣受歡迎的施工方法，可用于輸送石油、氣、石化產品、水、污水等物質和電力、光纜各類管道的施工。不僅應用于河流和水道的穿越，同時還廣泛應用于高速公路、鐵路、機場、海岸、島嶼以及密布建筑物、管道密集區等。

B、技術限制

定向鉆施工技術應用于美國海岸地區的沖積層穿越，現在已經能夠開始在粗沙、卵石、冰磧和巖石地區等復雜地質條件下進行穿越施工。長的穿越施工已達6000英尺、管道直徑為18英寸。

C、優勢

事實證明：水平定向鉆穿越是對環境影響小的施工方法。這項技術同時還可以為管道提供的保護層，并相應減少了維護費用，同時不會影響河流運輸并縮短施工期，證明是目前效率，成本的穿越施工方法。


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