直接铺管法采用海瑞克泥水平衡式小型隧道掘进设备(简称“AVN掘进机”)钻孔,推管机在地面上顶推待穿越管道,将管道直接敷设到钻孔内。
直接铺管法
由德国海瑞克公司2006年研发的一种管道非开挖穿越施工方法。
- 英文名称
- direct pipe method
- 所属学科
- 石油与天然气工程
施工前先在两岸构筑工作坑(始发坑和接收坑)。待穿越的管道分成若干段组装、焊接、试压合格,然后放置于辊轮上。管道内部铺设泥浆管线、电力线和数据线、通风线等,并与AVN掘进机尾部连接。推管机在始发坑内安装就位后,AVN掘进机开始掘进。
与顶管法不同,顶管法中管道推力由千斤顶提供,直接铺管法中的管道推力器由推管机提供。推管机全圆夹持管道,可以产生高达750吨的推力。由于夹具内侧有10毫米厚的硫化橡胶垫,与管道之间有足够的接触面积,使助推力能够均匀地分布在管道表面,不损伤涂层。推管机两个推力油缸的助推角度为0°~15°,每个行程5米。
直接铺管施工入土角度和出土角度接近水平定向穿越施工,直接铺管机刀头可换,适应地层能力强。第一主动铰接段的导向油缸可将直接铺管机的刀盘偏转,因而掘进出的轨迹为一条曲线,管道进入地下的受力方式类似于顶管,但不像顶管端部受不连续的顶力,而是利用管子全圆夹持的助推器,连续地向预制好的管条施以推力,工作效率高,日进尺20~40米。
直接铺管法具有以下优点:①直接铺管法可针对不同的地层更换不同类型的刀盘,能够穿越水平定向钻法难以施工的复杂地层,例如砾石、一部分卵石层。②施工中钻孔有刚性的管道支撑,塌孔风险低。③水平定向钻穿越施工必须不间断进行,直接铺管法由于有管道和高黏度的泥浆支撑,故允许穿越施工临时停止几天甚至几周,施工中断后还可以继续进行。由于允许穿越施工临时停止,故可以实现穿越管道分段回拖,减少施工临时占地。④水平定向钻要求有300毫米的超挖,由于担心后期沉降的影响,一些对地层沉降敏感的铁路和大堤禁止采用水平定向钻穿越。直接铺管法的超挖量一般小于50毫米,可以用于穿越这些对地层沉降敏感的构筑物。⑤泥浆用量少,可显著节约膨润土用量。
直接铺管法有以下优点:①直接铺管法将钻孔作业和管道安装两个工序合二为一,无需套管就可以敷设大口径管道,降低了施工成本。②设备在始发点和接收点所需的场地非常小。无需建设深井,仅需设置较浅的始发坑和接收坑即可。③顶管法需逐节安装管道,直接铺管法推管机推管作业连续进行,施工进度快。
直接铺管法依靠推管机提供推力,穿越管道在中间传递推力。推力的传递受管道刚度和地层软硬程度影响较大。不同型号的铺管设备适用的管道直径不同。直接铺管机必须与穿越管径相匹配,才能发挥最佳效率。对承包商而言,为不同的管线项目配备不同的铺管设备将增加设备采购成本及施工成本。
直接铺管法是一种新兴的顶管穿越施工方法,填补了水平定向钻法、盾构法、传统顶管法等非开挖施工技术的空白。自2007年首次应用以来,采用该工法已完成数十次管道穿越。随着施工技术的不断完善,直接铺管施工将在非开挖工程领域占有一席之地。