玻璃鋼頂管施工技術(shù)的簡(jiǎn)況

頂管施工是繼盾掏施工之后發(fā)展起來(lái)的一種地下玻璃鋼管道施工方法，屬于非開(kāi)挖施工方法中的一種。它不需要開(kāi)挖面層，就能夠穿越公路、鐵道、河流、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線(xiàn)等。目前，敷設(shè)新的煤氣、熱力、電力、給水、排水等地下管道以及地下通道，沿用以往開(kāi)槽敷設(shè)方法已感到越來(lái)越困難，為了減少施工對(duì)交通和市民正�；顒�(dòng)的干擾，避免房屋拆遷以及減少對(duì)市容和環(huán)境衛(wèi)生的影響，頂管施工已成為常用的市政管道施工方法。

    頂管施工方法最早應(yīng)用于1896年美國(guó)的北太平洋鐵路鋪設(shè)工程的施工中，其采用的是鑄鐵管，之后隨著頂管機(jī)性能的改進(jìn)，頂管設(shè)計(jì)和施工技術(shù)理論也在不斷完善。1920年以后，鋼筋混凝土管和鋼管頂管取代了鑄鐵管頂管。1980年以來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家的玻璃鋼夾砂管頂管發(fā)展較快，頂管多采用離心澆鑄玻璃鋼夾砂管，其中德國(guó)在技術(shù)方面比較成熟，日本在小口徑頂管方面比較先進(jìn)，美國(guó)在頂管發(fā)展方面尤為顯著。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1989年以來(lái)，平均每年有38%的中小型頂管采用離心澆鑄玻璃鋼夾砂管。

    我國(guó)的玻璃鋼頂管施工雖然起步很晚，但發(fā)展速度較快。

    20 世紀(jì)50年代，我國(guó)北京和上海就有頂管施工的先例，北京首次頂管施工應(yīng)用在京包鐵路路基下，采用的是鋼筋混凝土管頂管施工；上海首次頂管施工應(yīng)用于穿越黃浦江江堤，采用的是鋼管頂管施工。60年代，北京和上海計(jì)劃性地開(kāi)發(fā)和推廣頂管施工，取得了一定的成績(jī)。70年代，工業(yè)大口徑水下長(zhǎng)距離頂管技術(shù)在上海首先取得成功。80年代，第一次應(yīng)用中繼間獲得成功并在小口徑頂管上取得突破，之后引進(jìn)了計(jì)算機(jī)控制、激光指向、陀螺儀定向等先進(jìn)技術(shù)，頂管施工技術(shù)日趨成熟。近年來(lái)定長(zhǎng)纏繞玻璃鋼夾砂管頂管技術(shù)也越來(lái)越被廣泛采用。

    目前，頂管施工中最為流行的三種工作平面平衡理論是氣壓平衡理論、泥水平衡理論和土壓平衡理論。氣壓平衡理論又有全氣壓平衡理論和局部氣壓平衡理論之分。全氣壓平衡理論應(yīng)用的最早，該理論提出在所頂進(jìn)的管道及挖掘面上都充滿(mǎn)一定壓力的空氣，以空氣的壓力來(lái)平衡地下水的壓力；而局部氣壓平衡理論則提出只在掘進(jìn)機(jī)的土倉(cāng)內(nèi)充入一定壓力的空氣，起到平衡地下水壓力和疏干挖掘面土體中地下水的作用。土壓平衡理論提出以頂管掘進(jìn)機(jī)土倉(cāng)內(nèi)泥土的壓力來(lái)平衡掘進(jìn)機(jī)所處土層的土壓力和地下水壓力；目前，采用土壓平衡理論設(shè)計(jì)的頂管掘進(jìn)機(jī)的設(shè)備比較簡(jiǎn)單，主要原因是施工過(guò)程中土壓平衡式頂管掘進(jìn)機(jī)所排出的渣土要比泥水平衡式頂管掘進(jìn)機(jī)所排出的泥漿更容易處理。

    泥水平衡理論的主要觀點(diǎn)是提出以含有一定量黏土、且具有一定相對(duì)密度的泥水充滿(mǎn)頂管掘進(jìn)機(jī)的泥水倉(cāng)，并對(duì)它施加一定的壓力，以平衡地下水壓力和土壓力。按照該理論的闡述，泥水在挖掘面上能形成泥膜，以防止地下水的滲透，然后再施加一定的壓力就可以平衡地下水壓力，同時(shí)也可以平衡土壓力。

    過(guò)去，頂管施工作為一種特殊的施工手段，一般情況下不輕易采用。因此，頂管常被當(dāng)作穿越鐵道、公路、河流等的特殊手段，施工的距離一般較短，大多在20～30m。然而，現(xiàn)在頂管施工作為一種常規(guī)的施工方法已被廣泛接受，而且一次連續(xù)頂進(jìn)的距離也越來(lái)越長(zhǎng)。最長(zhǎng)的一次連續(xù)頂進(jìn)距離可達(dá)數(shù)千米，最大的頂管口徑已達(dá)4m。

    玻璃鋼夾砂頂管技術(shù)在向長(zhǎng)距離、大口徑方向發(fā)展的同時(shí)，也向小口徑方向發(fā)展。目前最小頂管的口徑只有250mm。這類(lèi)管道在電纜、供水、煤氣等工程中應(yīng)用得最多。它們除了口徑小外，還有覆土淺和距離短的特點(diǎn)。

    曲線(xiàn)頂管則是近幾年頂管技術(shù)的又一重大進(jìn)展，而且曲線(xiàn)的形狀也越來(lái)越復(fù)雜，不僅有單一曲線(xiàn)，也有復(fù)合曲線(xiàn)，如S形曲線(xiàn)；不僅有水平曲線(xiàn)，也有垂直曲線(xiàn)；還有水平和垂直兼而有之的復(fù)雜曲線(xiàn)等，曲線(xiàn)的曲率半徑也越來(lái)越小。

另外，玻璃剛頂管的附屬設(shè)備、管材也得到不斷改進(jìn)，如主頂油缸已有二級(jí)和三級(jí)頂進(jìn)油缸；測(cè)量和顯示系統(tǒng)也朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)記錄、自動(dòng)糾偏，所需的數(shù)據(jù)可以自動(dòng)打印出來(lái)。這些都使頂管技術(shù)邁向了新的高峰。