5.1國(guó)內(nèi)外頂管技術(shù)的發(fā)展

第五章頂管施工技術(shù)大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)部宋永發(fā)課程內(nèi)容contents頂管技術(shù)的基本原理及組成國(guó)內(nèi)外頂管技術(shù)的發(fā)展5.15.2頂管施工的分類及特點(diǎn)5.3超大斷面矩形頂管施工技術(shù)頂管工程關(guān)鍵技術(shù)分析5.45.55.1國(guó)內(nèi)外頂管技術(shù)的發(fā)展5.1.1國(guó)外頂管技術(shù)的發(fā)展1829年，在第十屆新英格蘭鐵路建設(shè)者學(xué)術(shù)會(huì)議上，有人闡述了用鑄鐵管從鐵路路基兩側(cè)壓入從而放在鐵路下，這可能是最早敘述類似頂管施工的工作方法。首先是在美國(guó)，太平洋鐵路公司在1896—1900年間將頂管技術(shù)應(yīng)用到穿越鐵路路線。慢慢地很多公司也學(xué)會(huì)了頂管技術(shù)，并成了一個(gè)常規(guī)技術(shù)。隨后20世紀(jì)初期，在加州的一個(gè)水利工程中，AugustGriffin在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上將其進(jìn)行了改進(jìn)，使其技術(shù)更加普及，同時(shí)也做了很多研究形成了大量文字記載，為今后的推廣做出了重要貢獻(xiàn)。頂管技術(shù)誕生5.1.1國(guó)外頂管技術(shù)的發(fā)展在1920年，頂管技術(shù)得到了一個(gè)新的突破，鑄鐵管退出了歷史舞臺(tái)，取而代之的是螺紋焊管和鋼筋混凝土管。那時(shí)所用管材直徑一般為700—2400mm，在少數(shù)特殊情況下會(huì)頂進(jìn)超過(guò)60m。先是鋼筋混凝土管比較多采用，但到了60年代，焊接鋼管逐漸增多。這也為后面頂管施工一系列規(guī)則的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，也有了許多敘述頂管工程的論文。并有公司對(duì)直徑為1800mm的頂管在進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。但當(dāng)時(shí)的頂管技術(shù)對(duì)覆土層厚度沒(méi)有提出太多的論述。頂管技術(shù)的突破5.1.1國(guó)外頂管技術(shù)的發(fā)展60年代后，頂管技術(shù)又有了一個(gè)質(zhì)的飛躍，也是頂管技術(shù)從局部地區(qū)走向世界的時(shí)期。對(duì)于頂管技術(shù)的覆土層厚度也有了一定的論述，這是液壓技術(shù)和大型千斤頂帶來(lái)的，使技術(shù)上克服了頂力不足的缺點(diǎn)。80代出現(xiàn)了微型頂管，這也是技術(shù)上的一個(gè)突破，從而實(shí)現(xiàn)了不需要人進(jìn)去操作，完全由機(jī)器完成工作。頂管技術(shù)的突破5.1.1國(guó)外頂管技術(shù)的發(fā)展在這期間，也出現(xiàn)了很多項(xiàng)管施工企業(yè)，第一家是由德國(guó)的EdZublin創(chuàng)立的，在短短10年間完成了頂進(jìn)工作200km。在英國(guó)，Rees公司還開(kāi)創(chuàng)了“Seerthrustmethod”頂管法；在葡萄牙，頂管還穿越花崗巖，并應(yīng)用到了其他專業(yè)的技術(shù)，如：激光導(dǎo)向、潤(rùn)滑等系統(tǒng)操作，慢慢地頂管工程形成了一個(gè)由多個(gè)系統(tǒng)組成的一個(gè)綜合施工方法。頂管施工企業(yè)且名為Europipe的一種頂管機(jī)首次運(yùn)用于長(zhǎng)距離頂管，其中出現(xiàn)了中繼站，為日后長(zhǎng)距離頂進(jìn)工程的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。也就在這段時(shí)間，頂管技術(shù)從歐洲走向了各地，日本從1948年引進(jìn)頂管技術(shù)，且為了迎合日本當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境，微型頂管法在日本取得了較大的發(fā)展，所有的操作均為遙控，也形成了日本當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展特征，新加坡、中東地區(qū)和澳大利亞在日本之后也開(kāi)始使用微型頂管技術(shù)。到現(xiàn)在頂管技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有了一百多年，但各國(guó)各地的地層環(huán)境和經(jīng)濟(jì)實(shí)力千差萬(wàn)別，頂管施工在各國(guó)各地的發(fā)展也差別萬(wàn)千。但在液壓技術(shù)的發(fā)展及其他相關(guān)技術(shù)的推動(dòng)下，頂管技術(shù)也邁向了大口徑、長(zhǎng)距離的道路，尤其近幾十年的發(fā)展，使得頂管技術(shù)在施工中機(jī)械化、自動(dòng)化更強(qiáng)5.1.2國(guó)內(nèi)頂管技術(shù)的發(fā)展國(guó)內(nèi)頂管技術(shù)發(fā)展較晚，跟西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)初期基本沒(méi)有發(fā)展頂管工程，到近期由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的需要使得頂管技術(shù)有了快速的發(fā)展。首先我國(guó)也是將項(xiàng)管工程運(yùn)用到鐵路事業(yè)上，在北京使用手掘式頂管技術(shù)穿越了京包鐵路，是頂管技術(shù)的開(kāi)端。后面在上海，用鋼管穿越了黃浦江江堤。頂管技術(shù)發(fā)展初期建國(guó)以后，我國(guó)才開(kāi)始對(duì)頂管技術(shù)有了相應(yīng)的研究和探索，在最需頂管工程的上海，1960年研制成了機(jī)械式頂管，接下來(lái)幾年又研制成功擠壓式頂管和不必進(jìn)入人工作的微型遙控式機(jī)械頂管機(jī)，其直徑也發(fā)展了很多種規(guī)格。對(duì)這些頂管機(jī)值得提到的是：采用了液壓糾偏，且能數(shù)字化顯示，提高了頂管技術(shù)的精確性。到1978年雖頂管技術(shù)在我過(guò)發(fā)展了十幾年，但其進(jìn)步比較緩慢，總頂進(jìn)長(zhǎng)度也很小。5.1.2國(guó)內(nèi)頂管技術(shù)的發(fā)展我國(guó)頂管的應(yīng)用在是在其他技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上才得到發(fā)展，1978年上海又研制出三段雙鉸式工具管，主要解決了糾偏的難題，1979年我國(guó)首次頂進(jìn)管道直徑超過(guò)2米的管子。其后，我國(guó)項(xiàng)管技術(shù)在各個(gè)方面都有了一定的突破，1981年中繼站第一次被使用，1984年我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)別國(guó)頂管機(jī)設(shè)備，結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)，也有了泥水、土壓平衡理論等。在1987年，計(jì)算機(jī)監(jiān)控、激光陀螺儀等高科技技術(shù)也被運(yùn)用到頂管工程中，且被認(rèn)為是處于世界領(lǐng)先地位的。頂管技術(shù)發(fā)展中期之后，我國(guó)具有自主研發(fā)權(quán)的多刀盤土壓平衡頂管機(jī)，泥水土壓平衡遙控頂管機(jī)都被應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中，也產(chǎn)生相當(dāng)大的效益，也使我國(guó)頂管技術(shù)同西方發(fā)達(dá)國(guó)家的距離進(jìn)一步縮小。近幾十年來(lái)，隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的增多，頂管工程在我國(guó)各個(gè)城市都得到了廣泛的應(yīng)用。頂管施工技術(shù)無(wú)論在施工理論，還是施工工藝方面，都有很大的發(fā)展和進(jìn)步，新的工藝方法不斷出現(xiàn)，這也推動(dòng)了我國(guó)頂管技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，對(duì)頂管工程技術(shù)的理論研究關(guān)注度增高，開(kāi)始有較多的專業(yè)技術(shù)人員，也形成了一批批專門從事頂管工作的公司隊(duì)伍。5.1.2國(guó)內(nèi)頂管技術(shù)的發(fā)展1998年后，隨著非開(kāi)挖技術(shù)協(xié)會(huì)的成立，使頂管技術(shù)在我國(guó)從此走上規(guī)范的道路。在2002年，上海、北京、廣州和武漢經(jīng)過(guò)協(xié)會(huì)批準(zhǔn)，各自成立了研究中心，這使得非開(kāi)挖技術(shù)的研究進(jìn)入到科技部課題中，充分說(shuō)明了頂管技術(shù)理論在我國(guó)受到更加的重視，研究也更加深入。下面是國(guó)內(nèi)頂管技術(shù)發(fā)展的一些標(biāo)志性大事：頂管技術(shù)發(fā)展成熟2001年上海隧道股份有限公司在江蘇省常州完成了長(zhǎng)2050m、直徑2m的鋼筋水泥管頂管工程，是目前已完成的我國(guó)最長(zhǎng)的頂管工程。全長(zhǎng)3600m、管徑為1.8米的鋼管從23至25米深的地下于2002年9月成功橫穿黃河，無(wú)論從頂進(jìn)長(zhǎng)度、埋深、地質(zhì)條件，還是鋼管直徑在國(guó)內(nèi)尚屬首次。其中最長(zhǎng)的一段位于黃河主河床上，長(zhǎng)達(dá)1259米，還要穿越較厚的礫砂層與黃河主河槽，既是我國(guó)西氣東輸項(xiàng)目的關(guān)鍵工程，也是目前世界上復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑鋼管一次性頂進(jìn)距離最長(zhǎng)的頂管工程。2008年在無(wú)錫長(zhǎng)江引水工程中中鐵十局十公司采用國(guó)產(chǎn)設(shè)