先导式微型隧道施工-地下管道非开挖技术应用

采用这种方法施工时，一般可以分为两个步骤进行。首先，沿预定轨道施工先导孔，可用切削钻进成孔或压入挤上成孔，两种方法沿预定轨迹施工先导孔，这两种方法均可以实现测斜和纠偏。其次，将先导孔扩大到所要求的口径，同时将待铺设的管道顶入孔内。根据地层的不同，可以选用不同的扩孔头。

1.施工工艺

（1）先导孔施工

从起始工作坑向目标工作坑顶进先导管，边施工边测斜纠偏。根据上层的不同，可以选用挤压式先导头或切削式先导头。挤压式先导头适用于软土层，如标准贯入度N_63.5值小于20的黏土层和粉土层。切削式先导头适用于硬土层和粒状土层。排土方式主要是螺旋钻杆排土，少数用泥浆排土。

（2）扩大导向孔

先导孔完成后，可用挤压式或切削式扩孔头将先导孔扩大到预定的口径，同时将永久管道顶入扩大了的钻孔内。挤压式扩孔头仅适用于极松散的土层。在稳定的黏土层中，一般使用切削式扩孔头，切削下来的土由螺旋钻杆排出。在不稳定的土层中，如含水的土层，则选用泥浆排土方式。此时，加压力的水可起到平衡工作面地下水压力的作用，同时又是土的输送介质。

2.施工机具

使用先导式微型隧道施工所需的机具主要包括：钻掘系统、导向系统、排土系统、顶管系统以及操作系统等。

在钻掘系统中，最主要的是先导头和扩孔头。图2-11为两种常用的先导头，图2-12为采用螺旋排土的扩孔头结构，图2-13为用于处理含卵砾石上层的扩孔头结构。这种扩孔头可处理的卵砾石块度最大可达80mm，可将它破碎到15mm。

图2-11 先导头的结构

a）斜口管鞋先导头 b）平台式先导头

图2-12 螺旋排土式扩孔头

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图2-13 用于破碎砾石的泥浆排土式扩孔头

先导头和扩孔头的不同组合（见表2-5）可适合于不同土层条件的施工（见表2-6）。在表2-5中，第Ⅰ种组合使用得最广，第Ⅱ种组合适用的土层条件广，但需要有泥浆处理设备，投资较大。

表2-5 先导头和扩孔头的不同组合方式

表2.6 不同组合方式的适用范围

注：⊙—建议采用；○—可以采用；△—N值大于5时采用；×—不采用。

导向系统是微型隧道施工设备的重要组成部分。按所选用的先导头不同，导向系统也可分为两种：斜口管鞋和摆动千斤顶。斜口管鞋导向系统主要包括先导头、先导管、目标靶和经纬仪。当先导头偏移时，目标靶的中心点和瞄准光束的十字丝中心点不重合，这时可旋转先导管，使先导头的斜面向着偏斜的方向，随后继续顶进先导管，即可达到纠偏的目的。

另一种导向系统如图2-14所示，主要包括先导头、先导管、导向千斤顶、目标靶和经纬仪。导向千斤顶可使先导头的方向发生改变，沿着修正的方向使先导头向前顶进，最后由主顶进系统顶进先导管，即可达到纠偏的目的。

3.应用范围

先导式微型隧道施工法适用于管径为100～700mm的各种管道铺设，最长的顶进长度可达100m左右。施工准确度可控制在±20mm（垂直方向）和±50mm（水平方向）的范围内，适用于在N_63.5值小于50、地下水位小于10m的土层中施工。

这种施工方法的最大优点是，在先导孔施工中可获得有关地层条件的补充信息，从而选择合适的扩孔头。

图2-14 利用导向千斤顶纠偏