非开挖铺管技术的概述.一.非开挖铺管技术的概述.一,概述:1.非开挖技术,是指在不开挖地表的情况下,利用地质工程的技术手段,铺设,修复或更换各种地下管道和电缆的一种高科技实用新技术.2.特点;具有不污染环境，不影响交通，对地层结构破坏小，施工安全可靠，周期短，无须运输和堆放杂土，成本低，社会效益与经济效益显著等优点。3.发展;微型隧道施工法,于20世纪70年代初在日本首次出现.1972年,小松制作公司研制出首台小口径顶管机.三和公司于1977年研制出螺旋式小口径顶管机.日本主要是用微型隧道施工法铺设市内污水管道.英国主要是修复或更换年久而破损的现有管道,因而其发明和开发了非开挖管线更换或修复的方法.1896年,美国首次施工顶管法,在铁路下顶进一根混凝土管.20世纪70年代,定向和导向钻进在美国首次获得使用,并得迅速发展.美国其定向和导向钻进施工方法的发展是极为迅速的.我国,1959年,北京地质学院首次采用水平定向钻进法穿越刚完工的北京市三里河路,铺设了三条高压动力电缆,长度为48.5M.20世纪80年代初,导向钻进技术,夯管法等现代非开挖技术逐渐被引进中国,对我国非开挖技术进步起到推动作用.90年代中以来,我国非开挖技术开发应用的速度明显加快,用于非开挖施工的设备从无支有,其中小型钻机,成为国产钻机的主体,与国外同类型钻机相比,具有较强的竞争力.水平导向钻进原理；1.大多数的导向钻进使用一种射流辅助切削钻头，钻头上带有一个斜面，（15度斜角）当钻杆不停地给进匀速回转时，设钻头周围的土层硬度大致相同，不考虑钻头本身的质量情况下，在一定时间内可认为反力对钻头的作用互相抵消，同时，水射流在孔底切出相同深度的圆槽，导向钻头进行保直钻进----钻出一直孔。2.当钻头只给进不回转时，即只有推力作用时，则反力作用方向始终朝某一方向，水射流也只冲蚀该方向上的土层，从而实现造斜钻进。3.当钻头前方为空洞时将难以造斜。另外，给进速度对造斜效果也有影响。在老孔时，要改变方向，一是须将钻杆撤至一拐点处，二是，给进的速度要加快，三是，给进的距离要加长一点，再回转前进。4.导向钻具受力分析图钻具受顶推力P，摩阻力F，约束力Q，钻头斜面处受土反作用力N。水平导向钻进轨迹设计；1.水平导向钻进轨迹设计一般要考虑的要素；原计划埋深，避开地下管线和障碍物，入口和出口的弧度变化控制。扩孔器的类型。导向孔轨迹是由第一造斜段，直线段，第二造斜段组成。因此，导向钻进铺管施工导向孔由五个基本的参数构成；起始点，终点，深度（H），第一段造斜段的曲率半径（R1）和第二段造斜段的曲率半径（R2）。第一段造斜段的曲率半径R1，由钻杆最小曲率半径R0和铺管深度H决定，一般取R1≥R0R0=1200D（D是钻杆直径）2.造斜段曲率半径是由欲铺管的弯曲特性确定，并随直径的增大而增大，但为易于铺管，最小弯曲半径应尽可能的大。导向轨迹示意图；R1，R2，分别是钻杆，管道的曲率半径。H是轨迹深度。L1是第一段造斜面距离。L2是第二段造斜面距离。L是直孔钻进段。α1，α2，分别是入口和出口的倾角。8度—20度的入，出口角适应于大多数的穿越工程。依产品管线铺设的深度H，产品管线或钻杆的最小转弯半径R。则第一段的造斜距离为：L=[R*R-（R-H）*(R-H)]1/2造斜需要的根数：N=L／SS是每根钻杆的长度。但N值，须稍作放大。因为，在实际施工中开孔角度一般不大于20度（36%）倾角，且每根钻杆倾角变化值不超过10%，所以每根钻杆所对应的轨迹圆弧曲线长度与水平面上的投影长度应相差不大，误差可通过调节N来修正。见造斜段简化计算模型。下图是造斜段简化计算模型：1.钻机倾角的可调整范围决定了入口倾角的范围，一般在10度---30度之间调节。出口倾角，如是钢管，一般应控制在0度---15度之间，大口径钢管，出口倾角还应减小。（如要尽量减少开挖引沟的长度，在距离允许条件下，可在地面拖管，但在快出孔时，用6点方向向下压，出口倾角控制在0---6度之间。）如是PE管，一般控制在0度---30度之间。2.特别注意的是，造斜距离一定要满足管线的最小允许转弯半径或钻杆最小允许弯曲半径的要求。如果，管线或钻杆的实际弯曲半径小于管线或钻杆最小转弯半径，就会造成钻杆或管线损坏或卡管的现象。因此，我们应尽量将造斜距离加长，轨迹曲线越平缓，越有利于管线顺利回拖。开孔角的计算：将造斜段每一根钻杆的轨迹弧线简化为直线，以简化的直线（每一根钻杆）为斜边作直角三角形。见造斜段简化计算模型。ΔH是实际轨迹中单根钻杆的深度改变量，它是一种近似值ΔH=S×