在地下工程中,有一种极为常见的施工方式,那就是盾构机施工,特别是在地铁和隧道项目中。除了盾构机施工,还有一种不为人常知但同样重要的非开挖施工技术,即顶管机施工。
顶管施工是随着科技发展而兴起的一种新型地下管道施工方法。其最大的优点在于无需挖掘地表,便能穿越公路及各类地下管线。简而言之,顶管施工主要是由多节管道相互衔接而成,共同构建出一条完整的地下通道。
在顶管施工中,最前方的管道被形象地称为工具管。在铺设过程中,后续的管道需紧跟在工具管之后。它的工作原理主要依赖于内部的支座和主千斤顶。
当千斤顶启动时,工具管会率先进入土层并开始向内推进。在此过程中,挖掘出的泥土会通过旁边的土泵或螺旋输送机,并以泥浆的形式通过泥浆泵再经由管道。
随着工具管的逐渐深入土层,接下来便可以开始推进下一节管道。在千斤顶的辅助下,吊装上新的管道节并继续以同样的方式向前推进。
这样的操作重复进行,直至所有后续管道均被成功推进。最终,工具管将被从接收井中吊回至地面,至此,整个管道铺设工作便宣告完成。
值得一提的是,尽管整个施工过程看似简单,但其背后却涉及多个复杂的系统原理。如液压系统、土力学原理、气压平衡、泥水平衡以及土压平衡技术等。尤其是土压平衡技术,它通过精准控制出土量及顶管机的速度来维持密封土舱内的土压力与前方静止土压力的平衡,以防止地表出现不正常的沉降或。
无论是盾构机还是顶管机,它们的共同目标都是为地下管道的铺设开辟道路。两者虽工作方式有所不同——一个通过液压系统驱动钻头,以管道拼接的方式构建隧道壁;一个则是通过机架抬起隧道顶部,再现场连续支模进行施工——但它们都以高效、精准的方式完成了地下管道的铺设任务。
在应用场景上,两者也有所区别。盾构机更适合用于直径较大、地质条件较为坚硬的隧道挖掘,如水利和地铁工程。而顶管机则更适用于小直径、地质条件较为复杂的隧道挖掘,如自来水、燃气等管线工程。