安徽理工大学毕业论文
国等发达国家利用其雄厚的技术实力和财政支持，其先进的产品和装备基本上垄断了地下管线非开挖技术市场。
产业方面，在发达国家非开挖技术作为地下管线工程的一个新技术增长点，逐渐发展成为一个新兴产业（作业装备制造业、配套材料业及工程承包业），它的高产业相关度为发达国家创造了新的就业机会。据统计，在西方发达国家，非开挖作业装备制造商和材料供应商就有450多家，工程承包商4000余家，使用的各种非开挖施工方法近百种，专业配套施工装备品种已系列化。随着全球“一体化”进程的加快，我国的对外开放，国外供应商已进入大陆市场，竞争日趋激烈。 1.2.2非开挖技术的发展和应用国内现状
我国非开挖技术的研究起步较晚，其应用和发展大致可分为两个阶段：1953～1985年为第一阶段，为对传统的非开挖技术的探索阶段；1985年至今为第二阶段，为引入现代非开挖技术与装备并开始消化阶段。在我国，目前尚无完整的非开挖技术设备生产企业，更谈不上具有国际市场竞争力。现已推向市场的国产非开挖技术装备，一类是通过引进设备模仿或研制生产的导向钻机。另一类是利用其原有设计研究基础、采用制造加上进口件集成的办法，研制大直径用盾构、全断面掘进设备和顶管设备。目前我国从总体上看对非开挖技术的科学研究与试验仍处于起步阶段，与国外相比差距很大。一是表现在设备研制上，二是施工技术和工艺上。为此有必要加大基础研究为我国制造业尽快提供出制造此类技术设备的科学依据，也为我国提出先进的施工工艺提供理论基础。 1.3新管道的铺设方法
1、顶管法
顶管法是使用得最早的一种施工方法，起源于美国。最初，顶管施工法主要用于跨越孔施工时顶进钢套管。随着技术的改进也用于无套管的情况下顶进永久性公用管道，主要是重力管道。顶进施工时，首先选择工作坑的位置，开挖工作坑。然后按照管线的位置和坡度，在工作坑底部修筑基础，在基础上设置导轨，并将管节安放在导轨上。顶进前，在管端开挖导孔，再用千斤顶将管节顶入，一节管顶进去后，连接第二节管继续顶进。
2、导向钻进铺管法
采用方向可控和以水射流破土为主的钻进技术，使用地表放置的钻机，按设计轨迹钻一个导孔，然后在扩孔和回拉的同时铺入管线。根据钻机能力、铺管直径和地层条件，也可先进行一次或两次扩孔后再拉管。采用带斜面的钻头，通过对其回转状态的控制，进行钻孔方向的调控。钻头的定位和导航通过采用手持式仪器测量钻头附近探头发出的电磁信号来实现。
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该方法适用于在松软地层中进行较小型的管线铺设。常见铺管直径在350mm以内，铺管长度在300m以内，铺管深度在15m以内。可用管材包括钢管、PE、PVC管等。
3、水平定向钻进铺管法
该方法施工原理同导向钻进铺管法。与其不同之处是：采用螺杆马达和弯接头来进行定向钻进，通过弯接头的转与不转来实现造斜和保直钻进；采用有缆式随钻测斜仪进行钻头的定位和导航；
在进行大型穿越时，有时在导孔钻柱外增加套洗钻柱，以减少导孔钻进时的阻力和保证拉管施工安全。
该方法主要用于中、大型河流或较大规模障碍的管线穿越。最大铺管直径可达1.2m,铺管长度可达1.5km，深度可达60m。碎岩的主要工具是牙轮钻头，根据地层条件，也可采用合金钻头或金刚石钻头。因此,该方法适用于各种类型的地层。可用管材包括钢管或PE管等。
4、顶杆铺管法
它由钢质外套和重型活塞组成。在压气作用下，矛体内的活塞往复运动，不断冲击矛头，矛头挤压土层成孔并带动矛体前进。欲铺设的管线接在气动矛后，一次铺入。由于矛体与土层摩擦力的作用以及活塞往复运动的冲击力远大于回程时的反作用力，故气动矛可在土层中自行移动。通过反转送气管，还可实现气动矛向后运动。
气动矛铺管法的特点是简便、易行、效率高、成本低。该方法铺管的长度一般在30ｍ以内(因铺管方向不可控)，铺管直径40mm～200mm，适用于含水量不太采用该方法施工时，接在小直径钻杆前端的钻头在顶推力作用下挤开土层成孔。待钻头在另一端的工作坑中出露后,换接扩孔器扩孔，然后拉入工作管线。
该方法的主要特点是简单易行、占地少、施工成本低，但只适合于在土层中铺设小直径和短距离的水平管线，一般用来铺设直径200mm以下、一次铺管长度20m以内的各种管线。近年来,导向钻进的控向原理引入了该方法，使其铺管长度明显增加。
5、冲击矛铺管法
冲击矛因其形状似矛并以压缩空气驱动，故通常称为气动矛大的土层。有的气动矛带有往复式凿头，可在含少量砾石的土层中使用。有时，该方法也用于铺设直径较大的管线，做法是：先用气动矛穿孔，然后用卷扬机、钢丝绳、刮板等扩大钻孔，最后铺入管线。
6、夯管铺管法
该方法铺管是靠一个低频、大冲击功的气动锤(夯管锤)将欲铺设的钢管直接夯入地层。夯管锤的工作原理与气动矛的相似，有的气动矛也可兼做夯管锤。这两种方法的区别在于：气动矛在土层中前进并拉入管线；而夯管锤是在土层之外将钢管夯入土层。夯管锤夯击的是开口钢管，管柱前端接有管靴，铺管时有土芯进入钢管。土芯可通过压气
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或水以及螺旋钻掏土方法排除。铺设较大钢管时，可在钢管外注入膨润土泥浆，以减轻土层与钢管间的摩擦。该方法只能用于铺设钢管，钢管间靠焊接连接。铺管的直径最大可达2m；铺管长度根据地层和夯管锤的不同，在10m～80m之间变化。
该方法对地层适应性较强，可在含水或不含水的砂、土层或含少量砾石(直径须小于钢管内径)的软层中使用。其特点是简单易行、设备投资低、效率高，铺管时不产生地面沉降。
7、水平螺旋钻铺管法
施工时，将螺旋钻机水平地安放在预先掘好的工作坑内。依靠螺旋钻杆传递钻压、扭矩并排除土屑。欲铺设的钢管套在螺旋钻杆外，由钻机的顶管油缸顶进。钢管靠焊接连接。
该方法一般只用于铺设钢管，铺管的长度一般在90m以内，铺管直径为100mm～1500mm，适用于不含水的土层。铺管的方向一般不可控，不过方向可控的水平螺旋钻系统也有应用。通过控向，可增加铺管长度。最新的技术进展使该方法的使用范围向卵砾石层和硬岩扩展，碰到这类地层后，可先用潜孔锤钻一先导孔，然后用大直径组装式牙轮钻头或滚刀钻头扩孔并铺管。
8、钻爆—顶管复合法
爆破掘进顶管是先进行爆破掘进形成平硐，然后再用人工顶管，顶管的方法是利用千斤顶的推力，将置于导轨上的工具管和管子顶进事先开挖好的平硐内(岩层)，从而达到铺设管道的目的。爆破掘进和管节顶进交替进行，以两个检查井间的管道为一施工区段，一施工区段顶管施工结束后再进行砌筑检查井工作，经验收合格，此一区段即告结束。
1.4本文研究的内容
近年来，安徽淮南市投入巨额资金全面解决城市生活污水排放问题。截至2004年12月初，该市已开工建设4项生活污水处理工程，完成铺设城市污水管120公里，累计投入资金近6亿元。
加大淮河流域水污染治理一直是淮南市常抓不懈的重点工作，而其此项工作的关键又在于综合治理城市生活污水，根据国家《淮河流域水污染防治规划》和《南水北调线污染规划》的精神，淮南市充分利用地方投资，国债，外资和世界银行贷款，加大对城市生活污水处理的力度，2002年以来，已开工建设第一个污水处理厂工程，第一无处处理配套管网工程，西部污水处理厂工程和丰台县污水处理厂工程等4项工程，累计投资近6亿元。本文主要是以八仙街自来水管道在地下重新铺设为背景，研究影响顶管石方爆破工程进度的因素。爆破掘进顶管施工的工程都处于道路边,交通方便,但场地狭小,施工布置原则尽量紧凑、合理,不浪费空间。针对每段工程量都较小、工艺单一的特点,
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施工布置力求简单。首先在施工井口支起护栏围挡,封闭施工。然后根据施工情况在相应工作井口附近布置空压机,在井口安装提升设备和供水水箱,并搭设简易避雨棚。工作井口利用井架,搭设顶棚,井口挖掘水沟,排除地面流水。库房和人员住房就近租赁或在井口围栏范围内搭建。
图1-1工艺流程图
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2爆破顶管工程进度的影响因素
2．1地质条件对工程进度的影响
土石方爆破工程是直接在岩体中进行的，所以爆破与地质条件有密切的关系。爆破实践表明，爆破效果的好坏在很大程度上取决于地质条件的好坏和爆破设计能否充分考虑到地质条件与爆破作用的关系。国内外爆破专业人员已越来越认识到爆破与地质结合的作用，并逐步探索其结合方法。 2.1.1岩石和岩体的物理概念
岩石是组成地壳的基本物质，它是由一种或几种矿物质或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而成的矿物体。
岩石按成因可分为三大类：岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）和变质岩。另外，第四世纪以来，由于风化、流水和风的作用等各种地质作用的结果，形成各种堆积物，这些堆积物尚未硬结成岩，一般统称为松散沉积物。
1、岩浆岩
岩浆岩是由埋藏在地壳深处的岩浆(主要成分为硅酸盐)上升冷凝或喷出地表形成的。分为侵入岩（深成岩和浅成岩）和火山岩（喷出岩）。一般来说，结晶颗粒越细、结构越致密，则其强度越高、坚固性越好。如花岗岩、辉长岩、橄榄岩、正长岩、闪长岩、玄武岩、流纹岩、火山角砾岩等。
2、沉积岩
沉积岩是地表母岩经风化剥离或溶解后，在经过搬运和沉积，在常温常压下固结形成的岩石。沉积岩的特点是：其坚固性与矿物颗粒成分、力度和形状有关以外，还与胶结物成分和颗粒间胶结的强弱有关。按结构和矿物成分的不同，沉积岩又分为碎屑岩、黏土岩、化学岩及生物岩。常见的沉积岩有如各种砂岩、石灰岩、页岩、砾岩等。沉积岩的层理构造如图2-1所示。
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