非開(kāi)挖敷管技術(shù)在市政排水工程中的應(yīng)用探析

甘芳名 孔 堅(jiān)

（廣西，南寧 530001）

排水管網(wǎng)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，因常年處于高水位中，受軟土層不均勻沉降的影響，管道常發(fā)生大面積損壞的現(xiàn)象。同時(shí)，隨著當(dāng)前對(duì)城市排水要求的不斷提高，原有地下管線(xiàn)的設(shè)計(jì)容量及運(yùn)行能力已不能滿(mǎn)足城市發(fā)展的需求，必須敷設(shè)新的管道。傳統(tǒng)的開(kāi)挖法施工，不但耗間耗力，成本又高，且會(huì)造成破壞園林綠地、堵塞交通等負(fù)面影響，此外，高速公路、河網(wǎng)、鐵路及建筑物等障礙也加深了開(kāi)挖敷管的難度，基于此，非開(kāi)挖技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。我國(guó)目前采用的排水管道非開(kāi)挖技術(shù)主要有盾構(gòu)法(隧道施工法)、敷管法、頂管法以及氣動(dòng)矛法、夯管法等。其中，敷管法具有不破壞環(huán)境、不影響交通、施工周期短、綜合成本低、社會(huì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快以及人們生活水平的不斷提高，該法在市政排水工程中得到了廣泛應(yīng)用，現(xiàn)就此進(jìn)行粗淺探討。

1 非開(kāi)挖敷管技術(shù)概述

非開(kāi)挖敷管技術(shù)也稱(chēng)拖拉管法，于上世紀(jì)90年代后期引入我國(guó)，是一種不開(kāi)挖路面，在地下鉆孔后，用拖拉的方式將管道從鉆孔中牽引穿越，最終完成管道敷設(shè)的技術(shù)。其施工順序大體為：利用置于地面的鋪管機(jī)鉆機(jī)，沿待鋪線(xiàn)的設(shè)計(jì)軌跡先鉆一個(gè)導(dǎo)向孔，再將導(dǎo)向孔回?cái)U(kuò)，擴(kuò)大至適合待鋪管道鋪設(shè)的直徑，最后將待鋪設(shè)的管道拉入孔內(nèi)。導(dǎo)向施工時(shí)，可由導(dǎo)向儀測(cè)量深度位置，并根據(jù)設(shè)計(jì)軌跡進(jìn)行矯正調(diào)整。

2 施工技術(shù)要點(diǎn)

非開(kāi)挖敷管技術(shù)主要工藝流程如圖1所示，其主要施工環(huán)節(jié)具體如下：

2.1 管材選用

適用管材有鋼管及PE管兩種。一般情況下，鋼管主要適用于施工場(chǎng)地開(kāi)闊、拖托距離長(zhǎng)的場(chǎng)合；PE管適用于施工場(chǎng)地相對(duì)受客觀(guān)條件限制、拖拉過(guò)程中要求更加靈活的場(chǎng)合。相比較而言，PE管在拖拉法中更為常用。

2.2 導(dǎo)向孔軌跡的設(shè)計(jì)

導(dǎo)向孔是擴(kuò)孔拉管的母線(xiàn)，也是最終形成的管線(xiàn)孔。與其他管線(xiàn)不同，重力管對(duì)導(dǎo)向孔的要求相對(duì)較苛刻，對(duì)于深度、坡度允許誤差均有較嚴(yán)格的要求，因此，為保證引導(dǎo)的精度，需注意如下幾點(diǎn)：1)通過(guò)對(duì)管道的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較與論證，并對(duì)工程特點(diǎn)進(jìn)行分析，選擇最為適宜的管材。2)根據(jù)流量及試驗(yàn)壓力確定管道的壁厚和管道外徑D(m)。3)確定拖拉管水平段的埋深h(m)及長(zhǎng)度l3(m)。l3一般是穿越障礙物的實(shí)際需要長(zhǎng)度。4)確定拖拉管的曲率半徑。拖拉管的曲率半徑包括第一造斜段 (鉆桿進(jìn)入敷管位置的過(guò)度段)曲率半徑R及第二造斜段(鉆桿鉆出地表的過(guò)度段)曲率半徑R。拖拉管的曲率半徑R通常是由鉆桿的曲率半徑與管材的曲率半徑共同確定。

2.3 泥漿制備

泥漿的作用主要如下：一是在孔的四周形成泥皮，防止塌孔；二是泥漿使鉆桿、鉆頭、管線(xiàn)得到良好的潤(rùn)滑，減少阻力；三是泥漿在孔內(nèi)流動(dòng)，可冷卻鉆頭；四是泥漿可懸浮巖粉，并將它們帶出孔外；五是泥漿在鉆頭前面起射流作用，有助于切削土層。非開(kāi)挖敷管工藝成功與否的關(guān)鍵在于根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況來(lái)配制相適應(yīng)的泥漿，以確保導(dǎo)向孔的穩(wěn)定。泥漿配方要應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件制定泥漿性能參數(shù)，按照制定的性能參數(shù)配制泥漿。如，黏性土泥漿配方為：在每m水中混合45kg的膨潤(rùn)土，均勻攪拌，緩慢加入1L的孔壁穩(wěn)定劑，再緩慢加入3.8L的表面活性劑，然后繼續(xù)攪拌15～30min。砂性土泥漿配方為：在每m水中混合45kg的膨潤(rùn)土，均勻攪拌，再緩慢加入2.5～3.0kg降失水劑，再繼續(xù)攪拌15～30min。

2.4 鉆導(dǎo)向孔

啟動(dòng)鉆機(jī)后，根據(jù)設(shè)定的鉆進(jìn)路徑和定位儀的指示向前推進(jìn)旋轉(zhuǎn)的鉆頭，需要改變方向時(shí)，只需將鉆頭朝向設(shè)定鉆進(jìn)的方向，由鉆機(jī)向前推進(jìn)到一定距離即可，達(dá)到設(shè)計(jì)的偏轉(zhuǎn)角度后，即可再旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。一般只有在需要糾正方向時(shí)才停止旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)后，成孔的軸線(xiàn)為三維蛇形曲線(xiàn)。

2.5 擴(kuò)孔與回拖

當(dāng)鉆孔時(shí)由鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)裝著楔形鉆頭的鉆桿從地面鉆入，再按預(yù)定的方向抵達(dá)目的地后，卸下鉆頭換上適當(dāng)尺寸的特殊類(lèi)型的回?cái)U(kuò)器?；?cái)U(kuò)器快速旋轉(zhuǎn)并通過(guò)回?cái)U(kuò)器上的多排高壓泥漿噴嘴沖刷孔壁，使之能夠在拉回鉆桿的同時(shí)將鉆孔擴(kuò)大到所需要的直徑（有時(shí)可能需要進(jìn)行多次擴(kuò)孔），同時(shí)或隨后將需要敷裝的管線(xiàn)進(jìn)行回拖?；赝瞎芫€(xiàn)時(shí)，應(yīng)密切注意鉆機(jī)回拖力，扭矩變化?；赝蠎?yīng)平穩(wěn)順利，嚴(yán)禁野蠻拖拉，為減少回拖阻力，管材應(yīng)一次拖入，中途避免停頓?；赝瞎懿氖┕ぶ?，應(yīng)采取措施盡可能的減少管材與地面的摩擦阻力，回拖管材的工作槽溝應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況盡量長(zhǎng)些，使地面管材與接受孔的角度保持在10°-30°之內(nèi)。

3 工程應(yīng)用

為避免將來(lái)施工設(shè)備再次進(jìn)出及施工對(duì)場(chǎng)地的影響，全部采用敷管技術(shù)設(shè)計(jì)和施工。拖拉管設(shè)計(jì)為3根，2根DN700和1根DN450，根據(jù)流量進(jìn)行組合使用。管材采用132mSDRl7型PEl00管加208mSDR21型PEl00管。管道凈距為1.5m。拖拉管回?cái)U(kuò)孔采用多級(jí)擴(kuò)孔，并使用根據(jù)地層實(shí)際情況配置的泥漿，確?？妆诜€(wěn)定，泥漿流動(dòng)順暢。泥漿配置需采用定向鉆專(zhuān)用膨潤(rùn)土和泥漿添加劑，以確保成孔質(zhì)量。當(dāng)?shù)谝患?jí)擴(kuò)孔時(shí)，減慢擴(kuò)孔速度，同時(shí)減小泵壓，增大轉(zhuǎn)速。擴(kuò)孔完成后，為排出孔內(nèi)多余渣土，用清孔器對(duì)孔行一次清孔處理，穩(wěn)固成孔內(nèi)壁。擴(kuò)孔完成及確認(rèn)冒漿后，回拉管道。在安裝拉管頭時(shí)應(yīng)事先用封水堵堵好。拉管時(shí)，一邊拉管一邊向孔內(nèi)加注優(yōu)質(zhì)泥漿充實(shí)孔隙及潤(rùn)滑孔壁；注意兩端工作坑泥漿的流動(dòng)情況，控制好回拖速度，記錄鉆機(jī)的扭矩、回拖速度及回拖拉力，確保順利回拖。該工程經(jīng)各方努力，拖拉管施工順利完成，效果良好。

實(shí)踐證明非開(kāi)挖敷管技術(shù)極具先進(jìn)性及優(yōu)越性值得推廣，但另一方面，該技術(shù)仍存在一定缺點(diǎn)，如非開(kāi)挖敷管屬地下隱蔽工程，遇到不良工程地質(zhì)問(wèn)題難以處理、相對(duì)頂管而言該技術(shù)目前尚不能用于大口徑管道埋設(shè)，只能用于不大于小600mm的管道，等。因此，在采用非開(kāi)挖技術(shù)時(shí)，體選擇哪一種施工工藝，應(yīng)綜合考慮工程質(zhì)、地下管線(xiàn)情況等各種因素，結(jié)合各種工藝技術(shù)的適應(yīng)性與局限性，并做出技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較以得出最佳的施工方案，提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

[1]邱易豪.市政排水工程中的非開(kāi)挖敷管技術(shù)[J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2009（10）：35-36.

[2]易均田.淺談給排水中管道鉆技術(shù)的設(shè)計(jì)[J].管理觀(guān)察，2010(5)：201-202.