關(guān)于非開挖技術(shù)在市政管網(wǎng)工程中的應(yīng)用研究

黨雪紅 曹佳 劉宇

摘 要：地下管網(wǎng)工程建設(shè)是市政道路工程建設(shè)中重要部分，其工程質(zhì)量的好與壞，直接關(guān)系到城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。鑒于傳統(tǒng)的明挖施工對(duì)于城市對(duì)造成各種負(fù)面影響，非開挖技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。文章針對(duì)非開挖技術(shù)在市政管網(wǎng)工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：非開挖技術(shù)；市政管網(wǎng)工程；頂管施工

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市居民的生活水平日益提高，對(duì)于生活的環(huán)境也提出了高要求。在市政工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，市政管網(wǎng)工程由于所承擔(dān)的是地下隱性工程建設(shè)，所以，其難度之大，會(huì)在一定程度上破壞城市的正常生活環(huán)境。城市的發(fā)展，加速了市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐，而地下空間工程的逐漸增多，卻又對(duì)城市造成了各種不利影響。鑒于此，非開挖施工技術(shù)應(yīng)實(shí)際需要應(yīng)運(yùn)而生，并成為了市政網(wǎng)管工程建設(shè)中被普遍采用的重要技術(shù)。

1 非開挖技術(shù)

對(duì)于一座城市來講，地下管網(wǎng)的施工方式，體現(xiàn)了工程建設(shè)水平，也是城市現(xiàn)代化發(fā)展程度的一種體現(xiàn)。城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)包括諸多方面，諸如自來水管道、煤氣管道以及電力通訊管道等等，都井然有序地鋪設(shè)在城市地下空間中。如果采用傳統(tǒng)的開挖技術(shù)進(jìn)行施工，就會(huì)對(duì)城市的街道以及建筑設(shè)施造成損壞，破壞了城市的形象的同時(shí)，還為城市的正常生活造成了諸多的不便。應(yīng)用非開挖技術(shù)，就是不需要破損路面的情況下，對(duì)于地線管網(wǎng)進(jìn)行施工。與傳統(tǒng)的施工方式相比，非開挖技術(shù)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。作為一項(xiàng)高新技術(shù)，在市政管網(wǎng)的鋪設(shè)中，成為了一項(xiàng)安全有效的施工手段。應(yīng)用此種技術(shù)，不需要擾動(dòng)路面以及管網(wǎng)上部的土層，管道的鋪設(shè)可以在地面公共設(shè)施的地下空間完成。不但不會(huì)對(duì)管道本身造成影響，而且還會(huì)延長管道的使用壽命，另外，還減少了諸如動(dòng)遷費(fèi)等等的補(bǔ)償費(fèi)用，降低了工程的成本，而且還創(chuàng)造了社會(huì)效益。

2 非開挖技術(shù)在市政管網(wǎng)工程中的應(yīng)用

在我國，非開挖技術(shù)被應(yīng)用到市政管網(wǎng)工程施工建設(shè)中還尚屬新鮮事物，但是在西方發(fā)達(dá)國家的城市建設(shè)中，已經(jīng)廣為利用了。市政管網(wǎng)工程施工中，所采用的非開挖施工方法要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇，在管道的鋪設(shè)中，頂管技術(shù)是其中較為常用的非開挖技術(shù)方法此外還包括有導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)、沖擊矛技術(shù)。管道的置換中，通常所采用的非開挖技術(shù)方法包括有爆管技術(shù)、吃管技術(shù)。修復(fù)管道的時(shí)候，往往會(huì)應(yīng)用現(xiàn)場固化技術(shù)。

2.1 非開挖技術(shù)在管網(wǎng)鋪設(shè)中的應(yīng)用

在進(jìn)行市政管網(wǎng)鋪設(shè)的過程中，對(duì)于施工方法的選擇要以管徑的不同作為參考依據(jù)。在非開挖技術(shù)當(dāng)中，頂管法是較為常用的技術(shù)方法，但是局限于管口直徑大于90厘米的大口徑管道。導(dǎo)向鉆進(jìn)法、沖擊矛法等等，則是鋪設(shè)管道的管口直徑小于90厘米的時(shí)候所采用的。

頂管法在市政管網(wǎng)工程中，普遍用于排水工程施工當(dāng)中。其施工的基本原理是將處于工作坑內(nèi)的工具管或者是掘進(jìn)機(jī)穿過上層，這主要是借助于油缸的作用，然后將其吊起來，在兩個(gè)工作坑之間埋設(shè)管道。具體操作上，首先將管網(wǎng)工程的工作井設(shè)計(jì)出來，其目的設(shè)定頂管在某一段的起點(diǎn)和終點(diǎn)。頂管的進(jìn)出口設(shè)計(jì)，則是工作井側(cè)壁的圓孔。在頂管的出口處，要將液壓千斤頂和承壓墊板都安裝好，主要是在出口處的圓孔壁的側(cè)面，將其設(shè)計(jì)成為承壓壁。當(dāng)前期工作準(zhǔn)備好之后，就可以頂入管道，即在管道的內(nèi)段挖掘土方，將管子鋪設(shè)好之后，就可以頂入。

管道頂進(jìn)時(shí)的受力公式為：

F=fr[2H+（2H+D）×tan2（45°-■）+■]L+Fp

在公式當(dāng)中，F(xiàn)的單位為“kN”，表示管道頂進(jìn)的過程中所形成的總受力；γ的單位為“KN/m3”，表示土層的密度；H的單位為“m”，為管道頂部土層的厚度；？準(zhǔn)的單位為“°”，表示管道土層的內(nèi)摩擦角；ω的單位為“KN/m”，表示單位長度管道的自重；L的單位為“m”，是管道所頂進(jìn)的長度。

當(dāng)管道進(jìn)行頂進(jìn)施工的時(shí)候，要做好入管之前的掘土工作，同時(shí)還要考慮地表的建筑物不因?yàn)槭┕ざ獾狡茐摹Ｔ谶M(jìn)行施工過程中，管壁與土壁之間要保持相平，當(dāng)土被掘出來之后，要及時(shí)清理干凈，以避免損害到各種施工設(shè)備。在進(jìn)行施工的過程中，安全是最為重要的，所以，每一次掘土達(dá)到500毫米，就進(jìn)行一次頂進(jìn)，并且要確保勻速進(jìn)行，不能發(fā)生偏斜。

2.2 非開挖技術(shù)在管網(wǎng)置換中的應(yīng)用

當(dāng)城市管道由于長期使用而老化需要更換的時(shí)候，如果應(yīng)用傳統(tǒng)的更換方法，會(huì)導(dǎo)致城市環(huán)境破壞。采用非開挖技術(shù)，可以按照需要對(duì)于城市管網(wǎng)進(jìn)行更新，而且不會(huì)對(duì)城市造成很大的影響。在城市管網(wǎng)的置換當(dāng)中，通常所采用的技術(shù)是爆管法。爆管法，又被稱為“脹管法”，其是將城市管網(wǎng)中需要更換的舊管道通過專業(yè)的爆破技術(shù)使其膨脹，然后將新的管道同時(shí)安裝進(jìn)去。其所采用的技術(shù)是徑向力破碎，所以，當(dāng)舊的管道膨脹到一定程度之后，就會(huì)破裂為碎片，并被擠壓到周圍的土壤當(dāng)中。應(yīng)用爆破法的好處在于，省去了重新挖掘坑槽的工序，而且還可以保證原位置安裝。此外，由于原有的坑槽經(jīng)過了爆破作用之后，會(huì)使管道坑槽的直徑增大，所以，如果更新的管道在管徑上有所增加，只要管徑增加幅度控制在2倍以內(nèi)，都可以實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)成功置換。

采用爆管法，要考慮率到其適用性。在管材的選擇上，要求舊管的管材要容易破碎，比如普通的混凝土材料或者是玻璃黏土材料等的管道，都可以執(zhí)行爆管法置換。而具有較強(qiáng)韌性的管道，則不宜使用爆管法。比如鋼管或者是鐵管，由于其具有很好的延展性，所以，要成功爆裂它們，則要使用新型的特殊裝置來完成。

要采用爆管法，對(duì)于舊管的管徑也有一定的要求。限于傳統(tǒng)的爆管技術(shù)，其爆管成功的有效管徑范圍限制在5厘米到90厘米之間，最大不可以超過120厘米，否則就容易出現(xiàn)爆管失敗而導(dǎo)致重復(fù)施工。使用爆管技術(shù)主要體現(xiàn)在其經(jīng)過了爆破后的擴(kuò)張力上，一般對(duì)于管徑的擴(kuò)張可以達(dá)到3倍之多。如果擴(kuò)張的能量更大，就很有可能造成對(duì)地面的破壞。

采用爆管法，對(duì)于爆管的長度也有要求，如果管道過長，就很容易出現(xiàn)階段性有效爆破的現(xiàn)象。所以，一般被爆裂管道的長度要局限在30米以內(nèi)。在管道檢修設(shè)計(jì)上，這個(gè)距離也恰好符合。

2.3 非開挖技術(shù)在管網(wǎng)修復(fù)中的應(yīng)用

在市政管道修復(fù)中所采用的非開挖技術(shù)中，管道現(xiàn)場固化技術(shù)被廣泛應(yīng)用。管道現(xiàn)場固化技術(shù)（CIPP），在原理上所采用的是樹脂固化的方法，將沒有成型的樹脂利用水壓或者是氣壓的方式壓入到即將鋪設(shè)的管道內(nèi)部，對(duì)其進(jìn)行加熱。最為簡單的方法是使用熱水對(duì)管道進(jìn)行加熱，以使流入管道內(nèi)部的樹脂形成固態(tài)。一個(gè)新的管道就這樣形成了。值得一提的是，采用樹脂加固的技術(shù)方法，不但可以修復(fù)管道，如果管道的接口部位有漏水的現(xiàn)象出現(xiàn)，還可以采取這種方法進(jìn)行修復(fù)，不但修復(fù)的速度快，而且效果良好。采用這種修復(fù)方法，需要注意保持管道內(nèi)清潔，如果發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)部有漏水處，就要及時(shí)進(jìn)行填堵。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)的步伐不斷加快。面對(duì)城市人口的增多，資源利用率之大，給市政道路工程帶來了巨大的壓力，也提出了更高的要求。從我國道路管理鋪設(shè)的情況來看，還是以傳統(tǒng)的鋪設(shè)方式為主，在一些經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的城市，則采用了這種先進(jìn)的非開挖技術(shù)。雖然非開挖技術(shù)在我國的道路管網(wǎng)工程施工中被利用，但是無論是從應(yīng)用的程度，還是技術(shù)水平，都有待進(jìn)一步研究。

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