非開挖施工技術(shù)在市政管道中的應(yīng)用

熊寶

【摘要】市政工程中管道工程是保障市民正常生活，保障城市功能實(shí)現(xiàn)的重要建設(shè)，是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。本文簡單介紹了非開挖施工技術(shù)，然后對非開挖技術(shù)在市政管道施工中的具體應(yīng)用進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】市政管道工程；非開挖技術(shù)；頂管施工

1、非開挖技術(shù)在市政管道施工中的重要意義

非開挖技術(shù)主要是指在原本需要開挖的地方利用巖土鉆掘技術(shù)進(jìn)行作業(yè)，以不開挖或盡量少開挖的方式進(jìn)行管道施工的技術(shù)。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對于市政工程的要求也在不斷提高，傳統(tǒng)的市政工程管道施工技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們要求，這就促使市政管道施工技術(shù)必須不斷變革，由現(xiàn)階段的非開挖施工技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)的直接開挖施工技術(shù)。傳統(tǒng)的直接開挖式市政管道施工技術(shù)存在占用空間大、影響城市交通和城市居民生活的缺陷，這就意味著直接開挖式施工技術(shù)必將被淘汰，非開挖施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[1]。

2、非開挖技術(shù)在市政管道施工中的應(yīng)用

2.1頂管施工技術(shù)

當(dāng)管道埋深較深，地下水位較高，地質(zhì)情況較差，采用常規(guī)開挖埋管難度較大，費(fèi)用較高時(shí)，多采用頂管法施工。頂管施工技術(shù)常采用密封機(jī)械式頂管施工方法進(jìn)行作業(yè)，其中機(jī)械式頂管施工又可分為土壓平衡式和泥水平衡式兩種常用的施工方法。頂管施工常采用鋼管、混凝土管和玻璃鋼夾砂管等管材，其中在頂管施工中采用鋼筋混凝土管的技術(shù)最為成熟。

2.1.1頂管施工的特點(diǎn)及不足

頂管施工具有以下特點(diǎn)：管道施工完成后適應(yīng)變形的能力較強(qiáng)；管道中拼裝工作量較??；施工管道的管徑適應(yīng)性較強(qiáng)；施工速度相對較快；頂管施工風(fēng)險(xiǎn)較小，頂管施工的不足之處在于要求工作井深度相對較深，管線的曲率半徑要求也較大，在遇到中繼站異常時(shí)需要全氣壓頂進(jìn)。

2.1.2頂管施工的基本工作原理

頂管施工時(shí)應(yīng)先在管道一端挖好工作坑，并在坑內(nèi)安裝導(dǎo)軌，一般將導(dǎo)軌安置在混凝土基礎(chǔ)或者木基礎(chǔ)上，并將管筒安置在導(dǎo)軌上。同時(shí)，做好頂管的施工測量工作，控制好管底 坡度和高程以及管道頂進(jìn)的中線方向。施工時(shí)，以一口已經(jīng)施 工完成的工作井為出發(fā)點(diǎn)，使用液壓千斤頂為頂進(jìn)提供水平推力，將預(yù)制鋼筋混凝土管一節(jié)節(jié)的隨著工具管從工作預(yù)留的洞口中向土層推進(jìn)，同時(shí)不斷的將管內(nèi)泥土持續(xù)挖出。如此往復(fù)直至工具管頂進(jìn)到前方已經(jīng)預(yù)先完工的接收井。在進(jìn)行頂管作業(yè)時(shí)，管內(nèi)的出渣有可分為濕出渣和干出渣。

如果是在長距離復(fù)雜地段采用頂進(jìn)法施工還要采取一系列輔助措施，例如采用氣壓頂進(jìn)、激光糾偏、中繼站設(shè)置、泥漿套潤滑等措施。頂管施工中工作井的設(shè)置應(yīng)充分考慮管道沿線的地質(zhì)條件，并在滿足頂管頂長的要求下，盡量減少工作井的數(shù)量。工作井應(yīng)盡量設(shè)置在頂管中部，使得工作井施工時(shí)能夠向左和向右兩個(gè)方向同時(shí)頂管。工作井一般采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，使用沉井法或者逆作法施工。接收井則一般設(shè)置在頂管的端部，井的大小應(yīng)能滿足接收頂管機(jī)頭的需要。接收井與工作井同樣采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，使用沉井法或者逆作法施工。

2.2水平定向鉆進(jìn)施工技術(shù)

水平定向鉆進(jìn)施工技術(shù)適用于管道直徑小于700mm，管線為直線或曲線，采用鋼管、PVC以及PE作為管材，地質(zhì)條件為粘性土的管道施工。水平定向鉆進(jìn)技術(shù)是一種擾動(dòng)較小的施工方法，管道維護(hù)費(fèi)用較小同時(shí)可以縮短工期，是目前非開挖技術(shù)中成本最低、施工效率最高的施工方法。

采用水平定向鉆機(jī)進(jìn)行管道施工，一般可分成兩個(gè)階段：第一階段是根據(jù)設(shè)計(jì)曲線盡可能精確的鉆一個(gè)導(dǎo)向孔；第二階段就是將導(dǎo)向孔進(jìn)行擴(kuò)孔，并將管材沿著擴(kuò)大了的導(dǎo)向孔拖回到導(dǎo)向孔中，從而完成管線的穿越工作。

2.2.1導(dǎo)向孔

在鉆機(jī)施工前應(yīng)先對穿越路徑進(jìn)行查勘，以查明穿越路徑中的障礙以及其他管線，并在施工中盡量避讓或者避免對其他管線設(shè)施產(chǎn)生損害。根據(jù)穿越途中的地質(zhì)情況，合理選擇鉆 機(jī)鉆頭、導(dǎo)向板或者地下泥漿馬達(dá)，開啟泥漿泵對準(zhǔn)入土點(diǎn)進(jìn)行鉆機(jī)鉆進(jìn)。在鉆機(jī)的推力作用下驅(qū)動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)或者使用泥漿 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)進(jìn)行底層切削，不斷前進(jìn)。每鉆完一根鉆桿時(shí)應(yīng)對鉆頭的實(shí)際位置進(jìn)行測量，并及時(shí)校正鉆頭的前進(jìn)方向，確保鉆完的導(dǎo)向孔曲線能夠滿足設(shè)計(jì)要求。如此反復(fù)，直至鉆頭能在預(yù)定位置出土，完成導(dǎo)向孔曲線的鉆孔作業(yè)。

在鉆孔施工中，一般采用無線電傳感儀進(jìn)行測控導(dǎo)向，發(fā)射單元安裝在鉆頭內(nèi)，能夠不斷的發(fā)出電磁波。接收單元?jiǎng)t位于機(jī)械操作員或者導(dǎo)向員處，接收機(jī)能夠檢測到鉆頭的深度、傾角、水平位置、鉆頭板溫度、角度等參數(shù)，并通過這些參數(shù)來指導(dǎo)操作者操作鉆機(jī)。

2.2.2預(yù)擴(kuò)孔與回拖管線

在市政管道工程施工中，如果使用的是小型鉆機(jī)，在管道直徑大于200mm時(shí)，一般要進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔；若是使用大型鉆機(jī)，在產(chǎn)品管材的直徑超過350mm時(shí)，也要進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔。預(yù)擴(kuò)孔的次數(shù)和直徑，應(yīng)根據(jù)鉆機(jī)的具體型號和當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件確定。

回拖管線時(shí)，應(yīng)先將管線和擴(kuò)孔工具連接好，然后才能夠開始回拖作業(yè)。由鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)后退，進(jìn)行擴(kuò)孔回拖。其中管線在回拖時(shí)是不需旋轉(zhuǎn)的，并且由于擴(kuò)孔中充滿泥漿，管線在擴(kuò)好的孔中處于懸浮狀態(tài)，孔洞與管壁的四周有泥漿潤滑，這樣不僅降低了回拖阻力，還保護(hù)了管線防腐層，通過鉆機(jī)的多次預(yù)擴(kuò)孔，最終形成的孔直徑一般要超過管線直徑200mm，因此不會(huì)對防腐層造成損傷。

在鉆導(dǎo)向孔階段，成孔直徑往往小于回拖管線的直徑。為使成孔直徑能夠 達(dá)到回拖管線直徑1.3～1.5倍，應(yīng)使用擴(kuò)孔器由出土點(diǎn)向入土點(diǎn)將導(dǎo)向孔擴(kuò)至需要的直徑。在導(dǎo)向孔完成預(yù)擴(kuò)孔并符合回拖要求后，應(yīng)將擴(kuò)孔器、鉆桿、回拖管節(jié)以及安裝管線依次連接好，自出土點(diǎn)開始，邊擴(kuò)孔邊將管道回拖至入土點(diǎn)。

通常來說，定向鉆進(jìn)技術(shù)適用于均質(zhì)地層的施工，在遇到含砂、卵石的地質(zhì)時(shí)，在成孔和導(dǎo)向方面都會(huì)存在問題。因此需對砂土、卵石等地質(zhì)作特殊處理，或者采用全地層鉆機(jī)解決這個(gè)問題。

3、結(jié)語

綜上分析，本文對非開挖施工技術(shù)在市政管道施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與探討，具有十分重要的意義。由于非開挖技術(shù)具有優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、環(huán)境污染小、不影響城市交通等優(yōu)點(diǎn)，采用非開挖施工技術(shù)，不僅有助于提高市政工程質(zhì)量，還有助于進(jìn)一步促進(jìn)現(xiàn)代化城市的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 李枝春. 淺談市政工程非開挖施工技術(shù)[J]. 科學(xué)之友， 2010（18）