非開挖管道施工技術(shù)的推廣與應(yīng)用

董亮

摘要：非開挖管道施工，即在不破除地面的情況下，將管道鋪設(shè)在地下的一種施工法，目前非開挖管道施工在市政排水管道最常用的的施工工法為頂管施工和牽引管施工。文章對非開挖管道施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：非開挖管道;施工技術(shù);應(yīng)用

非開挖技術(shù)是指在不開挖或只開挖少量作業(yè)坑的條件下，利用巖土鉆掘技術(shù)進(jìn)行鋪設(shè)、修復(fù)和更換管道的技術(shù)，它高效、優(yōu)質(zhì)、成本適中，具有不影響交通、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，在許多情況下，比開挖法施工周期短、綜合成本低、安全性好，在城市給排水系統(tǒng)的建設(shè)過程中進(jìn)行給排水管道施工時(shí)，經(jīng)常會應(yīng)用到非開挖施工技術(shù)。

一、技術(shù)特點(diǎn)及效益特征

1、非開挖管道施工技術(shù)特點(diǎn)

非開挖管道敷設(shè)技術(shù)也稱頂管施工法，是地下管道的施工技術(shù)之一。它具有不需要開挖面層，就能穿越地面構(gòu)筑物和地下管線及公路、鐵路、河道的特點(diǎn)，相比開挖敷設(shè)技術(shù)，投資和工期將大大節(jié)省。同時(shí)，頂管施工技術(shù)可以降低噪音，減少粉塵，減輕對城區(qū)的交通條件和環(huán)境狀況的干擾和破壞，屬于真正的無污染、高效率的施工技術(shù)。頂管施工法由于其上述多方面的優(yōu)點(diǎn)，特別是在市政工程建設(shè)中應(yīng)用極為廣泛。

2、效益特征優(yōu)勢

頂管敷設(shè)管道施工技術(shù)特別適用于大中型管徑的非開挖埋設(shè)，具有經(jīng)濟(jì)、高效、保護(hù)環(huán)境的綜合功能。采用該技術(shù)施工，既能節(jié)約一定的征地拆遷費(fèi)用，又可減少環(huán)境污染和對道路的堵塞，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。這種技術(shù)具有的優(yōu)勢包括：不用開挖地面，尤其是城市道路;不用拆遷征地，不會破壞地面建筑物;不影響正常的城市交通秩序;不破壞地表植被和周邊環(huán)境;施工過程不受氣候和環(huán)境的影響;不影響管道的段差變形;省時(shí)、高效、安全，無建筑垃圾污染，并且綜合造價(jià)低等。

二、非開挖技術(shù)在市政管道施工中的應(yīng)用

1、頂管施工技術(shù)。當(dāng)管道直徑大于700mm，管線為直線鋪設(shè)、管材為混凝土管且地質(zhì)條件為粘性土?xí)r，大多采用頂管法施工。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，其中采用在頂管施工中采用鋼筋混凝土管的技術(shù)最為成熟。

1）頂管施工的基本工作原理。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)留的洞口中向著土層推進(jìn)，同時(shí)不斷的將關(guān)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分輔助措施，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，盡量減少打設(shè)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。

2）頂管技術(shù)在市政管網(wǎng)中的應(yīng)用

目前，在城市管網(wǎng)施工時(shí)，許多城市都存在馬路反復(fù)開挖的現(xiàn)象，嚴(yán)重防礙了市區(qū)的交通，困擾了居民生活，縮短了路面的壽命。配套的電訊、自來水、煤氣、排水、路燈、城市坐標(biāo)、候車亭、廣告箱、路牌、電話亭、治安崗?fù)さ榷家l(fā)生反復(fù)拆建才行，這無疑增加了對城市設(shè)施的破壞和施工的難度，城市這方面的問題顯得尤其突。?（2）城市架空線路遇交通干線、繁華街道、文物古跡，鐵路或江河阻截，需轉(zhuǎn)入地下過渡。（3）當(dāng)污水管道直徑較大（Φ600mm以上），而施工現(xiàn)場周邊環(huán)境受限，無法采用明溝開挖來埋管施工管道。

3）頂管技術(shù)施工關(guān)鍵要點(diǎn)分析

（1）施工前技術(shù)準(zhǔn)備

可以要求業(yè)主及設(shè)計(jì)方提供頂管頂進(jìn)路線詳盡的地質(zhì)資料。盡量了解土層的物理性質(zhì)（顆粒組成、含水量大小、透水系數(shù)及塑性指數(shù)）、力學(xué)參數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)貫入值、內(nèi)粘聚力及內(nèi)摩擦角）、分布狀況（分布范圍及埋深厚度）等。了解地下水的狀況及變化規(guī)律如地下水來源、水面標(biāo)高及是否受到潮汐影響而變化等。如果有砂層則要搞清含砂量多少及砂的細(xì)度情況及級配關(guān)系。巖層則要搞清楚是否有裂隙發(fā)育。如果是風(fēng)化巖層則要搞清楚是否強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化抑是弱風(fēng)化，其抗壓強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度多少，是粉沙質(zhì)泥巖還是砂巖，是否為條片狀結(jié)構(gòu)還是整體結(jié)構(gòu)等等。

（2）現(xiàn)場踏勘及調(diào)查

定位測量后進(jìn)行現(xiàn)場踏勘及調(diào)查工作。包括：觀察現(xiàn)場人、車流情況確定人流及車流交通組織及路線，考慮在路口設(shè)立交通導(dǎo)向牌、高峰期安排人員指揮交通;摸查清楚附近的排水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)最佳的排泥水線路，必要時(shí)施工臨時(shí)排水管道，避免污水橫流;對于現(xiàn)場的煤氣、電力、通訊、煤氣、供水等管道現(xiàn)場定位，并標(biāo)示出來看是否需要臨時(shí)關(guān)?；虬徇w;調(diào)查雨水渠箱、原有污水管道等埋設(shè)較深的市政地下構(gòu)筑物;對于附近一些橋梁等構(gòu)筑物調(diào)查其橋臺基礎(chǔ)、樁基深度及間距，附近建筑物基坑采取什么結(jié)構(gòu)形式，是否采用噴錨結(jié)構(gòu)施工，其長度是否在頂管頂進(jìn)軸線內(nèi)。

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。

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一起其他管線，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)動鉆頭旋轉(zhuǎn)或者使用泥漿馬達(dá)驅(qū)動鉆頭旋轉(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。

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)。

結(jié)論

在現(xiàn)代的市政給排水工程中，通常采用非開挖施工技術(shù)進(jìn)行施工，并且在長久以來的施工過程中，積累的大量的經(jīng)驗(yàn)。通過上文對非開挖施工技術(shù)在城市給排水管道施工中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)闡述，隨著科學(xué)技術(shù)和建筑行業(yè)的發(fā)展，非開挖技術(shù)在城市的應(yīng)用中必定會更加成熟完善，進(jìn)而為我國城市給排水管道施工提供更好的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

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