市政給水管道工程非開(kāi)挖施工技術(shù)研究

胡曉衛(wèi)

（南通市交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司，江蘇 南通 226000）

1 非開(kāi)挖技術(shù)概述

1.1 市政給水管道工程中應(yīng)用非開(kāi)挖技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）市政工程建設(shè)常發(fā)生于城市的繁華區(qū)域，施工空間有限，易對(duì)現(xiàn)場(chǎng)交通造成干擾，不利于人們的生產(chǎn)與生活。在此背景下，非開(kāi)挖技術(shù)的應(yīng)用可有效緩解施工產(chǎn)生的不良影響，創(chuàng)造高品質(zhì)工程項(xiàng)目。

（2）從給水管道的施工特點(diǎn)來(lái)看，主要采取的是鋪設(shè)管線的方式，在合理應(yīng)用非開(kāi)挖技術(shù)后，可以確保鋪設(shè)作業(yè)的精度，且全程均處于可控的狀態(tài)，有助于創(chuàng)造更可觀的效益。

1.2 非開(kāi)挖技術(shù)的類別

從市政給水管道的施工內(nèi)容來(lái)看，非開(kāi)挖技術(shù)可產(chǎn)生3項(xiàng)分支技術(shù)，即基于管線的鋪設(shè)、修復(fù)及更換，不同作業(yè)場(chǎng)景下所對(duì)應(yīng)的技術(shù)存在差異。管線鋪設(shè)中應(yīng)用較為廣泛的方法有頂管法、導(dǎo)向鉆進(jìn)法等；管線修復(fù)作業(yè)中較典型的有纏繞法、灌漿法等；若是進(jìn)行管線更換作業(yè)，爆管法、吃管法等具有較好的應(yīng)用效果[1]。不同方法的特點(diǎn)存在差異，應(yīng)用效果也不盡相同，需結(jié)合實(shí)際情況挑選最適宜的方法。

2 基于非開(kāi)挖技術(shù)的給水管道施工原則

若想利用此技術(shù)首先要保證技術(shù)的成熟性和可靠性。在實(shí)際工作中，市政設(shè)施因其特殊性，一般屬于永久性的設(shè)施設(shè)備，所以在使用市政設(shè)施時(shí)對(duì)工藝的需求非常嚴(yán)格，對(duì)于那些尚未成熟或者尚未得到驗(yàn)證的新技術(shù)、新工藝要嚴(yán)格選用。同時(shí)，在選擇給水管道的施工器械或者其相應(yīng)的輔助材料時(shí)，也應(yīng)該采取仔細(xì)、謹(jǐn)慎的態(tài)度，進(jìn)而保證施工工藝的質(zhì)量和水平。

在選擇材料時(shí)要堅(jiān)持因地制宜的原則，優(yōu)先選擇質(zhì)量?jī)?yōu)、價(jià)位低、信譽(yù)好的產(chǎn)品，以確保發(fā)揮出供水管道最大的使用年限，運(yùn)行質(zhì)量也有充足的保障。不要單純?yōu)榱藴p少市政工程的項(xiàng)目開(kāi)支而選擇質(zhì)量堪憂的產(chǎn)品，這樣不但會(huì)大大縮短使用壽命，還會(huì)在后期的運(yùn)行過(guò)程中加大產(chǎn)品維修整改的力度，從而無(wú)形中帶來(lái)更大的經(jīng)費(fèi)開(kāi)支，且一旦選用質(zhì)量不過(guò)關(guān)的產(chǎn)品還可能帶來(lái)嚴(yán)重的質(zhì)量和安全問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)可能帶來(lái)生命危險(xiǎn)。

另外，在選擇管道厚度時(shí)要充分結(jié)合給水管道的口徑大小和承壓能力的大小，從而做出更加科學(xué)、有針對(duì)性的選擇，避免材料選擇不適而造成的浪費(fèi)。而且，給水管道的連接部位在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意整體上的合理科學(xué)，如管道的承壓能力一定要設(shè)計(jì)完善，要達(dá)到承壓能力的上限。

3 非開(kāi)挖技術(shù)在市政給水管道工程中的應(yīng)用

3.1 頂管法

市政給水管道施工中，頂管法是較為典型的方法，但前提條件是現(xiàn)場(chǎng)為黏性土，否則該方法缺乏可行性。根據(jù)操作方式的不同，頂管法可細(xì)分為兩種方法，即泥水平衡式和土壓平衡式，利用何種方法則要根據(jù)實(shí)際情況作出選擇。頂管法主要特點(diǎn)在于應(yīng)變能力強(qiáng)，在多種條件下都具有適用性，且施工風(fēng)險(xiǎn)得到有效控制，因此在市政給水管道施工中取得廣泛應(yīng)用。實(shí)際施工中，需選取管道的一端，于該處通過(guò)開(kāi)挖的方式形成工作坑，向其中澆筑混凝土并鋪適量模板，以便為導(dǎo)軌推進(jìn)創(chuàng)造良好條件[2]。加強(qiáng)對(duì)管道坡度、高程等參數(shù)的測(cè)量，根據(jù)所得結(jié)果求得導(dǎo)軌推力，持續(xù)向前推進(jìn)，最終到達(dá)最頂端。若現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境復(fù)雜，采用頂管法可能存在適應(yīng)性不足的問(wèn)題，此時(shí)可結(jié)合其他施工方法一起進(jìn)行。由于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件的差異化，所設(shè)置的工作井質(zhì)量也各不相同，因此必須在施工前做好地質(zhì)勘察工作，準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)施工情況，以此為依據(jù)調(diào)整工作井的工藝方法，如分布方式、數(shù)量等。大量管道建設(shè)工程實(shí)例表明，工作井設(shè)在端部最為合適，在確保質(zhì)量的同時(shí)，還能夠簡(jiǎn)化操作。實(shí)際建設(shè)環(huán)節(jié)，主體結(jié)構(gòu)采用的是鋼筋混凝土的方式，具體又可分為沉井法與逆作法，但要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況做出選擇。

3.2 水平定向鉆進(jìn)法

在市政管道的各類方法中，以水平定向鉆進(jìn)法的應(yīng)用范圍最廣。當(dāng)然，此方法的應(yīng)用也存在前提條件，即施工現(xiàn)場(chǎng)必須為黏性土，并且對(duì)管道的直徑提出要求，需≤70cm。管材的可選類別較多，如鋼管、PVC管等都是可行的材料，管線可設(shè)置為直線或曲線形式。水平定向鉆進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于施工中擾動(dòng)性小、效率高、成本低等。根據(jù)市政給水管道的施工要求，該技術(shù)在應(yīng)用中主要分為兩個(gè)階段：（1）鉆進(jìn)導(dǎo)向孔。結(jié)合管線分布情況，盡可能將其設(shè)置在相同導(dǎo)向孔中，避免導(dǎo)向孔數(shù)量過(guò)多的情況。（2）對(duì)導(dǎo)向孔執(zhí)行擴(kuò)孔操作。此舉目的在于將管材拖回到導(dǎo)向孔中，從而順利穿線。

（1）導(dǎo)向孔施工。鉆機(jī)是鉆進(jìn)的主要設(shè)備，在正式施工前要做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，如勘查穿線路徑，明確沿線的施工情況，確保施工區(qū)域內(nèi)未分布其他管線等，隨后依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范施工作業(yè)。經(jīng)過(guò)勘察，有助于分析穿線路徑的合適與否，并根據(jù)實(shí)際情況選擇鉆進(jìn)工具。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，每根鉆桿鉆完后，都要檢查鉆頭的位置，若與設(shè)計(jì)要求之間存在偏差則要及時(shí)校正，基于此方式反復(fù)施工，最終完成全線的鉆進(jìn)作業(yè)。

（2）預(yù)擴(kuò)孔與回拖管線。給水管道工程中因城市發(fā)展要求、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境等方面的不同，所使用的管道規(guī)格也各不相同，若直徑達(dá)到20cm及以上，此時(shí)若選擇小型鉆機(jī)需采取預(yù)擴(kuò)孔處理措施；若該值超過(guò)35cm，盡管使用大型鉆機(jī)，但依然要執(zhí)行預(yù)擴(kuò)孔操作。在進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔時(shí)需綜合考慮地質(zhì)條件、設(shè)備性能等方面的內(nèi)容，從而確定合適的預(yù)擴(kuò)孔工藝，確?？讛?shù)、直徑等。管線回拖過(guò)程中，必須連接待處理的管線，使其能夠與擴(kuò)孔工具形成穩(wěn)定的連接關(guān)系?；赝线^(guò)程中，鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)是重要的設(shè)備，其提供驅(qū)動(dòng)力并使得鉆桿發(fā)生后退動(dòng)作，從而將管線有效回拖。此外，管線擴(kuò)孔中含有大量的泥漿，此情況下管線為懸浮狀態(tài)，可有效減少回拖阻力，并減輕管線腐蝕程度。

3.3 管道在線修復(fù)翻新工藝

在進(jìn)行此項(xiàng)工作時(shí)，先選用一根PE管，PE管的直徑應(yīng)該小于原有管道的管徑，將此PE管推入原有管道內(nèi)，具體如圖1所示。為了減少推入時(shí)的阻力，可以在內(nèi)襯管的最前端安裝圓錐形的擴(kuò)管頭，同時(shí)圓錐形的擴(kuò)管頭前方要增加一根用來(lái)牽引的繩子，將此繩與卷?yè)P(yáng)機(jī)連接在一起。為確保PE管在進(jìn)入管道時(shí)免受損害，需在原有管道的端部安裝保護(hù)圈。PE管道內(nèi)嵌完畢，一定要對(duì)PE管道進(jìn)行加固，可以在原有管道和內(nèi)嵌的PE管道的縫隙內(nèi)灌入水泥砂漿，以此來(lái)固定管道。為減少PE管裝入時(shí)間，可以先將PE管與熔焊機(jī)焊接完善，對(duì)小管徑的PE管道也可以安裝上管道盤(pán)輪，如此一來(lái)，便可以大大提高安裝的效率[3]。在拉入內(nèi)襯管道時(shí)，一次性可以拉入幾百米，為了增加拉入管道的距離，可以在分支管、消火栓或其他需要的地方開(kāi)挖工作坑，在PE管道上適當(dāng)開(kāi)口接入支管。

圖1 管道在線修復(fù)

3.4 在線管道更新工藝

如果原有管道在施工過(guò)程中出現(xiàn)了破碎，如水泥制成的管道、老化非常嚴(yán)重的管道，在選擇新管道時(shí)，管道的口徑要大于原有管道的口徑。具體施工時(shí)應(yīng)該將破碎的管道部位放到舊的管道里面，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)等設(shè)備將舊管進(jìn)行破碎，在破碎的設(shè)備后面連接一個(gè)擴(kuò)管頭。且這個(gè)擴(kuò)管頭的直徑一定要比原有的管徑大，一邊將已經(jīng)破碎的舊管直接壓到管周的土壤里面，一邊將內(nèi)附的PE管推入到原有的管位，具體如圖2所示。

圖2 在線管道更新

4 市政工程給水管道非開(kāi)挖施工的注意事項(xiàng)

（1）方法與設(shè)備的選擇。給水管道施工的順利進(jìn)行必須得到合適方法的引導(dǎo)，其應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境相適應(yīng)，機(jī)械設(shè)備也要具有優(yōu)良的性能。若現(xiàn)場(chǎng)為軟基黏土地質(zhì)，則擠壓沖擊掘進(jìn)的方式比較合適；若為砂質(zhì)粉土，宜優(yōu)先采用水沖式頂管機(jī)，在其支持下高效施工。

（2）若為水平導(dǎo)向鉆進(jìn)法，其存在諸多技術(shù)要點(diǎn)，具體體現(xiàn)在如下方面：需選擇剛性連接管，如鋼管、PVC管等；在正式施工前需要選擇平整的地面完成管道的連接作業(yè)，曲線段應(yīng)注重對(duì)角度的控制，單次鉆進(jìn)長(zhǎng)度≤800m；配置導(dǎo)向定位系統(tǒng)，在其支持下精準(zhǔn)測(cè)量，明確地層的復(fù)雜情況，在此基礎(chǔ)上選擇合適的處理措施。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，市政給水管道是城市持續(xù)發(fā)展中必不可少的一類基礎(chǔ)設(shè)施，由于城市施工環(huán)境的特殊性，易對(duì)市民的正常生產(chǎn)、生活造成干擾，以何種方式完成施工作業(yè)尤為關(guān)鍵。文章引入了非開(kāi)挖技術(shù)，闡述其基本優(yōu)勢(shì)，再對(duì)該技術(shù)體系中的細(xì)分方法展開(kāi)針對(duì)性分析，總結(jié)施工中的技術(shù)要點(diǎn)，以期給市政給水管道施工提供參考，助力城市的發(fā)展。