論非開挖技術(shù)在市政管網(wǎng)工程中的應(yīng)用

高政瑞

中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司 云南昆明 650000

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)大刀闊斧的進(jìn)行，市政管網(wǎng)工程的覆蓋面積越來越廣，施工過程也更加復(fù)雜，不僅需要在不同深度的地層中鋪設(shè)各種管線，同時(shí)還要兼顧后續(xù)的維修與保養(yǎng)，因此具有很大的施工難度。如果施工區(qū)域?qū)儆诰用衩芗瘏^(qū)或者商業(yè)繁華區(qū)，明挖施工技術(shù)將會(huì)受到很大的應(yīng)用局限。非開挖施工技術(shù)一種十分先進(jìn)的施工技術(shù)，可將對(duì)周邊的影響降到最低，現(xiàn)如今已經(jīng)成為市政管網(wǎng)施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

1 非開挖施工技術(shù)的概念和優(yōu)勢(shì)分析

1.1 非開挖施工技術(shù)的概念

所謂非開挖技術(shù)主要是對(duì)應(yīng)明挖技術(shù)來說的，是指在施工過程中不在地表挖槽，而是利用鉆鑿等手段將不同用途和材質(zhì)的管線鋪設(shè)在不同的地層中，或者是完成不同深度、不同材質(zhì)管線的維修和更換[1]?，F(xiàn)如今在市政管網(wǎng)工程施工過程中，非開挖施工技術(shù)廣泛應(yīng)用于水電氣和通訊等管網(wǎng)施工中，是一種十分重要的應(yīng)用技術(shù)。

1.2 非開挖施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

在城市的現(xiàn)代化建設(shè)中，挖掘施工不僅嚴(yán)重影響周邊的交通，同時(shí)也存在著很大的環(huán)境隱患和安全隱患，而將非開挖技術(shù)應(yīng)用在市政管網(wǎng)工程施工過程中，具有不破壞地面建筑、不挖掘道路、不破壞環(huán)境、不干擾人們的正常生活、施工高效安全等一系列應(yīng)用優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)如今所有新建小區(qū)的地下管線都必須與城市的市政主管線相接，而政府部門對(duì)管線施工的審批愈發(fā)嚴(yán)苛，需要開發(fā)商付出高昂的政策性掘路費(fèi)用，所以對(duì)于房地產(chǎn)開發(fā)商來說，如果采用非開挖施工技術(shù)進(jìn)行市政管網(wǎng)施工，雖然單位施工成本略高，但是可省去大量的中間費(fèi)用和手續(xù)，能夠?qū)κ┕ぞC合成本進(jìn)行有效節(jié)約，可謂是一種被動(dòng)獲利的手段。除此之外，在非開挖技術(shù)的支持下，很多復(fù)雜的地層施工由過去的不可能轉(zhuǎn)變?yōu)榭赡埽踔量梢酝瓿蓮?fù)雜地形下管網(wǎng)的原位修復(fù)，不僅免去了大量的溝槽開挖環(huán)節(jié)，而且不會(huì)破壞植被和道路，具有更高的可操作性和安全性，社會(huì)影響良好。

2 常見的非開挖技術(shù)概述

2.1 定向鉆進(jìn)技術(shù)

定向鉆進(jìn)技術(shù)的工作原理為：在導(dǎo)航儀的作用下，引導(dǎo)鉆頭和鉆桿穿越土層，形成相應(yīng)的孔徑，并用擴(kuò)孔器進(jìn)行回拉擴(kuò)孔，在孔徑滿足一定尺寸后，利用擴(kuò)孔器回拉鋪設(shè)地下管線。定向鉆進(jìn)的施工長(zhǎng)度通常在50-1500m之間并且管線管徑應(yīng)小于1m，超過1m的管徑應(yīng)采用頂管法進(jìn)行施工[2]。定向鉆進(jìn)施工技術(shù)有著十分顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：在不開槽的情況下即可完成穿越施工；利用雷達(dá)進(jìn)行導(dǎo)航跟蹤，可準(zhǔn)確躲避地下障礙物，做到自由穿越；施工速度快、不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境帶來負(fù)面影響；有多種直徑的回?cái)U(kuò)頭可以利用，可滿足單根管道和組管的多種施工需求。現(xiàn)如今定向鉆進(jìn)施工技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于市政管網(wǎng)施工中。

2.2 頂管技術(shù)

頂管施工技術(shù)在應(yīng)用過程中需要在工作井內(nèi)安裝千斤頂和支座，并將所需要鋪設(shè)的管道放置在工具管之后，工具管會(huì)在千斤頂?shù)淖饔孟孪蚯熬蜻M(jìn)，被切削下來的土屑被出土系統(tǒng)排出，在此節(jié)管道鋪設(shè)完成后，需要由吊車吊裝所需要鋪設(shè)的管道，由千斤頂繼續(xù)推進(jìn)工具管，直至管道全部鋪設(shè)完成。鋪設(shè)結(jié)束后，由吊車將工具管吊至地面。

2.3 爆管法

爆管法就是對(duì)需要替換的舊管道進(jìn)行爆破，并以舊導(dǎo)管為引導(dǎo)將新管道拉入或者頂入，通常所替換的管道直徑不得小于舊管道直徑。

3 非開挖技術(shù)在市政管網(wǎng)工程中的具體應(yīng)用

3.1 管網(wǎng)鋪設(shè)

在市政管網(wǎng)的鋪設(shè)施工過程中，管道直徑是選擇施工技術(shù)的主要依據(jù)，現(xiàn)如今最常采用的非開挖施工技術(shù)，有頂管法、鉆進(jìn)法和爆管法。如果管道直徑大于90cm，通常使用頂管法進(jìn)行施工，如果管道直徑小于90cm，通常采用鉆進(jìn)法進(jìn)行施工[3]。采用頂管法進(jìn)行施工時(shí)，需要技術(shù)人員結(jié)合市政管網(wǎng)工程的施工情況設(shè)計(jì)工作井，來完成管網(wǎng)的進(jìn)出口施工，同時(shí)需要控制好工作井側(cè)壁的圓孔施工質(zhì)量，在頂進(jìn)管道時(shí)，對(duì)于頂進(jìn)速度和頂進(jìn)間隔也要進(jìn)行嚴(yán)格控制，必須要保證勻速頂進(jìn)并且將頂進(jìn)間隔控制在50cm之內(nèi)，如此才可有效避免管道鋪設(shè)發(fā)生偏斜。

3.2 管網(wǎng)置換

在市政管網(wǎng)工程施工過程中，管網(wǎng)置換是十分常見的施工內(nèi)容，通常采用爆管法進(jìn)行施工。爆管法主要是依靠徑向力破碎技術(shù)，在安裝新管道的過程中迫使舊管道膨脹爆破，在不重新開挖坑槽的前提下即可完成新管線的原位安裝。值得注意的是，新管線的管徑必須小于原管線直徑的2倍，并且必須保證管線材質(zhì)具有一定韌性和延展性[4]。

3.3 管網(wǎng)修復(fù)

在進(jìn)行管網(wǎng)修復(fù)時(shí)，非開挖技術(shù)主要用來進(jìn)行管道的現(xiàn)場(chǎng)固化，也就是需要在氣壓和水壓的作用下，在管道內(nèi)部置入未成形的樹脂，然后對(duì)管道進(jìn)行加熱，完成對(duì)管道的修復(fù)。在修復(fù)完成后，工作人員要及時(shí)對(duì)管道進(jìn)行清理同時(shí)做好必要的防漏水處理，從源頭上保障管道的修復(fù)質(zhì)量。

4 案例分析

4.1 利用定向鉆進(jìn)法進(jìn)行管道鋪設(shè)

由前文敘述可知，定向鉆進(jìn)技術(shù)在市政管網(wǎng)工程施工中有著十分顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，不僅能夠靈活躲避障礙物，同時(shí)具有更快的施工速度，但是在施工過程中卻也普遍存在一些技術(shù)問題，需要引起工作人員的高度關(guān)注。

（1）工程概況。該施工區(qū)域?yàn)樯虡I(yè)繁華區(qū)，人流、交通密集，并且地下管線錯(cuò)綜排布，具有很大的施工難度。本次的施工內(nèi)容為鋪設(shè)供暖管道的供水管和回水管，管道材質(zhì)為螺旋焊接鋼管，在管道外包有5cm厚度的聚氨酯泡沫，在泡沫外包裹5cm厚度的塑料保護(hù)殼。管道的接口方式為電弧焊。技術(shù)人員通過綜合考慮決定使用定向鉆進(jìn)法進(jìn)行管道鋪設(shè)。

（2）在施工過程中遇到的技術(shù)問題。因?yàn)榈叵抡系K物會(huì)在很大程度上影響非開挖技術(shù)的應(yīng)用，本次施工區(qū)域的地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，帶來了很大的施工難度，所以在施工之前技術(shù)人員對(duì)管線的分布情況進(jìn)行精準(zhǔn)探測(cè)，最大程度的保證探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。但是在地下分布著各類通訊和高壓電纜，這些高壓電纜所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)會(huì)對(duì)探測(cè)儀造成一定影響，甚至產(chǎn)生了探測(cè)盲區(qū)，所以技術(shù)人員很難保證預(yù)先估算的準(zhǔn)確性。除此之外，鉆進(jìn)法在應(yīng)用過程中需要在地表層進(jìn)行鉆孔，但是地表層土質(zhì)松軟所以很容易出現(xiàn)孔洞塌方的情況，所以技術(shù)人員結(jié)合地質(zhì)條件對(duì)泥漿配比進(jìn)行了優(yōu)化，最大程度的提高泥漿的護(hù)壁性能，并在鉆孔過程中科學(xué)使用鉆探用化學(xué)試劑，盡可能的提高鉆進(jìn)效率，同時(shí)為了在停止鉆進(jìn)時(shí)保證孔內(nèi)壓力，需要及時(shí)注入適量泥漿。

4.2 管道不銹鋼襯里修復(fù)

不銹鋼襯里管道修復(fù)技術(shù)就是將直徑不大于原管道外徑的薄壁不銹鋼管，利用縮徑壓縮裝置將其進(jìn)行縮徑處理，然后在牽引機(jī)的牽引下將其穿入到舊管道內(nèi)，穿入結(jié)束后對(duì)其進(jìn)行加壓處理使其直徑恢復(fù)到原來的程度，并且在原管和不銹鋼襯里之間沖入填充物，使得二者緊密聯(lián)合成為復(fù)合管中管結(jié)構(gòu)，如此可有效提高原管的承壓能力和使用周期。

（1）工程概況。某兒童公園的DN500供水管線為鑄鐵管線，已經(jīng)連續(xù)使用接近20年，工作人員在日常檢修過程中發(fā)現(xiàn)管道存在著漏水情況，經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)決定對(duì)該管線進(jìn)行不銹鋼襯里修復(fù)。需要修復(fù)的管線長(zhǎng)度共計(jì)500m，埋在3m深的地下。因?yàn)槭┕さ攸c(diǎn)位于兒童公園內(nèi)，所以場(chǎng)地相對(duì)平整，并且施工區(qū)域內(nèi)不存在過多的建筑物。

（2）施工關(guān)鍵要點(diǎn)。工作人員首先對(duì)待修復(fù)的管線進(jìn)行了CCTV系統(tǒng)檢測(cè)，明確了管道的結(jié)垢和銹蝕情況，并制定了科學(xué)的清洗方案，為后續(xù)管道修復(fù)奠定了良好基礎(chǔ)。在本次施工過程中，技術(shù)人員使用了圓管縮徑內(nèi)襯不銹鋼管修復(fù)技術(shù)，也就是所使用的不銹鋼管的外徑小于或等于原管道的內(nèi)徑，并利用壓縮裝置將不銹鋼管的直徑縮徑10%，然后在機(jī)械的作用下將被縮徑的不銹鋼管拉入已被清洗好的舊管道內(nèi)。在此基礎(chǔ)上用水壓對(duì)不銹鋼管進(jìn)行脹圓處理，并在新舊管線之間的縫隙中注入水泥漿使其固化，以此來確保被修復(fù)的管線能夠具有更高的承壓能力和使用周期。在全部管道施工結(jié)束后，工作人員還需要對(duì)管道進(jìn)行水壓試驗(yàn)，控制沖洗速度至少大于1.0m/s，直至出口處的水質(zhì)與入口處的水質(zhì)無異為止[5]。

（3）技術(shù)評(píng)價(jià)。在本次的管道修復(fù)過程中，技術(shù)人員采用了不銹鋼襯里施工技術(shù)，此種施工技術(shù)只需進(jìn)行少量的土方開挖，對(duì)周邊建筑影響較低，工作效率高；被修復(fù)后的供水管道不易出現(xiàn)結(jié)垢和銹蝕，可有效保證水質(zhì)安全；此項(xiàng)修復(fù)技術(shù)充分利用了原管道，無需產(chǎn)生額外的動(dòng)遷和征地費(fèi)用；被修復(fù)后的管道具有更長(zhǎng)的使用壽命，并且承壓能力被進(jìn)一步提高，使用周期可達(dá)到50年以上。但是此種修復(fù)技術(shù)也有一定的應(yīng)用缺陷，例如在施工過程中不銹鋼襯管存在著很大的卡管風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樵诒敬问┕ぶ械牡葟綁嚎s量?jī)H為10%，如果原管存在著嚴(yán)重的錯(cuò)口現(xiàn)象，那么就很容易導(dǎo)致襯管卡管；因?yàn)樵谑┕み^程中需要去除掉一段原管線，所以只適合修復(fù)管道干線，對(duì)于支線修復(fù)則具有很大的施工難度。

5 提高非開挖技術(shù)應(yīng)用效果的有效措施

5.1 對(duì)鉆機(jī)鉆頭進(jìn)行優(yōu)化

現(xiàn)如今隨著我國(guó)市政工程管道施工規(guī)模的不斷擴(kuò)大，非開挖施工技術(shù)已經(jīng)有了越來越廣泛的應(yīng)用，特別是水平鉆進(jìn)法已經(jīng)成為市政管網(wǎng)施工的重要技術(shù)之一，為了切實(shí)提高鉆進(jìn)效果，工作人員就必須保證鉆頭質(zhì)量過硬，所以在鉆進(jìn)法應(yīng)用過程中，工作人員一定要精準(zhǔn)控制鉆頭尺度，確保其能夠適合當(dāng)前的地質(zhì)條件，達(dá)到高效靈活施工的目的。

5.2 對(duì)鉆液的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)規(guī)范

在市政管網(wǎng)施工之前，技術(shù)人員必須要對(duì)施工區(qū)域的地質(zhì)條件進(jìn)行全面勘察，并依據(jù)勘察結(jié)果選用更為適宜的施工技術(shù)，不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)需要利用不同的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，而鉆液作為鉆頭的有效保護(hù)，所以在應(yīng)用過程中必須要求技術(shù)人員能夠明確鉆液的用量和類型，從源頭上保證鉆頭的鉆入效果。

5.3 嚴(yán)格控制作業(yè)精度

在市政管網(wǎng)工程施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)管線交叉或者重疊的情況，所以要求技術(shù)人員必須能夠?qū)Ψ情_挖技術(shù)的作業(yè)精度進(jìn)行嚴(yán)格控制，確?？孜痪珳?zhǔn)，避免因施工誤差而對(duì)其他管線造成干擾。

6 非開挖技術(shù)在應(yīng)用過程中存在的困境分析

6.1 不具備明確的施工標(biāo)準(zhǔn)

雖然在一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家非開挖施工技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，同時(shí)也具備了完善的施工標(biāo)準(zhǔn)和施工要求，但是在我國(guó)非開挖施工技術(shù)尚屬于探索階段，仍舊缺乏明確的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，在應(yīng)用過程中多以民間協(xié)會(huì)私自制定的規(guī)程為指導(dǎo)，不僅缺乏一定的權(quán)威性，同時(shí)也無法發(fā)揮出技術(shù)的最大價(jià)值，導(dǎo)致我國(guó)非開挖施工技術(shù)在應(yīng)用過程中沒有足夠的技術(shù)后盾做支撐，限制了技術(shù)的應(yīng)用和推廣。

6.2 可觀察性差

雖然非開挖施工技術(shù)具有一系列應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能夠有效解決明挖技術(shù)的應(yīng)用缺陷，但是在施工過程中可觀察性差，技術(shù)人員無法用肉眼分辨施工質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)要求，需要借助其他精密儀器進(jìn)行勘測(cè)，并且對(duì)儀器的精度較高，受技術(shù)制約影響較大。

6.3 存在一定的建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)

因?yàn)榉情_挖技術(shù)具有較差的可觀察性，所以一旦決策失誤，將很可能導(dǎo)致在施工過程中引發(fā)漏氣和斷電等嚴(yán)重后果，嚴(yán)重時(shí)甚至引起周邊的建筑物和道路坍塌，這會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅。所以很多施工單位為了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)采用傳統(tǒng)的明挖施工方法，這也對(duì)新技術(shù)的推廣和應(yīng)用帶來了一定不利影響。

7 結(jié)語

綜上所述，將非開挖技術(shù)應(yīng)用在市政管網(wǎng)工程施工過程中，是施工技術(shù)的改革和創(chuàng)新，也是我國(guó)市政管網(wǎng)工程施工的極大進(jìn)步。雖然非開挖施工技術(shù)有著十分顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可有效提高市政工程的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，但是技術(shù)在應(yīng)用過程中也不可避免的存在著一些應(yīng)用局限，要求技術(shù)人員必須能夠結(jié)合我國(guó)市政管網(wǎng)工程的實(shí)際情況，選擇適合的施工技術(shù)并對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行改革和創(chuàng)新，以此為基礎(chǔ)推動(dòng)我國(guó)市政管網(wǎng)工程建設(shè)的順利發(fā)展。