非開(kāi)挖技術(shù)在市政給排水工程中的應(yīng)用

王琨 劉逸夫

摘要：市政給排水管道工程需要消耗大量人力、財(cái)力及物力，且施工周期較長(zhǎng)。若采用開(kāi)挖式施工，則會(huì)影響施工區(qū)域內(nèi)的交通及商業(yè)活動(dòng)，并且還會(huì)對(duì)周圍居民造成一定的影響。而非開(kāi)挖施工技術(shù)秉承不開(kāi)挖或者少開(kāi)挖的原則，完成市政管道鋪設(shè)、替換或者維修工作，極為便利，不會(huì)產(chǎn)生較大不良影響。此外，采用非開(kāi)挖施工技術(shù)不會(huì)對(duì)上部土層造成影響，可對(duì)地下管道形成一定的防護(hù)，延長(zhǎng)市政管道使用壽命。

關(guān)鍵詞：非開(kāi)挖技術(shù);市政給排水;應(yīng)用

1非開(kāi)挖技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

非開(kāi)挖技術(shù)是指在不挖開(kāi)地面或在極小程度破壞地表的情況下，利用多種巖土鉆掘設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備，通過(guò)定向、定點(diǎn)鉆探的方式全程實(shí)行地下作業(yè)的管線施工技術(shù)，在給排水工程中，通過(guò)將內(nèi)襯件安置在現(xiàn)有管道內(nèi)，將內(nèi)襯件作為主要基礎(chǔ)，進(jìn)而實(shí)施管道維修和施工。非開(kāi)挖施工技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)

1.1施工成本低

非開(kāi)挖施工技術(shù)不需要開(kāi)挖地面，因此，施工區(qū)域內(nèi)的居民不需要搬遷或拆除施工區(qū)域內(nèi)的建筑，可有效減免征地搬遷費(fèi)用，采用非開(kāi)挖施工技術(shù)可縮減管線尺寸，節(jié)省管線成本。同時(shí)還可節(jié)省部分人工費(fèi)用、地面修復(fù)費(fèi)用，同等條件下，采用非開(kāi)挖施工技術(shù)的成本費(fèi)用要明顯低于開(kāi)挖施工，并且管道直徑越大、埋深越大時(shí)成本優(yōu)勢(shì)越明顯。

1.2社會(huì)效益良好

城市建筑密集，市政管道施工若采用開(kāi)挖施工技術(shù)，則需對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的道路交通進(jìn)行部分封閉，造成一定的交通擁堵，同時(shí)受施工場(chǎng)地的限制，周圍的商業(yè)活動(dòng)和環(huán)境均會(huì)受到影響，并且周邊居民的日常生活也會(huì)受到一定影響。而采用非開(kāi)挖施工技術(shù)可有效避免上述問(wèn)題，對(duì)地面活動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生影響。

1.3提高施工安全性

非開(kāi)挖技術(shù)的廣泛應(yīng)用還大幅提高了施工過(guò)程中的安全性，傳統(tǒng)開(kāi)挖方式挖掘面積大，且一般埋管深度大，容易造成塌方事故，對(duì)施工人員的安全帶來(lái)極大威脅。非開(kāi)挖技術(shù)的推廣需要施工人員提升自身技術(shù)水平，不僅提升了一線人員的專業(yè)素養(yǎng)，且其重點(diǎn)施工的挖掘特點(diǎn)，很大程度上提升了施工人員的安全度。

2非開(kāi)挖技術(shù)的分類

2.1導(dǎo)向鉆進(jìn)

使用具有導(dǎo)向功能的鉆機(jī)及擠壓式鉆頭實(shí)施鉆進(jìn)，其成孔方式主要有濕式成孔與干式成孔。利用斜面鉆頭對(duì)鉆進(jìn)的方向進(jìn)行控制。如果對(duì)鉆桿進(jìn)行同時(shí)給進(jìn)與回轉(zhuǎn)，則斜面將喪失方向性，即進(jìn)行保直鉆進(jìn);如果僅對(duì)鉆桿進(jìn)行給進(jìn)，則斜面上的反力將改變鉆頭旋轉(zhuǎn)方向，即進(jìn)行造斜鉆進(jìn)。此外，在鉆頭中裝有發(fā)射器，能通過(guò)與接收器的配合對(duì)鉆孔軌跡進(jìn)行監(jiān)測(cè)。該方法在小徑管的開(kāi)挖施工中應(yīng)用較多，適用管徑在50～350mm范圍內(nèi)，有效施工長(zhǎng)度在20～400m。要注意的是，該方法不得在礫石層與砂層中使用，因?yàn)樯疃葘⑹艿矫黠@的限制，通常深度不能超過(guò)10m。

2.2頂管施工法

指在地下作業(yè)區(qū)中，利用頂進(jìn)設(shè)備的頂力克服管道和土壤之間產(chǎn)生的摩擦力將管道頂進(jìn)前端土壤中，并將管道中的土壤利用人工或者機(jī)械方式挖出，一節(jié)管道被頂入土壤中后繼續(xù)下一節(jié)管道頂進(jìn)，直到把所有管道從工作坑中推進(jìn)到接收坑內(nèi)。這種方法更多地用于鋪設(shè)中小口徑管道，管道基本為鋼管或鋼筋混凝土管道。頂管施工法又可細(xì)分為對(duì)頂法、后頂法、對(duì)拉法等，可在地下工程施工中根據(jù)工程的要求、特點(diǎn)、相關(guān)規(guī)程等實(shí)際情況采取不同的頂管施工方法。這種方式能大幅減少土方產(chǎn)生，并且節(jié)約施工場(chǎng)地，特別在鋪設(shè)穿越建筑物的管線時(shí)，頂管施工法更為有利。

2.3盾構(gòu)施工法

是指利用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行地下挖掘，在護(hù)盾的保護(hù)下進(jìn)行襯砌和掘進(jìn)工作，進(jìn)而構(gòu)建成隧道的施工方式，由穩(wěn)定開(kāi)挖面、盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)和襯砌三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，主要用在隧道的建設(shè)中。盾構(gòu)施工法的進(jìn)行主要靠旋轉(zhuǎn)推進(jìn)刀盤，通過(guò)盤形滾刀擊破巖石使得一次性建成隧道的施工方式。雖然問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，但在國(guó)內(nèi)外都取得了不小的成效，也因?yàn)槠涓咝?、安全的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在交通水利采礦等行業(yè)中。

3非開(kāi)挖技術(shù)在市政給排水工程中的應(yīng)用

結(jié)合工程案例，對(duì)非開(kāi)挖技術(shù)在鋪設(shè)管道中的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析。某生活社區(qū)內(nèi)需要改造約28m長(zhǎng)的生活污水管道網(wǎng)絡(luò)，將其歸入城市排水系統(tǒng)中，并最大程度減少對(duì)市民日常生活的影響。

3.1設(shè)計(jì)導(dǎo)向孔軌跡

擴(kuò)孔拉管的母線是導(dǎo)向孔，最終會(huì)成為管線孔。重力管對(duì)坡度、深度、角度的要求非常嚴(yán)格，允許存在的偏差小，施工難度大。因此對(duì)于鋪設(shè)給排水管道時(shí)導(dǎo)向孔的設(shè)計(jì)既要考慮土質(zhì)情況，又要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作，確保管線鉆入土層時(shí)有較小角度。

3.2選用管材

根據(jù)設(shè)計(jì)思路和方案選擇HDPE管，這是一種通過(guò)高密度聚乙烯制作的管材，具有較好的經(jīng)濟(jì)性，具體有以下幾種優(yōu)點(diǎn)：用電熔方式完成聚乙烯管道之間的連接，接頭強(qiáng)度甚至比管道本體強(qiáng)度大，更耐拖拉;聚乙烯能在-60℃～60℃溫度內(nèi)安全使用，低溫脆化程度低，冬季施工時(shí)不會(huì)因?yàn)闇囟葐?wèn)題發(fā)生管道破裂情況;HDPE管道能承受多種化學(xué)腐蝕，不會(huì)因?yàn)橥寥乐写嬖诨瘜W(xué)介質(zhì)對(duì)管道進(jìn)行侵蝕，并且不導(dǎo)電，不利于真菌和藻類的生長(zhǎng)，不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間使用發(fā)生腐爛、導(dǎo)電或者生銹現(xiàn)象;根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，HDPE管的耐磨性更強(qiáng)，是鋼管的4倍之多，且管道內(nèi)壁光滑，水流阻力小，加長(zhǎng)了管道的使用壽命;和傳統(tǒng)鋼管或者混凝土管道相比，HDPE管道重量更輕，更方便搬運(yùn)和安裝，降低了對(duì)設(shè)備和人力的要求，大幅度降低安裝成本。

3.3配置泥漿

泥漿選用膨潤(rùn)土泥漿混以少量聚合物而成，聚合物和膨潤(rùn)土與泥漿質(zhì)量的比約為1：50，采用該比例配置的泥漿擁有良好的造壁性能，大幅提升潤(rùn)滑性能，并且沒(méi)有發(fā)生或塌陷的現(xiàn)象。

3.4導(dǎo)向孔施工

控制定向鉆機(jī)鉆進(jìn)向已經(jīng)預(yù)先測(cè)量定位準(zhǔn)確的軸線，用控向儀等設(shè)備在路面上掌握并調(diào)整鉆頭的深度和方向，按照設(shè)計(jì)軸線嚴(yán)格施工，鉆通一條直徑為100mm的圓孔通道，需要鋪設(shè)管道的中心線就是圓孔通道的中心線。施工時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)掌握土壤變化，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，且需要密切關(guān)注鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況，如果出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)即刻停工，確認(rèn)問(wèn)題發(fā)生原因并采取應(yīng)對(duì)措施后再繼續(xù)鉆進(jìn)。完成鉆進(jìn)導(dǎo)向孔后，需要對(duì)其進(jìn)行復(fù)核，保證質(zhì)量。

3.5擴(kuò)孔

回?cái)U(kuò)是在完成導(dǎo)向孔鉆進(jìn)后更換回?cái)U(kuò)鉆頭的再次施工。需要在施工過(guò)程中時(shí)刻保持泥漿量的穩(wěn)定，不定期檢測(cè)泥漿的各項(xiàng)參數(shù)，及時(shí)調(diào)整。并且根據(jù)地層的變化實(shí)時(shí)調(diào)整回?cái)U(kuò)速度，以便及時(shí)排渣。一般在3-5次施工后可完成擴(kuò)孔，用相應(yīng)的擠擴(kuò)式鉆頭完成最后一次擴(kuò)孔，為了保證孔壁的穩(wěn)定

性，在出現(xiàn)較大回拖力和回?cái)U(kuò)扭矩的情況下，可多進(jìn)行一次回?cái)U(kuò)。在施工過(guò)程中，實(shí)時(shí)記錄施工數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)扭矩、軸線角度、鉆進(jìn)時(shí)間等異常情況，應(yīng)立馬停工并檢測(cè)異常原因，采取相應(yīng)措施后繼續(xù)施工。

3.6回拖管材

在回拖管材前應(yīng)對(duì)管材連接情況進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，檢測(cè)其是否按要求對(duì)HDPE管道進(jìn)行電熱熔施工，待焊接點(diǎn)自然冷卻后對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，符合標(biāo)準(zhǔn)后才能進(jìn)行拖管施工。在拖管施工過(guò)程中，應(yīng)實(shí)時(shí)關(guān)注鉆機(jī)扭矩和回拖力的情況，保持高度緊張，保證其平穩(wěn)自然鉆進(jìn)，禁止出現(xiàn)蠻拖情況。且施工應(yīng)一次成型，避免中途停頓增大回拖阻力。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的積累，非開(kāi)挖技術(shù)在應(yīng)用中的眾多優(yōu)勢(shì)取得了業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可，各個(gè)地區(qū)都出臺(tái)了不同的限制施工開(kāi)挖的法律規(guī)定，帶動(dòng)了非開(kāi)挖技術(shù)的高速發(fā)展。在市政工程的給排水工作中，合理采用非開(kāi)挖技術(shù)，其不僅能減少路面開(kāi)挖范圍，保證路面的正常使用，且能大幅節(jié)省施工成本和費(fèi)用，降低施工工程量，增強(qiáng)管道置換效率等。非開(kāi)挖技術(shù)的應(yīng)用對(duì)城市建設(shè)起到了良好積極的作用，對(duì)城市發(fā)展及保護(hù)環(huán)境具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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