市政給水排水不開槽設(shè)計及施工技術(shù)的應(yīng)用

李 韜

（甘肅現(xiàn)代環(huán)境工程有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730207）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國城市化進(jìn)程加深，城市基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)增加和完善。市政工程施工的關(guān)鍵要素就是找尋居民生活需求和城市發(fā)展需求之間的平衡點，市政給水排水管道施工的設(shè)計和施工質(zhì)量直接影響著人們的生活質(zhì)量。在市政給水排水工程建設(shè)的過程中經(jīng)常會涉及到一些問題，比如管道需要穿越河、建筑物或者公路等等，由此使得給排水工程的質(zhì)量處于不理想的狀態(tài)，要想規(guī)避這樣的風(fēng)險，可以巧妙地將管道不開槽技術(shù)方案融入其中，這樣不會對于障礙物造成損傷，施工空間也比較理想，施工人員可以迅速完成施工任務(wù)。從這個角度來看，對于給排水工程中不開槽設(shè)計的問題進(jìn)行探討，是施工管理中的重要議題。

1 市政給水排水管道不開槽技術(shù)優(yōu)勢分析

市政給水排水管道不開槽設(shè)計指的是在進(jìn)行給水排水管道施工的時候不需要對給水排水管道沿線進(jìn)行全線的挖掘，而是通過對管線沿線地面下的多個點位進(jìn)行定點挖掘，從而形成管道，并借由對定點的挖掘完成對管道的修復(fù)、檢測、更替以及鋪設(shè)等方面的施工需求。通常給水排水管道不開槽技術(shù)包括頂管法、夯管法、盾構(gòu)法以及淺埋暗挖法等。需要注意的是，給水排水管道不開槽施工技術(shù)通常適用于非巖性的土層。在市政給水排水管道施工的過程中，如果施工現(xiàn)場條件較復(fù)雜時，如需要穿越河流建筑物以及公路等障礙物或是在城市主干道進(jìn)行施工，無法對道路交通進(jìn)行中斷和阻礙的情況下，通常采用給水排水管道不開槽施工方法。通過與開槽施工技術(shù)進(jìn)行比對和分析，可以得出給水排水管道不開槽技術(shù)的優(yōu)勢主要有：其一，可以在短時間內(nèi)完成施工任務(wù)。該技術(shù)的使用，往往不需要去考慮環(huán)境因素，可以很快進(jìn)入到施工狀態(tài)，施工人員往往經(jīng)過簡單的學(xué)習(xí)，就可以掌握，因此可以保證此環(huán)節(jié)的施工效率處于比較理想的狀態(tài)。其二是市政給水排水管道不開槽技術(shù)施工對環(huán)境的影響較少，由于不開槽技術(shù)是指對給水排水管道沿線地面下的多個點位進(jìn)行定點挖掘從而形成管道的方式，所以不會出現(xiàn)全斷面開挖的情況，給水排水管道也不會露出地面，整個施工過程中的噪音比較小，產(chǎn)生的粉塵也比較少。其三是不開槽施工技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)效益高的特點。由于不開槽施工不需要對管線沿線的地面進(jìn)行全面開挖，因此，對道路中所包含的其他管線破壞程度較小，整個施工過程中所占用的施工占地也較小，在施工過程中，無論是地面管線，還是障礙物，都不會對于施工過程產(chǎn)生影響，由此在此板塊的投入比較少，工程的成本控制進(jìn)入到理想的格局，整體工程效益也會更好地呈現(xiàn)出來。其四，給水排水管道不開槽施工工藝具有較高的施工安全性優(yōu)勢，采用不開槽施工工藝可以有效避免深基坑施工，在地面上也可以完成管道的焊接工作，在施工過程中不受季節(jié)天氣等方面的影響，在一定程度上可以提高施工安全性。

2 市政給水排水管道的不開槽設(shè)計分析

2.1 不開槽管道技術(shù)方法

不開槽技術(shù)方法應(yīng)用相較多的方法主要有盾構(gòu)法、夯管法、頂管法以及淺埋暗挖法等。

2.2 給水排水管道設(shè)計原則

市政給水排水管道系統(tǒng)的設(shè)計和施工是現(xiàn)代化城市的關(guān)鍵市政基礎(chǔ)設(shè)施。市政給水排水管道系統(tǒng)的設(shè)計也是保障居民正常用水和高質(zhì)量用水的關(guān)鍵要素，同時也是城市排澇、防洪和水污染防治的主要工程。市政給水排水管道系統(tǒng)的作用是為居民生活和生產(chǎn)供應(yīng)水，并對城市產(chǎn)生的工業(yè)廢水、生活污水以及雨雪降水等進(jìn)行收集和輸送。

基于以上市政給水排水管道設(shè)計的作用，需要設(shè)計人員在對給水排水管道進(jìn)行設(shè)計的時候，掌握充分且精確的勘察資料，并依托于系統(tǒng)性工程的施工維度，對當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)實情況進(jìn)行考察和了解。充分考慮到社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境保護(hù)以及現(xiàn)階段的工程技術(shù)等方面的因素，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況對給水排水管道進(jìn)行設(shè)計并制作市政給水排水管道設(shè)計方案。另外，在設(shè)計的過程中要充分考慮到施工方案的可實施性和可操作性，以起到設(shè)計切實指導(dǎo)工程施工的作用。在設(shè)計人員在進(jìn)行施工設(shè)計的時候，需要遵循以下三點基本原則。其一是清晰原則，設(shè)計人員在對市政給水排水管道設(shè)計前需要對現(xiàn)場進(jìn)行勘察，掌握施工地點的水文地質(zhì)及周邊環(huán)境的情況，并對管道進(jìn)行正確合理的設(shè)計，切實控制好施工管道與已有管線之間的關(guān)系。其二是遠(yuǎn)近期綜合原則，設(shè)計人員在對市政給水排水管道設(shè)計的時候，需要對城市氣候環(huán)境進(jìn)行掌握，即城市降雨量、城市的最大排水量以及需水量等方面進(jìn)行預(yù)計。要求市政給水排水管線在滿足未來提升排水管線需求的同時，還要滿足現(xiàn)階段城市發(fā)展的需要，做到管線設(shè)計合理。其三，地下排水管線先行原則，在進(jìn)行市政管線規(guī)劃設(shè)計時，設(shè)計人員需要將設(shè)計重點放在地下排水管線上。需要盡量避免與地下管線的沖突，堅持節(jié)約成本、能源和減少工程量的設(shè)計原則。

2.3 給水排水管道系統(tǒng)設(shè)計要點

2.3.1 給水管理系統(tǒng)設(shè)計要點

市政給水管道系統(tǒng)設(shè)計需要與市政總體發(fā)展規(guī)劃保持一致，在進(jìn)行市政給水管理系統(tǒng)設(shè)計時，需要注意以下三個方面的問題。首先，在進(jìn)行給水系統(tǒng)設(shè)計的過程中，需要保證具有可擴(kuò)充性，為以后的改擴(kuò)建工作留出充足的施工空間和條件，以提高給水管道系統(tǒng)的可操作性。其次，輸水管線路的設(shè)計需要保證水的安全使用，盡量沿著路面鋪設(shè)，這樣可以減少管道施工的困難程度，盡量選擇重力流動的方式輸送水，也可以設(shè)計兩條管路進(jìn)行水傳輸，這樣可以保證水的平穩(wěn)供應(yīng)。最后是干管線路設(shè)計，通常設(shè)計在海拔較高，需保證管線科學(xué)布設(shè)，配有閘閥等安全設(shè)施。

2.3.2 排水管線系統(tǒng)設(shè)計要點

在進(jìn)行排水管道系統(tǒng)設(shè)計時，需要注意以下四點：第一，排水管道系統(tǒng)設(shè)計需符合市政總體規(guī)劃要求，在設(shè)計排水管道系統(tǒng)時，應(yīng)保證系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，并預(yù)留相應(yīng)的施工空間和條件。第二，布設(shè)排水系統(tǒng)時需注意管路走向，需與地勢高低走向相符，順坡排水。其次在設(shè)計管線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，管線直徑需與小區(qū)整體施工方案、街巷規(guī)劃一致。再次，需要對管道網(wǎng)絡(luò)的密度進(jìn)行針對化的設(shè)計，最大程度地縮短排水線路，節(jié)約施工成本。另外，廢水和雨水的排放不要全部集中在一處，但也要盡量保證不太分散。排水管道的設(shè)計需要盡量避免穿越不宜通過的建筑物或者是地帶。最后，廢水截流管道需要盡量在水體周邊或是河流岸邊。第三，排水出路的設(shè)計。通常以天然的排水體系或是已建設(shè)完成的排水干線作為廢水和降水的排放渠道。在進(jìn)行排水管道設(shè)計的時候，需要保證水流速度和距離，確保廢水和降水的順暢排出。對匯水面積的劃分和設(shè)計需要根據(jù)地形，并需要根據(jù)街道的建設(shè)謀劃亦或是小區(qū)的整體規(guī)劃情況對降水和廢水的匯水面積進(jìn)行劃分設(shè)計。需要注意的是，廢水和降水的匯水面積不可以太大，匯水面積的形狀盡量與地形的走勢相同。

3 市政給水排水管道不開槽施工技術(shù)要點

3.1 頂管法施工技術(shù)

3.1.1 施工概述

頂管法施工的基本原理是先在工作坑內(nèi)安裝液壓千斤頂并設(shè)置支座，借助管道間的中繼間和主頂油缸等方面的推力把掘進(jìn)機(jī)或是工具管從工作坑內(nèi)穿過土層推到接收坑內(nèi)，與此同時，在掘進(jìn)機(jī)或是工具管的后面將預(yù)制的管段頂入到地層，采用一邊頂進(jìn)、一邊開挖地層的方式將管段接長。

3.1.2 施工要點

在頂管法施工的過程中需要加強對基坑維護(hù)形狀改變情況和位置移動情況的監(jiān)視，如果以上兩個方面超出了規(guī)定范圍，就需要采用科學(xué)的管控方式對頂管法施工過程中基坑維護(hù)形變、位置移動等情況加強監(jiān)控。如果基坑的等級為Ⅰ級，則表面低層的偏離程度應(yīng)在0.15%以下或30 mm 以下，圍護(hù)方面的位移幅度應(yīng)在0.2%以下或30 mm 以下。

3.1.3 應(yīng)用條件

在市政給水排水管道技術(shù)選取的時候，需要考慮到項目設(shè)計的規(guī)定、項目周邊的環(huán)境以及作業(yè)現(xiàn)場狀況、項目水文地質(zhì)狀況，并通過施工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)成本等方面的綜合對比后且需要達(dá)成以下要求時才可以使用頂管法進(jìn)行施工。一是在使用敞開式頂管機(jī)時，要求地下水位下降到管子下面約50 cm 的位置，并在頂管管子處采取避免水流倒灌的科學(xué)措施。二是當(dāng)周圍環(huán)境需要對底層形狀變化進(jìn)行調(diào)整控制或無降水條件時需要采用密閉的土壓平衡或泥水平衡頂管機(jī)作業(yè)。其三在進(jìn)行頂管法施工的時候，如果是需要經(jīng)過公路、鐵道以及防汛墻等設(shè)施時，需要制定科學(xué)的保護(hù)方案，應(yīng)按照作業(yè)方式、水文地質(zhì)情況以及項目設(shè)計等方面的因素，對管道線路周邊構(gòu)筑物等運用土體增固等保護(hù)措施。四是針對底層形狀變化無要求且作業(yè)要求與頂力要求一致的金屬材質(zhì)管材，可采用一次頂進(jìn)的施工方法，管材直徑較小。

3.2 盾構(gòu)法施工技術(shù)

3.2.1 施工概述

盾構(gòu)施工法指的是使用大型的盾構(gòu)機(jī)械對管道進(jìn)行暗挖施工，目前主要是有土壓式盾構(gòu)和泥水式盾構(gòu)兩種。盾構(gòu)法施工的優(yōu)勢是機(jī)械化程度相對較高，隧道形狀準(zhǔn)確，對地面結(jié)構(gòu)的影響最小，施工人員的安全性較高，勞動強度較低，施工進(jìn)度較快，效率較高。另外，盾構(gòu)施工法對環(huán)境的影響較少，可以保證地下水位。盾構(gòu)施工法的施工順序是先對工作基坑進(jìn)行挖掘，進(jìn)行設(shè)備安裝，挖掘后確定線形，并進(jìn)行襯砌和注漿。

3.2.2 施工要點

在施工的時候首先要穩(wěn)定開挖面、盾構(gòu)方向和位置、土壓排土量、襯砌、注漿壓力、注漿量以及漿液特性等方面。其次，如果是使用土壓式盾構(gòu)，則需要注意土的塑流化改善；如果是選擇泥水式盾構(gòu)的方式，則需要注重泥漿的功能。另外，需要注意水土的流失情況，盾構(gòu)襯砌與周圍的土體有摩擦的情況，則需要盾構(gòu)的方向和糾偏修正，并對注漿量、注漿速度以及注漿壓力進(jìn)行控制。盾構(gòu)的挖掘應(yīng)該盡量避免對周圍地層的擾動，從而確保開挖面的穩(wěn)定。最后，工人的職業(yè)病需要注意防護(hù)，如揚塵的防護(hù)、防震的防護(hù)、噪音的防護(hù)等措施。

3.2.3 應(yīng)用條件

盾構(gòu)法施工技術(shù)的應(yīng)用條件需要根據(jù)項目的要求，如管道的長度、管道所埋深度以及管道的直徑，另外，還需要結(jié)合項目的水文地質(zhì)情況、周邊環(huán)境安全以及運用環(huán)境等因素，在綜合考量和選擇盾構(gòu)機(jī)的型號，與此同時，還需要充分考慮到排水管道的長度、埋深以及外徑等方面的參數(shù)，通過對施工技術(shù)和經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行綜合對比后進(jìn)行選擇，通常情況下盾構(gòu)法作業(yè)主要使用在給排水主干管道的項目工程項目上，主干管道的半徑通常在1 500 mm 以上。

3.3 淺埋暗挖法施工技術(shù)

3.3.1 施工概述

淺埋暗挖法通常是在距離地表較近的地下進(jìn)行施工的方法。通常是在盾構(gòu)法和明挖法不適用的條件下采取淺埋暗挖法。首先將小導(dǎo)管打入到地層，再注入化學(xué)漿液或是水泥對地層進(jìn)行加固，再通過短進(jìn)尺進(jìn)行挖掘，一般每個循環(huán)在1 m 左右做初期支護(hù)，隨后做防水層，最后完成二次襯砌。

3.3.2 施工要點

在采用淺埋暗挖法進(jìn)行施工的時候，需要注意初期支護(hù)鋼拱架的安裝以及二筑模時外界因素對混凝土的影響，并且需要對圍巖進(jìn)行加固。另外需要注意的是，該施工方式需要及時排水，確保施工的正常進(jìn)行。

3.3.3 應(yīng)用條件

淺埋暗挖法是在城市交通相較繁雜路段施工的較優(yōu)選擇。

3.4 夯管法施工技術(shù)

3.4.1 施工概述

夯管法是采用夯管錘進(jìn)行施工的方法，以壓縮的空氣或是液壓油為動力，將待鋪設(shè)的鋼管沿預(yù)定線路夯入地層，在管道到達(dá)指定位置后，排出管中土芯。

3.4.2 施工要點

夯管法需要采取支護(hù)措施，以確保施工安全。其次，需要注意導(dǎo)軌的安裝及擺放位置，以提高夯管的精度。最后，在夯管施工的過程中需要降低施工暫停時間，避免造成管道外壁與土層之間的摩擦力增加等情況。

3.4.3 應(yīng)用條件

夯管法適用于較窄的地下管道施工，另外需要注意的是夯管錘的錘擊力需要根據(jù)鋼管力學(xué)性能、管道長度和管徑等方面的因素進(jìn)行確定。

4 結(jié)束語

市政給水排水管道不開槽設(shè)計及其施工技術(shù)的應(yīng)用能夠最大程度地保證城市交通的正常運行，還可以有效降低施工成本，提高施工質(zhì)量。在進(jìn)行市政給水排水管道不開槽設(shè)計和施工的過程中需要考量各種因素，并基于工程項目的實際條件，進(jìn)行科學(xué)的編制施工方案，確保施工作業(yè)的質(zhì)與效，促進(jìn)市政給排水系統(tǒng)建設(shè)的完善和提升。