市政工程施工中地下管線的施工技術分析

李春森

北京鐵研建設監(jiān)理有限責任公司 北京 102600

市政工程作為城市建設的重要組成部分，其施工過程中地下管線的布設和維護是至關重要的環(huán)節(jié)。然而，由于地下管線的復雜性和特殊性，施工過程中常常面臨著一系列的挑戰(zhàn)和問題。因此，深入研究地下管線施工技術，探索有效的解決方案，對于提高市政工程施工的質量和效率具有重要意義。相關部門應該不斷學習和創(chuàng)新市政工程施工中地下管線的施工技術，提高施工質量和效率。

1 背景和重要性

市政工程是城市建設的重要組成部分，而地下管線的施工技術在市政工程中扮演著至關重要的角色。地下管線用于供水、排水、天然氣、電力等基礎設施的傳輸，其施工質量和效率直接影響到城市的正常運行和居民生活質量。然而，傳統(tǒng)的地下管線施工方法存在一系列問題，包括施工周期長、成本高、對周邊環(huán)境的不良影響等。

在傳統(tǒng)施工方法中，地下管線的布設通常需要進行大量的開挖和回填工作，不僅耗時耗力，還容易導致地表沉陷和環(huán)境污染。此外，管線施工過程中的質量控制和管線保護也是面臨的挑戰(zhàn)。因此，研究和應用先進的地下管線施工技術具有重要的現實意義和深遠的發(fā)展前景。

通過深入研究和應用先進的地下管線施工技術，可以有效解決傳統(tǒng)方法存在的問題，提高施工質量和效率。先進的施工技術，如橫向無擾施工技術、半開挖施工技術、盾構施工技術等，能夠減少對地表的破壞和對周邊環(huán)境的干擾，縮短施工周期，降低施工成本，提高工程的可持續(xù)性。

此外，隨著城市的不斷發(fā)展和更新，地下管線的維護和修復也成為一個重要問題。在市政工程施工中，對于老化管線的更換和損壞管線的修復，需要采用先進的管線維護技術，如無開挖修復技術、光纖監(jiān)測技術等，以確保管線的長期穩(wěn)定運行和安全性[1]。

總之，研究和應用先進的地下管線施工技術對于改善市政工程施工質量、提高施工效率、保護環(huán)境以及確保管線長期運行具有重要意義。通過不斷探索創(chuàng)新，加強理論研究和實踐應用，可以推動地下管線施工技術的進步與發(fā)展，為城市建設提供可持續(xù)的基礎設施支持。

2 挑戰(zhàn)和問題

在市政工程施工中，地下管線施工面臨著一系列挑戰(zhàn)和問題，需要克服并解決，以確保施工質量和工程安全。

首先，地下管線的布設面臨地下空間有限和地質條件復雜等困難。城市地下空間通常被其他基礎設施、地下設備和地質構造所占據，給地下管線的布設帶來了限制。此外，地質條件的復雜性，如土質的差異、地下水位的高低變化以及地下巖石層的存在，也增加了管線布設的難度和風險。

其次，管線施工過程中需要確保施工質量，防止損壞和泄漏的發(fā)生。地下管線施工需要保證管線的精確布設、連接牢固以及管道材料的質量可靠。然而，由于施工過程中存在的挖掘、鋪設和回填等環(huán)節(jié)，管線容易受到機械損傷、外力影響或施工質量不達標等因素的影響，導致管道的破裂、漏水或失效等問題。

此外，管線維護和修復也是施工過程中需要重點關注的問題。地下管線作為城市基礎設施的重要組成部分，其長期的運行和使用過程中難免會出現老化、損壞或故障等情況，需要及時進行維護和修復。然而，傳統(tǒng)的維護和修復方法往往需要開挖地面或破壞地面結構，不僅增加了成本和工期，也對周圍環(huán)境和交通造成了不便。

因此，針對這些挑戰(zhàn)和問題，需要不斷研究和應用先進的地下管線施工技術。例如，采用無開挖技術，如水平定向鉆穿技術、盾構技術等，可以減少地面破壞和對周邊環(huán)境的干擾；引入智能監(jiān)測和檢測技術，如光纖傳感技術、無損檢測技術等，可以實時監(jiān)測管線狀態(tài)和預警潛在問題；應用新型管道材料和防腐保護技術，可以提高管線的耐久性和抗腐蝕性，減少維護和修復工作的頻率[2]。

總之，地下管線施工中面臨的挑戰(zhàn)和問題需要通過引入先進的技術和方法得到解決。只有不斷創(chuàng)新和改進施工技術，克服困難，確保施工質量和工程安全，才能推動市政工程的可持續(xù)發(fā)展和城市建設的良好運行。

3 市政工程施工中地下管線的施工技術應用路徑

3.1 工程實況

本文選取了某市政工程項目作為案例，以展示地下管線施工技術的應用和效果。該項目是位于城市核心區(qū)的一條新建供水管線工程，總長度約為10公里。

該市政工程項目地理環(huán)境復雜，包括市區(qū)道路、人行道、地下管線、建筑物等因素的存在。其中，該項目穿越了多個道路交叉口和繁忙的市區(qū)路段，地下空間有限，周圍環(huán)境密集。地質條件方面，該地區(qū)主要由粘土、砂土和礫石等不同土質組成，存在一定的地下水位和地下巖石層[3]。

3.2 市政工程施工中地下管線的施工技術應用路徑及其效果

在該市政工程項目中，為了應對地理環(huán)境復雜、空間有限等挑戰(zhàn)，采取了一系列地下管線施工技術措施，并取得了顯著的效果。

該市政工程項目涉及的地下管線主要包括供水管道和閥門系統(tǒng)。供水管道采用了高密度聚乙烯（HDPE）管材，具有耐腐蝕、高強度和長壽命的特點。管道的直徑在150毫米至400毫米之間，根據實際需求進行了分段布設，其中部分段落采用了曲線布置，以適應道路和建筑物的布局。

在施工過程中，針對該工程概況中的復雜情況和限制因素，采用了先進的地下管線施工技術。其中，水平定向鉆穿技術被廣泛應用于穿越道路交叉口和人行道的管線段，以避免地面開挖和交通中斷。盾構技術則用于在地質條件復雜的地段進行管線的推進和隧道開挖，確保施工的安全性和穩(wěn)定性。

根據工程實況可以看出，該市政工程項目在施工過程中面臨著地理環(huán)境復雜、空間有限、交通干擾等挑戰(zhàn)。但通過采用先進的地下管線施工技術，如水平定向鉆穿技術和盾構技術，成功地克服了這些問題，實現了供水管線的順利布設和施工。該案例將有助于進一步分析地下管線施工技術的應用效果和可行性評估。

3.2.1 水平定向鉆穿技術應用路徑及效果

在管線布設方案中，針對地下空間有限和道路交叉口等限制條件，采用了水平定向鉆穿技術作為解決方案。該技術通過在地下進行鉆孔并進行精確的導向控制，使得管線能夠在地下水平穿越，避免了傳統(tǒng)的地面開挖和交通中斷的問題。

首先，在進行水平定向鉆穿前，需要進行詳細的路徑規(guī)劃。通過研究地質勘測數據、地下管線分布圖和現場勘測，確定最佳的鉆孔路徑，考慮到地下障礙物、地下水位以及周圍建筑物等因素，確保鉆孔的準確性和安全性。其次，選擇適用的水平定向鉆機和鉆頭，根據具體的工程要求進行合理的參數設置，包括鉆孔直徑、鉆孔速度、推進力等。通過合理的設備選擇和工藝控制，保證鉆孔的穩(wěn)定性和精確性，減少鉆孔誤差和偏離路徑的風險。

此外，在鉆孔過程中，借助導向控制系統(tǒng)對鉆頭進行準確的導向控制。這包括使用激光、地磁、慣性導航等技術，實時監(jiān)測和調整鉆頭的位置和方向，確保鉆孔路徑與設計要求一致。同時，通過與地面上的引導設備進行通信和數據傳輸，實現準確的鉆孔導向。

水平定向鉆穿技術作為地下管線施工的重要措施，有效縮短了施工周期，降低了對周圍環(huán)境和交通的影響，并提高了施工的準確性和安全性。在市政工程中的應用具有重要的意義和廣闊的發(fā)展前景。

首先，相比傳統(tǒng)的地面開挖施工方式，水平定向鉆穿技術大大減少了施工時間。避免了道路封閉和交通中斷，減少了施工期間對周圍道路和行人的影響，提高了施工效率。其次，由于不需要大面積的地面開挖，水平定向鉆穿技術減少了土地破壞和土壤污染的風險，對周圍環(huán)境的影響較小。尤其對于繁忙的城市核心區(qū)域，減少了噪音、粉塵和交通堵塞等不利因素，保護了市民的生活質量。此外，通過精確的鉆孔路徑規(guī)劃和導向控制，水平定向鉆穿技術能夠確保管線的準確布設和安全施工。減少了誤差和偏離路徑的風險，降低了管線損壞和事故的發(fā)生概率。

3.2.2 盾構技術應用路徑及效果

在施工工藝上，針對地質條件復雜的地段，采用了盾構技術作為解決方案。盾構技術是一種專門用于地下隧道施工的先進工藝，通過盾構機在地下進行隧道的挖掘，并同時進行管道的推進，保證了施工的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

首先，根據具體的地質條件和工程要求，選擇適合的盾構機型號。不同類型的盾構機適用于不同地質環(huán)境，如硬巖盾構機、土壓平衡盾構機和泥水平衡盾構機等。選擇合適的盾構機能夠更好地應對地質層的變化和地下水的影響。其次，根據地質勘測數據和實際情況，合理調整盾構機的推進速度、推進壓力和土壓平衡等施工參數。通過精確的參數控制，保證盾構機在挖掘過程中對地質層的適應性和穩(wěn)定性，減少地下水和土體的侵入，保證隧道和管道的質量和密封性。

此外，配備有效的監(jiān)測和控制系統(tǒng)，實時監(jiān)測盾構機的運行狀態(tài)、地下水位、土體變形等參數。通過監(jiān)測數據的分析和反饋，及時調整施工參數，確保施工過程的安全性和準確性。

通過采用盾構技術作為地下管線施工的重要措施，有效應對了地質條件復雜的挑戰(zhàn)，保證了施工的連續(xù)性和穩(wěn)定性，提高了管道的質量和密封性，降低了管道損壞和泄漏的風險。在市政工程中的應用具有重要的意義和廣闊的發(fā)展前景。

第一，盾構技術可以實現隧道和管道的同時施工，保證了施工的連續(xù)性和穩(wěn)定性。盾構機在地下挖掘過程中，通過對土體的控制和支護，減少了地表沉陷和管道變形的風險，確保了施工的質量和安全性。第二，盾構機的靈活性和適應性能夠有效應對地質層的變化。通過根據實際地質條件調整施工參數，盾構機可以應對不同地質層的挖掘和推進，避免了地質災害的發(fā)生，降低了管道損壞和泄漏的風險。第三，盾構技術能夠保證管道的質量和密封性。在施工過程中，盾構機可以精確控制管道的布設位置和傾斜角度，確保管道的準確連接和密封性。這對于液體和氣體管道的安全運行至關重要，減少了管道泄漏和損壞帶來的安全隱患。

3.2.3 高密度聚乙烯（HDPE）管材應用路徑及效果

此外，在地下管線施工中，材料選擇是關鍵的一環(huán)。為解決供水管道的材料選擇問題，該工程采用了高密度聚乙烯（HDPE）管材作為主要材料。

首先，HDPE管材具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，可以有效抵抗酸堿等化學物質的侵蝕，延長管道的使用壽命。這對于供水管道來說至關重要，因為水中常含有不同程度的化學物質。其次，HDPE管材具有較高的強度和剛度，能夠承受較大的壓力和負荷，確保管道在運行過程中的穩(wěn)定性和安全性。這對于長距離輸送水源以及應對突發(fā)壓力變化具有重要意義。此外，HDPE管材具有優(yōu)異的耐久性和抗老化能力，可以長期保持穩(wěn)定的性能。其預期使用壽命通?？蛇_50年以上，減少了管道的更換和維修頻率，降低了維護成本。

在管道材料選擇和連接工藝方面，該項目采取了精確的控制措施。包括管道材料選擇、連接工藝控制。通過嚴格的材料篩選和測試，選擇符合標準的高質量HDPE管材。確保管道材料的質量穩(wěn)定性和符合工程要求；采用專業(yè)的焊接工藝，如熱熔連接技術，確保管道連接部位的密封性和可靠性。焊接工藝的準確控制能夠避免漏水和管道連接松動的問題。

通過采用HDPE管材作為供水管道的主要材料，該工程在地下管線施工中取得了顯著的成效，提高了管道的穩(wěn)定性、密封性，降低了維護和修復成本，并延長了管道的使用壽命。

首先，HDPE管材的高強度和優(yōu)良的連接工藝保證了管道的穩(wěn)定性和密封性。管道在使用過程中不易發(fā)生破裂和滲漏，確保了供水的連續(xù)性和質量。其次，HDPE管材的耐腐蝕性和長壽命減少了管道的維護和修復需求。相比傳統(tǒng)材料，HDPE管道具有更長的使用壽命和更低的維護成本。此外，HDPE管材的優(yōu)異性能和穩(wěn)定連接工藝提高了管道的使用壽命和可靠性。這對于城市供水管網的長期運行和發(fā)展具有重要意義。

通過以上采用的地下管線施工技術措施，相比傳統(tǒng)施工方法，該市政工程項目在實際施工中取得了顯著的效果。

在施工周期方面，采用水平定向鉆穿技術和盾構技術相比傳統(tǒng)的地面開挖施工方式，顯著縮短了施工周期。以一個具體的區(qū)段為例，傳統(tǒng)地面開挖需要耗時4個月完成施工，而采用水平定向鉆穿技術和盾構技術的方案僅需2個月完成施工。這使得工程進度得到大幅提升，項目能夠提前交付使用。

在工程質量方面，精確的鉆孔和盾構施工保證了管線的準確布設和穩(wěn)定性，有效降低了管道的損壞和泄漏風險。在施工過程中，通過精密的導向控制和材料選擇，成功避免了管道的錯位和位移問題。相比傳統(tǒng)施工方式，管道的安裝質量更高，管道系統(tǒng)的穩(wěn)定性和密封性得到明顯改善。

在環(huán)境影響方面，通過減少地面開挖和交通中斷，該項目成功保護了周圍環(huán)境和市區(qū)交通的正常運行。傳統(tǒng)的地面開挖施工方式常常引發(fā)噪音、空氣污染和交通擁堵等問題，而采用地下施工技術的方案有效減少了這些不良影響。周邊居民和商業(yè)活動受到的干擾明顯減少，市區(qū)交通流暢性得到改善。

總之，通過采用水平定向鉆穿技術、盾構技術和合適的材料選擇，該市政工程項目在施工周期、工程質量和環(huán)境影響方面取得了顯著的效果。這些實際效果驗證了這些技術在市政工程中的可行性和有效性，并為類似工程項目的實施提供了有價值的經驗和參考。

4 結束語

綜上所述，研究和應用先進的地下管線施工技術對于改善市政工程施工質量、提高施工效率、保護環(huán)境以及確保管線長期運行具有重要意義。然而，地下管線施工技術仍然面臨著一些挑戰(zhàn)和難題，需要進一步深入研究和探索。未來，相關部門應該加強理論研究，推動創(chuàng)新技術的應用，并注重實踐經驗的總結和分享，以推動市政工程施工技術的不斷發(fā)展和進步。