非开挖施工技术在市政管道中的应用

熊宝

【摘要】市政工程中管道工程是保障市民正常生活，保障城市功能实现的重要建设，是城市基础设施的重要组成部分。本文简单介绍了非开挖施工技术，然后对非开挖技术在市政管道施工中的具体应用进行探讨。

【关键词】市政管道工程；非开挖技术；顶管施工

1、非开挖技术在市政管道施工中的重要意义

非开挖技术主要是指在原本需要开挖的地方利用岩土钻掘技术进行作业，以不开挖或尽量少开挖的方式进行管道施工的技术。随着社会的发展，人们对于市政工程的要求也在不断提高，传统的市政工程管道施工技术已经不能满足人们要求，这就促使市政管道施工技术必须不断变革，由现阶段的非开挖施工技术逐渐取代了传统的直接开挖施工技术。传统的直接开挖式市政管道施工技术存在占用空间大、影响城市交通和城市居民生活的缺陷，这就意味着直接开挖式施工技术必将被淘汰，非开挖施工技术应运而生[1]。

2、非开挖技术在市政管道施工中的应用

2.1顶管施工技术

当管道埋深较深，地下水位较高，地质情况较差，采用常规开挖埋管难度较大，费用较高时，多采用顶管法施工。顶管施工技术常采用密封机械式顶管施工方法进行作业，其中机械式顶管施工又可分为土压平衡式和泥水平衡式两种常用的施工方法。顶管施工常采用钢管、混凝土管和玻璃钢夹砂管等管材，其中在顶管施工中采用钢筋混凝土管的技术最为成熟。

2.1.1顶管施工的特点及不足

顶管施工具有以下特点：管道施工完成后适应变形的能力较强；管道中拼装工作量较小；施工管道的管径适应性较强；施工速度相对较快；顶管施工风险较小，顶管施工的不足之处在于要求工作井深度相对较深，管线的曲率半径要求也较大，在遇到中继站异常时需要全气压顶进。

2.1.2顶管施工的基本工作原理

顶管施工时应先在管道一端挖好工作坑，并在坑内安装导轨，一般将导轨安置在混凝土基础或者木基础上，并将管筒安置在导轨上。同时，做好顶管的施工测量工作，控制好管底 坡度和高程以及管道顶进的中线方向。施工时，以一口已经施 工完成的工作井为出发点，使用液压千斤顶为顶进提供水平推力，将预制钢筋混凝土管一节节的随着工具管从工作预留的洞口中向土层推进，同时不断的将管内泥土持续挖出。如此往复直至工具管顶进到前方已经预先完工的接收井。在进行顶管作业时，管内的出渣有可分为湿出渣和干出渣。

如果是在长距离复杂地段采用顶进法施工还要采取一系列辅助措施，例如采用气压顶进、激光纠偏、中继站设置、泥浆套润滑等措施。顶管施工中工作井的设置应充分考虑管道沿线的地质条件，并在满足顶管顶长的要求下，尽量减少工作井的数量。工作井应尽量设置在顶管中部，使得工作井施工时能够向左和向右两个方向同时顶管。工作井一般采用现浇钢筋混凝土结构，使用沉井法或者逆作法施工。接收井则一般设置在顶管的端部，井的大小应能满足接收顶管机头的需要。接收井与工作井同样采用现浇钢筋混凝土结构，使用沉井法或者逆作法施工。

2.2水平定向钻进施工技术

水平定向钻进施工技术适用于管道直径小于700mm，管线为直线或曲线，采用钢管、PVC以及PE作为管材，地质条件为粘性土的管道施工。水平定向钻进技术是一种扰动较小的施工方法，管道维护费用较小同时可以缩短工期，是目前非开挖技术中成本最低、施工效率最高的施工方法。

采用水平定向钻机进行管道施工，一般可分成两个阶段：第一阶段是根据设计曲线尽可能精确的钻一个导向孔；第二阶段就是将导向孔进行扩孔，并将管材沿着扩大了的导向孔拖回到导向孔中，从而完成管线的穿越工作。

2.2.1导向孔

在钻机施工前应先对穿越路径进行查勘，以查明穿越路径中的障碍以及其他管线，并在施工中尽量避让或者避免对其他管线设施产生损害。根据穿越途中的地质情况，合理选择钻 机钻头、导向板或者地下泥浆马达，开启泥浆泵对准入土点进行钻机钻进。在钻机的推力作用下驱动钻头旋转或者使用泥浆 马达驱动钻头旋转进行底层切削，不断前进。每钻完一根钻杆时应对钻头的实际位置进行测量，并及时校正钻头的前进方向，确保钻完的导向孔曲线能够满足设计要求。如此反复，直至钻头能在预定位置出土，完成导向孔曲线的钻孔作业。

在钻孔施工中，一般采用无线电传感仪进行测控导向，发射单元安装在钻头内，能够不断的发出电磁波。接收单元则位于机械操作员或者导向员处，接收机能够检测到钻头的深度、倾角、水平位置、钻头板温度、角度等参数，并通过这些参数来指导操作者操作钻机。

2.2.2预扩孔与回拖管线

在市政管道工程施工中，如果使用的是小型钻机，在管道直径大于200mm时，一般要进行预扩孔；若是使用大型钻机，在产品管材的直径超过350mm时，也要进行预扩孔。预扩孔的次数和直径，应根据钻机的具体型号和当地地质条件确定。

回拖管线时，应先将管线和扩孔工具连接好，然后才能够开始回拖作业。由钻机转盘驱动钻杆旋转后退，进行扩孔回拖。其中管线在回拖时是不需旋转的，并且由于扩孔中充满泥浆，管线在扩好的孔中处于悬浮状态，孔洞与管壁的四周有泥浆润滑，这样不仅降低了回拖阻力，还保护了管线防腐层，通过钻机的多次预扩孔，最终形成的孔直径一般要超过管线直径200mm，因此不会对防腐层造成损伤。

在钻导向孔阶段，成孔直径往往小于回拖管线的直径。为使成孔直径能够 达到回拖管线直径1.3～1.5倍，应使用扩孔器由出土点向入土点将导向孔扩至需要的直径。在导向孔完成预扩孔并符合回拖要求后，應将扩孔器、钻杆、回拖管节以及安装管线依次连接好，自出土点开始，边扩孔边将管道回拖至入土点。

通常来说，定向钻进技术适用于均质地层的施工，在遇到含砂、卵石的地质时，在成孔和导向方面都会存在问题。因此需对砂土、卵石等地质作特殊处理，或者采用全地层钻机解决这个问题。

3、结语

综上分析，本文对非开挖施工技术在市政管道施工中的应用进行了分析与探讨，具有十分重要的意义。由于非开挖技术具有优质、高效、经济实用、环境污染小、不影响城市交通等优点，采用非开挖施工技术，不仅有助于提高市政工程质量，还有助于进一步促进现代化城市的可持续发展。

参考文献：

[1] 郭琳琳，宋汝华.浅析非开挖施工技术在市政管道施工中的应用[J].中国建设信息（水工业市场），2008，01：53-54.

[2] 滕会来，常臻.非开挖技术在排水管道施工中的应用[J].天津建设科技，2010，5：55-56

[3] 李枝春. 浅谈市政工程非开挖施工技术[J]. 科学之友， 2010（18）