非開挖敷管技術在市政排水工程中的應用探析

甘芳名 孔 堅

（廣西，南寧 530001）

排水管網作為城市基礎設施的重要組成部分，因常年處于高水位中，受軟土層不均勻沉降的影響，管道常發生大面積損壞的現象。同時，隨著當前對城市排水要求的不斷提高，原有地下管線的設計容量及運行能力已不能滿足城市發展的需求，必須敷設新的管道。傳統的開挖法施工，不但耗間耗力，成本又高，且會造成破壞園林綠地、堵塞交通等負面影響，此外，高速公路、河網、鐵路及建筑物等障礙也加深了開挖敷管的難度，基于此，非開挖技術應運而生。我國目前采用的排水管道非開挖技術主要有盾構法(隧道施工法)、敷管法、頂管法以及氣動矛法、夯管法等。其中，敷管法具有不破壞環境、不影響交通、施工周期短、綜合成本低、社會效益顯著等優點，隨著我國城市化進程的加快以及人們生活水平的不斷提高，該法在市政排水工程中得到了廣泛應用，現就此進行粗淺探討。

1 非開挖敷管技術概述

非開挖敷管技術也稱拖拉管法，于上世紀90年代后期引入我國，是一種不開挖路面，在地下鉆孔后，用拖拉的方式將管道從鉆孔中牽引穿越，最終完成管道敷設的技術。其施工順序大體為：利用置于地面的鋪管機鉆機，沿待鋪線的設計軌跡先鉆一個導向孔，再將導向孔回擴，擴大至適合待鋪管道鋪設的直徑，最后將待鋪設的管道拉入孔內。導向施工時，可由導向儀測量深度位置，并根據設計軌跡進行矯正調整。

2 施工技術要點

非開挖敷管技術主要工藝流程如圖1所示，其主要施工環節具體如下：

2.1 管材選用

適用管材有鋼管及PE管兩種。一般情況下，鋼管主要適用于施工場地開闊、拖托距離長的場合；PE管適用于施工場地相對受客觀條件限制、拖拉過程中要求更加靈活的場合。相比較而言，PE管在拖拉法中更為常用。

2.2 導向孔軌跡的設計

導向孔是擴孔拉管的母線，也是最終形成的管線孔。與其他管線不同，重力管對導向孔的要求相對較苛刻，對于深度、坡度允許誤差均有較嚴格的要求，因此，為保證引導的精度，需注意如下幾點：1)通過對管道的技術、經濟比較與論證，并對工程特點進行分析，選擇最為適宜的管材。2)根據流量及試驗壓力確定管道的壁厚和管道外徑D(m)。3)確定拖拉管水平段的埋深h(m)及長度l3(m)。l3一般是穿越障礙物的實際需要長度。4)確定拖拉管的曲率半徑。拖拉管的曲率半徑包括第一造斜段 (鉆桿進入敷管位置的過度段)曲率半徑R及第二造斜段(鉆桿鉆出地表的過度段)曲率半徑R。拖拉管的曲率半徑R通常是由鉆桿的曲率半徑與管材的曲率半徑共同確定。

2.3 泥漿制備

泥漿的作用主要如下：一是在孔的四周形成泥皮，防止塌孔；二是泥漿使鉆桿、鉆頭、管線得到良好的潤滑，減少阻力；三是泥漿在孔內流動，可冷卻鉆頭；四是泥漿可懸浮巖粉，并將它們帶出孔外；五是泥漿在鉆頭前面起射流作用，有助于切削土層。非開挖敷管工藝成功與否的關鍵在于根據實際的地質情況來配制相適應的泥漿，以確保導向孔的穩定。泥漿配方要應根據現場地質條件制定泥漿性能參數，按照制定的性能參數配制泥漿。如，黏性土泥漿配方為：在每m水中混合45kg的膨潤土，均勻攪拌，緩慢加入1L的孔壁穩定劑，再緩慢加入3.8L的表面活性劑，然后繼續攪拌15～30min。砂性土泥漿配方為：在每m水中混合45kg的膨潤土，均勻攪拌，再緩慢加入2.5～3.0kg降失水劑，再繼續攪拌15～30min。

2.4 鉆導向孔

啟動鉆機后，根據設定的鉆進路徑和定位儀的指示向前推進旋轉的鉆頭，需要改變方向時，只需將鉆頭朝向設定鉆進的方向，由鉆機向前推進到一定距離即可，達到設計的偏轉角度后，即可再旋轉鉆進。一般只有在需要糾正方向時才停止旋轉。旋轉鉆進后，成孔的軸線為三維蛇形曲線。

2.5 擴孔與回拖

當鉆孔時由鉆機驅動裝著楔形鉆頭的鉆桿從地面鉆入，再按預定的方向抵達目的地后，卸下鉆頭換上適當尺寸的特殊類型的回擴器。回擴器快速旋轉并通過回擴器上的多排高壓泥漿噴嘴沖刷孔壁，使之能夠在拉回鉆桿的同時將鉆孔擴大到所需要的直徑（有時可能需要進行多次擴孔），同時或隨后將需要敷裝的管線進行回拖。回拖管線時，應密切注意鉆機回拖力，扭矩變化。回拖應平穩順利，嚴禁野蠻拖拉，為減少回拖阻力，管材應一次拖入，中途避免停頓。回拖管材施工中，應采取措施盡可能的減少管材與地面的摩擦阻力，回拖管材的工作槽溝應根據現場實際情況盡量長些，使地面管材與接受孔的角度保持在10°-30°之內。

3 工程應用

為避免將來施工設備再次進出及施工對場地的影響，全部采用敷管技術設計和施工。拖拉管設計為3根，2根DN700和1根DN450，根據流量進行組合使用。管材采用132mSDRl7型PEl00管加208mSDR21型PEl00管。管道凈距為1.5m。拖拉管回擴孔采用多級擴孔，并使用根據地層實際情況配置的泥漿，確保孔壁穩定，泥漿流動順暢。泥漿配置需采用定向鉆專用膨潤土和泥漿添加劑，以確保成孔質量。當第一級擴孔時，減慢擴孔速度，同時減小泵壓，增大轉速。擴孔完成后，為排出孔內多余渣土，用清孔器對孔行一次清孔處理，穩固成孔內壁。擴孔完成及確認冒漿后，回拉管道。在安裝拉管頭時應事先用封水堵堵好。拉管時，一邊拉管一邊向孔內加注優質泥漿充實孔隙及潤滑孔壁；注意兩端工作坑泥漿的流動情況，控制好回拖速度，記錄鉆機的扭矩、回拖速度及回拖拉力，確保順利回拖。該工程經各方努力，拖拉管施工順利完成，效果良好。

實踐證明非開挖敷管技術極具先進性及優越性值得推廣，但另一方面，該技術仍存在一定缺點，如非開挖敷管屬地下隱蔽工程，遇到不良工程地質問題難以處理、相對頂管而言該技術目前尚不能用于大口徑管道埋設，只能用于不大于小600mm的管道，等。因此，在采用非開挖技術時，體選擇哪一種施工工藝，應綜合考慮工程質、地下管線情況等各種因素，結合各種工藝技術的適應性與局限性，并做出技術經濟比較以得出最佳的施工方案，提高經濟和社會效益。

[1]邱易豪.市政排水工程中的非開挖敷管技術[J].建材技術與應用，2009（10）：35-36.

[2]易均田.淺談給排水中管道鉆技術的設計[J].管理觀察，2010(5)：201-202.