非開挖技術(shù)在城市給水管道施工中的應(yīng)用及意義

摘 要：文章就兩種非開挖技術(shù)基本原理和特點(diǎn)進(jìn)行了論述，并對其在城市給水管道施工中應(yīng)用，就其施工工藝進(jìn)行了探討和研究，旨在為城市給水管道施工提供科學(xué)優(yōu)化的施工方法。

關(guān)鍵詞：定向鉆孔拖管技術(shù)；頂管施工技術(shù)；給水管道施工

非開挖技術(shù)是指采用巖土鉆掘相關(guān)的技術(shù)，對地面不開挖，或者只是少量開挖作業(yè)坑，從而對城市地下管線實(shí)施鋪設(shè)、修復(fù)、更換的施工技術(shù)，比傳統(tǒng)的施工技術(shù)具有效率高、安全性高、成本低、環(huán)境污染小、不影響城市交通等諸多的優(yōu)點(diǎn)，成為城市給水管道施工建設(shè)中主要施工手段，為此對非開挖技術(shù)在該領(lǐng)域中的適用性和工藝方法進(jìn)行研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 定向鉆孔拖管技術(shù)在城市給水施工中的應(yīng)用

1.1 定向鉆孔拖管技術(shù)基本原理

通常是利用定向鉆機(jī)，不破壞地表面，而是讓鉆頭按照預(yù)定設(shè)計(jì)的管線布設(shè)軌跡定向鉆進(jìn)，同時(shí)利用導(dǎo)向儀對其實(shí)施監(jiān)測和控制，從而確保鉆進(jìn)導(dǎo)向穩(wěn)定。之后實(shí)施回拖擴(kuò)孔施工，同時(shí)用泥漿對其護(hù)壁，等待擴(kuò)孔達(dá)到終孔標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，即刻實(shí)施回拖管道施工。

1.2 定向鉆孔拖管施工技術(shù)特點(diǎn)

該技術(shù)適用管徑低于七百毫米的管道施工，并且管線無論是曲線或者直線均可，通常使用的管材為PE管、PVC管以及鋼管。適用于穿越江河或建筑物的各類地下管線施工，同時(shí)不會給城市交通和環(huán)境帶來影響。

1.3 定向鉆拖管技術(shù)施工工藝

（1）收集該段地下管線的深度、地理位置、管材種類的相關(guān)資料，并且對土質(zhì)進(jìn)行檢測，保證其符合地下管線施工標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）將定向鉆安裝就位，并且做好導(dǎo)向儀和鉆機(jī)的調(diào)試和安裝。（3）對出土端和入土端的泥漿儲運(yùn)坑實(shí)施開挖，并且根據(jù)該地的土質(zhì)情況，對泥漿配比方案實(shí)施優(yōu)化選擇。（4）設(shè)計(jì)好鉆頭鉆進(jìn)軌跡。適當(dāng)?shù)乜紤]以往地下管線以及各類深埋地下障礙物，對拖管管線的埋深、管位、種類、以及鉆進(jìn)和鉆出角度、水平距離等相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，來指導(dǎo)拖管管線施工。（5）對鉆機(jī)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)試，保證其正常運(yùn)行后，實(shí)施導(dǎo)向孔鉆進(jìn)操作施工，并且保證鉆頭鉆進(jìn)和預(yù)期設(shè)計(jì)軸線位置相符合，同時(shí)邊慢轉(zhuǎn)邊輕壓，遵循循序漸進(jìn)的原則，對其參數(shù)進(jìn)行認(rèn)真核對，隨時(shí)調(diào)試鉆頭的鉆進(jìn)方向。（6）預(yù)擴(kuò)孔和回拖管線。導(dǎo)孔施工結(jié)束后需要實(shí)施擴(kuò)孔施工，同時(shí)一邊施行擴(kuò)孔作業(yè)一邊打入泥漿，對于擴(kuò)孔的孔徑需要達(dá)到拖管外徑的1.3-1.6倍。在完成擴(kuò)孔的同時(shí)需要采用泥漿進(jìn)行護(hù)壁，以避免擴(kuò)孔塌陷，同時(shí)可以減少對拖管的摩擦力，為了避免鉆頭粘卡，可以準(zhǔn)備適量的潤滑劑加入在泥漿中。進(jìn)行回拖管線時(shí)，需要把管線同擴(kuò)孔機(jī)具連接妥當(dāng)，之后才能實(shí)施回拖管線施工作業(yè)。具體是由鉆機(jī)器械鉆盤驅(qū)動鉆桿進(jìn)行一定的旋轉(zhuǎn)和后退，來實(shí)施擴(kuò)孔并回拖作業(yè)。在回拖過程中管線在擴(kuò)孔泥漿中處于懸浮狀態(tài)，并且不需要旋轉(zhuǎn)，同時(shí)管壁和孔洞間周圍充滿泥漿潤滑，如此可以大大減少回拖阻力，同時(shí)可以防止管線的防腐層被破壞，經(jīng)過鉆機(jī)數(shù)次預(yù)擴(kuò)孔，最后的擴(kuò)孔直徑需要超過管線外徑二百毫米，可以避免防腐層的損壞。（7）拖管管材準(zhǔn)備。對于自來水管道，大多采用PE管或者鋼管。對于PE管的連接采用熱熔方法，一般要求加熱板溫度是200度，對于管端加熱時(shí)間定為十分鐘，持壓時(shí)間定為三十分鐘。對于鋼管采用焊接連接，同時(shí)嚴(yán)格根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)要求和規(guī)范以及相關(guān)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行管材連接，保證拖管對于強(qiáng)度的要求。（8）拖管。做好回拖系統(tǒng)安全性檢查，保證其鋼絲繩、工作管、以及拉管頭連接緊固牢靠。在回拖過程中運(yùn)用邊打泥漿邊實(shí)施旋轉(zhuǎn)回拖方式，為了減少回拖阻力，需要連續(xù)回拖作業(yè)，不能中斷。（9）地形地貌整理完好。回拖工作管施工完成后，做好現(xiàn)場清理，保證現(xiàn)場地貌恢復(fù)原樣。

2 頂管施工技術(shù)在城市給水管道施工中應(yīng)用

2.1 頂管施工技術(shù)基本原理

施工中首先需要在管道一端挖好工作坑，并將導(dǎo)軌安在工作坑中的木基礎(chǔ)上或者混凝土基礎(chǔ)上，同時(shí)把管筒安裝在導(dǎo)軌上。與此同時(shí)需要做好頂管施工測量，做好頂管底部坡度以及其高度的控制，同時(shí)控制好管道頂進(jìn)中心線方向。在施工過程中，從工作井為出發(fā)點(diǎn)，運(yùn)用千斤頂為頂進(jìn)水平推力，把鋼筋混凝土管一節(jié)一節(jié)地隨著工作管由預(yù)留洞口向著地下土層頂進(jìn)，并且隨時(shí)把管內(nèi)泥土挖出。這樣反復(fù)操作，直到工作管被頂?shù)浇邮站τ陂L距離復(fù)雜地段頂管施工，需要采取氣壓頂進(jìn)、泥漿套潤滑、激光糾偏、設(shè)置中繼站等輔助的措施。在工作井設(shè)置時(shí)，需要考慮現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境、頂管頂長符合規(guī)定要求，盡量少設(shè)工作井。工作井設(shè)置，需要設(shè)置在頂管中部，可以保證頂管時(shí)向左右兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行施工。對于接收井設(shè)置，將其設(shè)置在頂管端部，設(shè)置大小要滿足接受頂管機(jī)頭需要。不管是工作井還是接收井均是采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并且運(yùn)用逆作法或者沉井法進(jìn)行施工（如圖1所示）。

圖1 頂管施工原理

2.2 頂管施工技術(shù)的特點(diǎn)

采用該施工技術(shù)完成管道鋪設(shè)，有較強(qiáng)的適應(yīng)變形能力，管道拼裝少、管徑適應(yīng)性好，施工風(fēng)險(xiǎn)低、施工速度快。對于工作井深度要求較深，對于管線曲率，要求其半徑要大。

2.3 頂管施工工藝

2.3.1 小口徑頂管法。該方法是一種遙控的頂管施工，需要地表少量的開挖，是頂進(jìn)工作坑以及接受坑的頂管施工。采用小口徑頂管機(jī)進(jìn)行施工，該機(jī)主要由導(dǎo)向、出渣、切削、頂進(jìn)以及控制系統(tǒng)五大部分構(gòu)成。施工中切削下來的泥土需要經(jīng)過新管線內(nèi)的螺旋鉆桿頂進(jìn)到工作坑中底部，或者用水把工作面的土攪成泥漿，經(jīng)過管道排出處理。以上兩種方法均對工作面施加一定壓力，確保工作面的穩(wěn)定牢固。通過導(dǎo)向系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測頂管機(jī)的方向和位置，隨時(shí)測量偏斜數(shù)據(jù)，利用液動糾偏系統(tǒng)實(shí)時(shí)糾偏。通常對垂直及水平方向的偏差控制，需要保證在正負(fù)二十五毫米之內(nèi)，提高了挖槽施工精度，并且管道受力較均。

2.3.2 擠壓式工具管頂管。擠壓式工具頂管施工常用于淤泥土質(zhì)條件或者壓縮性大的沙土和粘土地層中，管道管徑通常為六百毫米以上。在其工具管的胸板上預(yù)留錐筒，成喇叭狀，當(dāng)出現(xiàn)壓縮性大的土質(zhì)時(shí)，把錐筒封住，控制其不出土。采用該工藝方法施工器械設(shè)備簡單、安全性能和效率均較高，但是易導(dǎo)致地面凸起，對地面變形要求過嚴(yán)的地段不能用此工藝方法。對于單段頂距需要控制在六十至一百五十米之內(nèi)。由于其工具管頂管管徑較小，導(dǎo)致其出土和校準(zhǔn)均難，在實(shí)際應(yīng)用中有一定技術(shù)難度。

3 結(jié)束語

采用非開挖技術(shù)比傳統(tǒng)的開挖技術(shù)在城市給水管道施工中具有更多的優(yōu)越性，由于其施工中不破壞地表路面，對城市交通和環(huán)境影響較小，工程工期短，故此該技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景，在實(shí)際推廣運(yùn)用中不斷地改進(jìn)新工藝，新方法，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境，鋪設(shè)城市地下給水管線要求，選擇適宜的施工技術(shù)、施工工藝，對于需要穿越河道、建筑物的城市給水管道施工采用定向鉆拖技術(shù)施工，對于地質(zhì)條件土質(zhì)壓縮性大的粘土、沙土，特別是淤泥的土質(zhì)宜采用頂管施工技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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