非開挖鋪設地下管線技術及其在給排水管線施工中的應用

彭紹蓉

摘要：本論文通過簡單介紹了非開挖鋪設地下管線技術，闡述了其分類及其適用范圍。并簡單結合實例說明其在給排水管線施工中的應用情況。

關鍵詞：非開挖；管線；施工

0 前言

非開挖鋪設地下管線技術（一下簡稱非開挖技術）是指在地面不開挖溝槽的情況下對各種管線進行鋪設、更換和維修的一類高新技術的總稱。它與傳統的開挖埋管法相比具有明顯的優點。其不影響交通、不破壞地表設施、施工周期短、綜合成本低、操作方便，尤其對于管徑較大地下埋深較大的位置[1]、地面有障礙物、地面附屬物修復困難[2]等情況更具優勢。

1 非開挖技術的分類及其在給排水管線鋪設中的應用

1.1 導向鉆進鋪管法

采用方向可控和以水射流破土為主的鉆進技術。該技術使用地表放置的鉆機，按設計軌跡鉆一個導孔，然后再擴孔和回拉的同時鋪入管線。根據鉆機能力、鋪管直徑和地層條件，也可先進行一次或兩次擴孔后再拉管。該法采用帶斜面的鉆頭，通過對其回轉狀態的控制，進行鉆孔方向的調控。鉆頭的定位和導航通過采用手持式儀器測量鉆頭附近探頭發出的電磁信號來實現。

導向鉆進主要用于小口徑（50～350mm）管線的施工，適用的鋪管長度在300m以內，鋪管深度在15m以內。適用管材：鋼管、PE、PV管等。本法不適用于砂層和礫石層。

李糧綱[3]等采用GBS210型導向鉆進系統先后完成了穿越武漢市武珞路、民院路、107 國道、京漢大道等地下管線鋪設工程。施工速度快、質量好。

1.2 水平定向鉆進（ Horizontal Directional Drilling）鋪管法

該方法施工原理同導向鉆進鋪管法[4]。

與其不同之處是：

（1）采用螺桿馬達和彎接頭來進行定向鉆進，通過彎接頭的轉與不轉來實現造斜和保直鉆進；

（2）采用有纜式隨鉆測斜儀進行鉆頭的定位和導航；

（3）在進行大型穿越時，有時在導孔鉆柱外增加套洗鉆柱，以減少導孔鉆進時的阻力和保證拉管施工安全。

該方法主要用于中、大型河流或較大規模障礙的管線穿越。最大鋪管直徑可達1.2m。鋪管長度可達1.5 m，深度可達60 m。碎巖的主要工具是牙輪鉆頭，根據地層條件，也可采用合金鉆頭或金剛石鉆頭。因此，該方法適用于各種類型的地層。可用管材包括鋼管或PE管等。

福州市區繁華地段且施工自來水管道需橫穿銅盤河和銅盤路，由于銅盤河南、北岸建筑物多，道路交通擁擠，適用采取非開挖水平定向鉆進鋪設方法施工[5]。鋪設管徑DN450mm給水管（PN 1.0MPa），長度約62m。該工程嚴格按照軌跡設計及所選定的鉆機，在不開挖道路水泥路面和未做河道圍堰的情況下，僅用了3d即完成鋪管任務，工期大大縮短，交通車輛正常行駛，鉆進鋪管費用與溝槽開挖施工時所繳納的城市道路挖掘修復和河道護堤修復等費用相比，經濟方面也非常合理。

1.3 頂桿 （ Ro d Pushing） 鋪管法

采用該方法施工時，接在小直徑鉆桿前端的鉆頭在頂推力作用下擠開土層成孔。待鉆頭在另一端的工作坑中出露后，換接擴孔器擴孔，然后拉工作入管線。

該方法的主要特點是簡單易行、占地少、施工成本低，但只適合于在土層中鋪設小直徑和短距離的水平管線，一般用來鋪設直徑200 mm 以下、一次鋪管長度20 m以內的各種管線。近年來，導向鉆進的控向原理引入了該方法，使其鋪管長度明顯增加。

1.4 沖擊矛 （ Impact Moling） 鋪管法

沖擊矛因其形狀似矛并以壓縮空氣驅動，故通常稱為氣動矛。它由鋼質外套和重型活塞組成。在壓氣作用下，矛體內的活塞往復運動，不斷沖擊矛頭，矛頭擠壓土層成孔并帶動矛體前進。欲鋪設的管線接在氣動矛后，一次鋪入。由于矛體與土層摩擦力的作用以及活塞往復運動的沖擊力遠大于回程時的反作用力，故氣動矛可在土層中自行移動。

通過反轉送氣管，還可實現氣動矛向后運動。氣動矛鋪管法的特點是簡便、易行、效率高、成本低[6]。該方法鋪管的長度一般在30 m以內（因鋪管方向不可控），鋪管直徑40 mm～200mm，適用于含水量不太大的土層。有的氣動矛帶有往復式鑿頭，可在含少量礫石的土層中使用。有時，該方法也用于鋪設直徑較大的管線，做法是：先用氣動矛穿孔，然后用卷揚機、鋼絲繩、刮板等擴大鉆孔，最后鋪入管線。

2微型隧道 （Micro tunneling） 鋪管法

微型隧道鋪管是一種遙控的、可導向的頂管施工方法。整個系統由鉆掘系統、激光導向系統、頂管系統、泥漿潤滑系統、出渣系統和操作控制系統6部分組成。排渣方式分為螺旋 （干式） 和沖洗循環 （濕式） 兩種 。

該方法適應地層范圍廣，在軟至硬巖中皆可使用，并可在水下施工，可用于鋪設混凝土、鑄鐵、強化樹脂、鋼、PV C等各種材質的管道。鋪管直徑為250 mm～3000 mm，鋪管長度一般為90m～200m，有時長達500 m或更多。該方法的另外一個特點是控向精度高，曾經有鋪設1500 f t （456 m）管道，偏差僅為1in （25.4 mm） 的記錄。系統較復雜，設備和施工成本都比較高。

法國最長的微型隧道工程[10]從東向西橫穿位于巴黎北部的機場，鋪設直徑為500mm和600mm兩種規格的下水管道，工程施工總長超過2400m，其中1400m是用微型隧道施工技術完成的。

3 結束語

非開挖鋪設地下管線技術目前是一項成熟的施工技術，它不但可以給企業帶來經濟效益，而且還能帶來良好的社會效益。隨著我國城市化進程的加快，非開挖技術在地下管線鋪設中的廣泛應用是一個必然的發展趨勢。但是由于我國非開挖地下管線施工技術自主研制現代設備能力弱，阻礙了該技術在我國的應用，今后應組織力量、加大投入，開發高技術的非開挖裝備。

參考文獻：

[1] 陳禮吉，呂為照.蘇非開挖技術優勢及應用[J].建筑科技，2004，（14）：40-41.

[2] 馬洪生.非開挖施工中如何避免損傷其他管線[J].非開挖技術，2002，（5）：13-15.

[3] 李糧綱，烏效鳴，史曉亮，等.非開挖導向鉆進鋪管技術應用研究[J].地質科技情報，1998，18：27-28，33.

[4] 謝含華.國內外非開挖氣動錘的技術現狀[J].鑿巖機械氣動工具，2006， （4）：1-7.