簡議非開挖技術(shù)在市政給水管道施工中的應(yīng)用

王鋼

（山西太水市政工程有限公司 山西太原 030000）

0 引言

非開挖技術(shù)是指一種新的鋪設(shè)施工技術(shù)，利用各種巖土鉆探設(shè)備和技術(shù)手段（一般指進(jìn)出口處的小面積開挖），對地面小部分開挖（一般指進(jìn)出口小面積開挖）的各種地下管線進(jìn)行更換修復(fù)，具有很高的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文主要論述了兩種常用的非開挖技術(shù)：水平定向鉆拖管施工和人工頂管施工。

1 非開挖技術(shù)在市政給水管道施工中的實際應(yīng)用

1.1 水平定向鉆拖管施工技術(shù)在市政給水管道施工中的應(yīng)用

1.1.1 測量放線

根據(jù)設(shè)計交底和施工圖紙，放出鉆機(jī)場地控制線和設(shè)備安放位置線，保證鉆機(jī)中心線與土的進(jìn)入點和開挖點成直線。

1.1.2 進(jìn)場道路及場地的平整

（1）鉆機(jī)作業(yè)場地及進(jìn)場便道。

鉆機(jī)場地面積修墊，放置鉆機(jī)、泥漿罐、鉆桿等設(shè)備。

（2）出土點作業(yè)場地及進(jìn)場便道。

包括基坑開挖的出土點作業(yè)場地占地面積計算。

1.1.3 管線作業(yè)帶

管道作業(yè)帶長度參照現(xiàn)場分段拖管實際長度，作業(yè)帶采用直線預(yù)制，盡量避開村內(nèi)外道路交叉。

1.1.4 地錨坑

開挖地錨坑，地錨坑中心線在穿越中心線上。

錨坑完工后，錨坑四周用磚砌磚墻。錨桿就位后，錨桿與墻體之間的剩余空間應(yīng)填充混凝土進(jìn)行加固。地錨前鋼管樁應(yīng)就近打入，鋼管樁高出地面0.5m，地錨與鋼管樁之間槽鋼焊接牢固。

1.1.5 定向鉆施工

（1）鉆機(jī)及配套設(shè)備就位。

將鉆頭置于橫過中心線的位置。鉆機(jī)就位后，連接系統(tǒng)，進(jìn)行試運轉(zhuǎn)，確保設(shè)備正常運行。

（2）測量控向參數(shù)。

按操作規(guī)程校準(zhǔn)定向控制參數(shù)。為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在橫軸的不同位置測量它們，并在每個位置測量它們至少四次，比較它們，記錄它們，并將它們的有效值的平均值作為方向控制參考值。

（3）泥漿配制。

根據(jù)實驗室確定的漿液配比，采用一級膨潤土和漿液添加劑配制出合格的漿液。

為了保證泥漿性能，使膨潤土有足夠的水化時間，增加泥漿儲槽和泥漿快速水化裝置。

（4）鉆機(jī)試鉆。

開鉆前，做好鉆機(jī)安裝調(diào)試的各項準(zhǔn)備工作，如果所有參數(shù)正常，可以進(jìn)行正常鉆孔。

（5）鉆導(dǎo)向孔。

導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)是整個定向鉆進(jìn)施工的關(guān)鍵。定向控制對穿越精度和工程成敗至關(guān)重要，直接關(guān)系到主管道穿越的成敗。施工過程中，各鉆桿的操作應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行，以保證各鉆桿的操作符合設(shè)計規(guī)定的曲率半徑。

（6）擴(kuò)孔。

交叉鉸孔和洗孔的次數(shù)隨管道直徑的變化而變化。每一次預(yù)擴(kuò)孔都進(jìn)行鉆桿與鉆具的倒運和連接。

在鉸孔施工的各個階段，仔細(xì)觀察鉸孔情況。鉸孔不順時，應(yīng)沖洗一次。

根據(jù)地質(zhì)條件和上部擴(kuò)孔條件，合理確定下一次擴(kuò)孔尺寸和擴(kuò)孔器水嘴的數(shù)量和直徑，保證泥漿的壓力和流量，提高承載能力。

（7）管線回拖。

回拖是定向穿越的最后一步，也是最為關(guān)鍵的一步。回拖采用的鉆具組合為：鉆桿+桶式擴(kuò)孔器+萬向節(jié)+穿越管線。

反拖期間應(yīng)連續(xù)運行，以避免因停機(jī)而增加阻力。管道回拖前，仔細(xì)檢查各連接部位是否牢固。

（8）泥漿處理、地貌恢復(fù)。

及時處理井場剩余泥漿，轉(zhuǎn)移設(shè)備，恢復(fù)地貌。

1.2 頂管施工技術(shù)在市政給水管道施工中的應(yīng)用（人工干作業(yè)頂管）

1.2.1 頂進(jìn)方式

人工挖土頂進(jìn)管道。

1.2.2 導(dǎo)軌

工作坑底板施工前，應(yīng)先預(yù)埋鋼板作為枕鐵，選擇鋼軌作為導(dǎo)軌，用壓板固定在枕鐵上。

導(dǎo)軌及枕鐵的安裝質(zhì)量應(yīng)符合下列規(guī)定：枕鐵高度應(yīng)比管外底標(biāo)高低10～20mm，間距均勻。兩根導(dǎo)軌應(yīng)平直等高，導(dǎo)軌安裝牢固，縱向坡度應(yīng)與管道設(shè)計坡度一致。導(dǎo)軌、仰角、距離允許偏差±2mm；中心線允許偏差3mm，頂標(biāo)高允許偏差0～+3mm。

1.2.3 后背

后端是千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)，承受著頂管全部的水平推力。

1.2.4 頂進(jìn)設(shè)備

頂進(jìn)設(shè)備主要包括千斤頂?shù)仍O(shè)備。

1.2.5 關(guān)鍵技術(shù)措施

（1）頂管注漿減阻技術(shù)。

用于減阻的主要材料是膨潤土和水。當(dāng)膨潤土與水混合時，由于水與膨潤土混合，膨潤土在水中的溶脹量可達(dá)到膨潤土原重量的600%～700%。混合和貯存后，在外力作用下凝固和流動。這種材料在管殼與土壤之間噴射，將大大降低管接頭的摩擦阻力。泥漿在靜止時具有良好的穩(wěn)定性。為了使膨潤土漿料具有良好的性能，在制漿過程中應(yīng)適當(dāng)添加一些輔助原料，如純堿、纖維素、緩凝劑等。

膨潤土可分為鈣基膨潤土和鈉基膨潤土。吸收更多鈣離子的是鈣基，吸收更多鈉離子的是鈉基膨潤土。根據(jù)不同的土壤性質(zhì)選擇不同的配方。觸變后具有良好的流動性，靜止時具有膠凝性。

將混合好的泥漿放入泥漿儲槽中，儲存3-4h，直至膨潤土顆粒充分吸水膨脹（吸水率為2h，430%）后使用。此時，漿液性能幾項指標(biāo)約為：靜切力 21mg／cm2，粘度 80s，比重約為 1.17，pH 值 0.8～10。粘稠度適中，用木锨棒插入液中能立住。

頂進(jìn)混凝土管上預(yù)留3～4個灌漿孔，每個灌漿孔用1英寸（0.0254m）橡膠管連接，與主灌漿管連接，用軟管與灌漿泵連接，泵的一端與儲漿罐連接。觸變泥漿壓入管道第一段灌漿孔，形成一定厚度（約15mm）的泥漿套管。每隔6～8m設(shè)置一個灌漿孔，使頂管在泥漿套管中向前滑動，減少摩擦。

觸變泥漿注入管道外壁，形成一定厚度的泥漿套。觸變泥漿的支撐作用是防止土壤坍塌。觸變泥漿的潤滑作用是減少管壁與土壤之間的摩擦。

（2）頂管注漿加固措施。

注漿目的：其主要目的是改善頂管施工中管壁周圍擾動土的松散特性，提高管頂和管側(cè)的抗壓強(qiáng)度和粘結(jié)性，實現(xiàn)對管道的加固。

注漿方法選擇：本工程采用空氣壓縮機(jī)注漿法加固管道周圍土體，形成一定強(qiáng)度的復(fù)合地基，達(dá)到穩(wěn)定土體的目的。

注漿加固：灌漿材料：水泥漿，水灰比1：1，灌漿孔由管道預(yù)留，灌漿壓力不小于0.1MPa。

工藝流程：清洗孔并連接注漿工藝管：根據(jù)管道預(yù)留注漿孔位置布置注漿支管，每個注漿出口支管設(shè)控制閘閥。

灌漿：管道布置完成后開始灌漿，灌漿壓力為0.05～0.1MPa。

封孔灌漿：灌漿孔采用與預(yù)留灌漿孔配套的螺旋塞封孔，防止漏漿。沖洗注漿管：注漿結(jié)束后做好清洗工作。

（3）防止地面沉降。

進(jìn)行地表沉降監(jiān)測：在頂管施工過程中，沿頂管施工線布置一定距離的沉降監(jiān)測點，對地表沉降進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測情況及時采取相應(yīng)措施處理路面沉降。引起的沉降是管外壁間隙（工具管外徑與管外徑之差）引起的地層水土流失。沉降是由偏差修正引起的。偏差修正角越大，間隙越大。當(dāng)管道被頂進(jìn)時，周圍的土壤會塌陷到空隙中，引起地面沉降。

處理措施：

施工前，認(rèn)真調(diào)查工程地質(zhì)條件和環(huán)境條件，制定切實可行的施工方案，對靠近管道的建筑物和其他設(shè)施采取相應(yīng)的加固和保護(hù)措施。頂管時，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，及時測量，避免大角度糾偏。

1.2.6 操作方法

土方開挖及運輸：管前土方開挖是保證頂管質(zhì)量和防止地面沉降的關(guān)鍵，應(yīng)嚴(yán)格控制管周超挖。

頂管：頂管是用千斤頂將管子推入土中而不移動管子的背部。

如遇管前塌陷、后傾、油泵壓力表指針偏差過大或突然增大時，應(yīng)停止頂升，查明原因，排除障礙物后繼續(xù)頂升。在管道中使用吹風(fēng)機(jī)以確保通風(fēng)。

2 結(jié)束語

本文中描述的水平定向鉆拖管以及頂管施工最大的好處是，它不會引起太多對環(huán)境的影響，可以滿足道路交通的正常運行，投資少，施工周期短。與傳統(tǒng)的給水管道施工技術(shù)相比，具有更多的優(yōu)點，應(yīng)在更多的城市和地區(qū)推廣這種非開挖施工技術(shù)。