非開挖頂管施工技術在市政工程中的應用

張雪

摘要：非開挖技術是指在地表不用挖槽或通過最小開挖量的基礎上完成各類地下管線鋪設、修復或更換的一類施工新技術，涉及到的技術包括現(xiàn)有地下管線探測與檢測、現(xiàn)場勘察等。因現(xiàn)代經(jīng)濟的發(fā)展推動了建筑行業(yè)的進步，城市內(nèi)部各種建筑相繼拔地而出，增加了建筑物的密集度，地下管線數(shù)量也不斷增加，使得市政工程施工存在開挖難度加劇。市政工程施工中非開挖施工技術的應用，加快了施工速度，讓施工進程免受干擾，故而致力于市政工程施工中非開挖施工技術應用的研究很有必要?；诖耍酒恼聦Ψ情_挖頂管施工技術在市政工程中的應用進行研究，以供參考。

關鍵詞：非開挖頂管;施工技術;市政工程;應用分析

引言

城市排水管網(wǎng)是城市經(jīng)濟發(fā)展的基礎產(chǎn)業(yè)，也是衡量現(xiàn)代化城市水平的重要標志，我國部分城市排水管網(wǎng)建設覆蓋率已達到95%。城市中地下管線錯綜復雜，交通道路的負荷也越來越重，導致地下管線在修復的過程中存在大量的技術問題。目前，我國仍有許多城市采用管道開控修復方法對排水管道進行修復，此法具有較高社會成本及環(huán)境成本，而且會對城市交通、環(huán)境及經(jīng)濟等方面產(chǎn)生不利影響。非開挖鋪管、修管和換管技術以其不影響交通，效率高、無環(huán)境破壞、不影響人們的正常工作等一系列優(yōu)點給地下管道修復作業(yè)帶來了極大的便利。據(jù)國家統(tǒng)計局城市司公布的數(shù)據(jù)，截至2017年末，我國已建成地下管網(wǎng)中排水管道總長超過了63×10km。排水管道的維護在城市的發(fā)展過程中起著至關重要的作用。

1非開挖技術的優(yōu)勢、工藝和特點

1.1非開挖技術的優(yōu)勢

在上世紀末期，美國就已經(jīng)對非開挖頂管技術進行研究，同時，將其應用于建筑行業(yè)、城市公共基礎建設，目的是為了增強美國建筑行業(yè)在國際市場上的競爭力以及技術水平。為了更好的應用該類技術，美國的諸多高校開設相關課程，一方面培養(yǎng)專業(yè)技能型人才，一方面開展深入研究。此項技術進入我國較晚，但是由于該項技術的優(yōu)勢較為明顯，在當前已被廣泛引入實際建設中。此技術在實施時，能夠有效減少與地下其他燃氣、排水、電力等公共設施管道的重疊與沖撞，在通信工程、電力工程管道安裝等方面的應用獲得了專業(yè)人員的一致認可。在施工的過程中，對于周邊居民的影響較小，不會產(chǎn)生噪聲污染，同時減少施工過程阻攔交通運輸情況發(fā)生，地下作業(yè)也能避免出現(xiàn)揚塵現(xiàn)象。

1.2技術原理

非開挖定向穿越施工技術顧名思義就是不用在地面進行開挖，而是利用水平定向鉆機沿著預定的方向進行鉆進，從而實現(xiàn)地下管道鋪設、修復及更換等施工技術。其中利用水平定向鉆機進行鉆進鋪管是最為常用的施工方法，首先利用水平定向鉆在地面上鉆出一個導向孔，接著再換成擴孔鉆頭實施反向擴孔，再把所要鋪設的管道拉入擴充好的鉆孔內(nèi)，擴孔次數(shù)主要根據(jù)現(xiàn)實施工的工作量及管道直徑大小來確定。具體來說，非開挖定向穿越施工的技術原理就是通過鉆機提供鉆機動力，再利用水平定向鉆機上的可操作、可控制鉆進系統(tǒng)，根據(jù)施工要求進行導向鉆進。導向鉆進過程中可以根據(jù)鉆桿的旋轉情況及一個特殊設計的楔形鉆頭實現(xiàn)三維控制。同時鉆進過程中，若需要改變鉆進方向，則只需停止鉆桿旋轉，并根據(jù)實際需要把楔形鉆頭的楔面固定到相應位置上，再開啟鉆桿進行鉆進便能實現(xiàn)變向。地表的電磁接收設備可以通過接收探測儀傳回的信號來確定鉆頭位置及鉆進傾斜角度等。鉆進結束回拉鉆桿前，應用錐形擴孔器把楔形鉆頭換下來，然后進行擴孔并回拉管道。

2工程概況

在對某項目研究的過程中，專業(yè)技術人員發(fā)現(xiàn)，該項目的地理位置較為復雜，施工區(qū)域周邊的居民建筑較多，安裝管線與建筑的距離只有10m左右，施工現(xiàn)場沒有頂管需要的放坡系數(shù)，頂管總長度為514m，根據(jù)施工中頂管直徑840mm，內(nèi)部直徑為700mm，一段關節(jié)的長度為24m。在具體施工中，最大受重能力不可超出140t。在進行襯砌接縫施工環(huán)節(jié)中，防水所應用的材料一般會采用橡膠制品。

3非開挖頂管施工技術在市政工程中的應用分析

3.1施工準備

在正式非開挖施工前，須結合燃氣管材和直徑等情況，明確燃氣管道的最大允許彎曲角度;再根據(jù)燃氣管道設計埋深及現(xiàn)場地質情況，確定最優(yōu)施工路線，確保管道施工長度最短;再滿足施工需要調(diào)配的各種施工機具及材料的要求。另外，在現(xiàn)場要根據(jù)設計圖紙要求，利用導向儀等測量并確定燃氣管道施工的中心線和觀測點。

3.2頂進中進出洞施工

出洞頂進在頂管施工中是最基礎的作業(yè)環(huán)節(jié)，繼挖掘工作坑之后，就開始實施。為了保證出洞頂進工作順利進行，防止在工作井施工中出現(xiàn)塌方問題，在出洞前務必將鋼板裝訂于磚封門之前。在鋼板樁達到工作井底板的深度后結束。在管道出洞的同時進行磚封門的拆除，設置鋼封門能夠減少土體涌入。在頂管機與鋼封門到達一定的距離后，此時洞口安裝的止水圈開始對出現(xiàn)的水汽進行隔離。為了減少頂管機在拔除中對周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響，減少空隙問題出現(xiàn)，在拔出的同時頂進需要同步進行，不可出現(xiàn)短暫的間隙，影響施工質量。

3.3頂后處理

（1）管材修補。貫通后管材有以下破損時必須進行修補：①管道內(nèi)表面有局部破損，破損總面積不超過管材內(nèi)表面積的1/20，單塊破損面積不超過800cm2;②管道接口處有局部破損，破損總長度不超過管口周長的1/4，單塊破損長度不超過管口周長的1/8;③鋼筋混凝土管材表面有鋼筋露出，但鋼筋沒有變形斷裂。（2）鋼筋混凝土管材要求。貫通后鋼筋混凝土管材有以下破損時須更換：管道表面破損總面積超過管材內(nèi)表面積的1/20;管道接口處破損總長度超過管口周長的1/4;鋼筋混凝土管材的鋼筋變形嚴重，出現(xiàn)斷裂;管身出現(xiàn)結構性裂縫;無法通過嚴密性檢驗。（3）管縫、注漿孔和管端封閉。貫通后，須對管材接縫與注漿孔進行封閉處理，對于柔性接口管縫封閉時應使用柔性材料，對于剛性接口使用防滲水泥;注漿孔應使用防滲水泥封閉。頂進貫通后，應填充管外壁與土體之間的空隙，并對被擾動的土體進行膠結固化處理，使用注漿法填充管外壁的空隙及固結土體，并將管端與工作井接口處補齊，注漿材料適宜為水泥+粉煤灰漿液。

3.4工程事故及應急措施

非開挖施工基本都是地下機械施工，雖然施工效率高、操作簡便，但是地下環(huán)境復雜，不可預見因素較多，所以也可能出現(xiàn)一些問題或事故。鑒于此，項目部應提前制定應急方案，以便發(fā)生事故后可以及時處理，且必要的情況下，也應上報建設單位、設計單位及監(jiān)理單位等，召轉角討論會，及時制定針對性補救方案。

結束語

依托我市某排水管道修復工程，通過對常見的排水管道非開挖方法各自的特點、適用范圍優(yōu)缺點等的對比，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，由于現(xiàn)場大部分施工區(qū)域為混凝土管道且存在部分非圓形管道，綜合施工速度、修復效果、對路面交通等的影響程度，對于部分典型區(qū)域采用墊襯法進行現(xiàn)場施工作業(yè)，并通過計算確定了最佳的灌漿厚度。通過現(xiàn)場施工效果的反饋，非開挖法很好的修復了排水管道，對過流能力影響較小，實際效果理想。

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