非開挖施工技術在市政管道施工中的應用

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非開挖施工技術具有效益優良、適用范圍廣、實用性強等特點，主要是在不挖掘或者是只挖掘少量作業坑的前提下對管道展開修復、更換、鋪設等施工作業。非開挖施工技術優勢眾多，例如效率高、成本適中、對環境危害較小、不會給城市正常交通造成影響，并且能夠為管道施工的整體質量提供有力保障，值得進行推廣。

1 非開挖施工技術概述

非開挖施工技術是以不開挖土樣為前提，開展鋪設、更換或者修復等技術，對埋設在地下的管道、電纜線進行修復完善。非開挖施工技術涉及的管線有很多種，如電纜線、塑料管道以及鋼鐵管道等。目前我國較為常見的非開挖施工技術有微型隧道法、頂管法以及水平導向鉆進法等。非開挖施工技術能夠對已經存在的破舊管道進行更換或者修復。

2 非開挖施工技術在市政管道施工中的實踐應用

2.1 水平定向鉆進施工技術

（1）導向孔工藝。近幾年水平定向鉆進施工技術在市政管道施工中得到了廣泛應用，特別是在改建擴建、管道穿越大中型江河等工程項目中，其優勢更加突出。市政管道在正式施工前，應當在預敷設的管道周圍使用探測儀勘探出詳細的地下管線情況，確定導向孔的具體位置和深度，從而保證在鉆打導向孔以及擴孔、托管時，不會對附近其他的地下管線產生影響，使這些管線之間保持安全距離。此外，一定要關注污水管道，因為該管道是水泥管道，無法使用管道探測儀探測，所以需要全面深入地對相關信息進行檢測，同時將探測出的結果標注在相應地面上，以此保證施工安全。在實際施工過程中，施工人員應當首先在導向頭中插入探測棒，并將鋼管和導向頭后端有效對接，再使用頂管機對鋼管施加一定壓力，不斷向前推動導向頭，使其進入地下；鉆孔軌跡可直可彎。當導向頭繞過障礙物、穿越高速公路與河流及鐵路時，其鉆頭的方向能夠進行合理調整。導向儀在任何時候都能夠接收到導向頭的具體位置與深度，頂管機也能夠按照該信息旋轉導向頭，變更其深度和方向，使其在地下構成一個圓孔通道，該通道的中心線就是需要鋪設管道的中心線。構成孔洞后，使用多個不同直徑的回擴頭反復多次對其進行擴孔，直至其與施工設計標準需求一致。鉆孔完畢之后，將管材連接成一定長度，然后封閉管材的兩端，并把其中任意一端與鉆頭連接拖到孔洞中，埋管工程施工到此完成。

（2）技術特點。水平定向鉆進施工技術主要有以下特點：①鉆進施工不會對城市交通產生阻礙，并且能夠妥善解決地下管道施工與民眾生活、城市交通、環境保護等幾大方面產生的沖突；②鉆進施工技術所用到的穿越設備十分先進，具備極高的穿越精準度，不僅能夠輕松合理地調整管線鋪設方向，還可以使管線完美避開地下的一些障礙物；③應用水平定向鉆進施工技術時，不會對江河上的通航、江河的河床結構以及兩側堤壩造成影響，并且施工階段對季節沒有太大要求，所用到的施工人員較少，施工工期也偏短，且安全性、可靠性都較高，成功率很大；④與其他管道施工技術相比，水平定向鉆進施工技術成本低、占地面積小、進出場地的速度很快，能夠對施工現場進行靈活的調整，在城市施工過程中充分體現出該技術獨特的優勢[1]。

2.2 頂管法

頂管法最早出現在美國，是最早的非開挖管道施工技術，在市政管道的非開挖敷設中得到了廣泛應用，其最適合用在直徑為620～4200mm的管道工程中。在管道施工中使用最多的是密封機械式頂管施工方式，具體有兩種施工方式，一種是泥水平衡式，另一種是土壓平衡式。頂管施工選取的施工管材是鋼筋混凝土管、鋼管以及玻璃鋼砂管等，其中鋼筋混凝土管在頂管施工中的應用最為普遍[2]。近年來，隨著我國城市化進程的不斷加快，城市建設的規模越來越大，市政管道施工也隨之出現了很多問題與缺陷，因此很多施工企業選擇頂管法進行實踐施工，且該技術的應用效果良好，因此得到了廣泛應用。

頂管法施工的優勢主要有以下幾點：控制精度高；可以在極深的地下鋪設管道；不需要阻斷交通；能穿越障礙物；施工所產生的噪聲較小；對施工現場周邊區域造成的影響小；可以安全地穿越公路、鐵路；在城市中施工時，倘若地下水較為稀缺，或者管道埋深較淺，其經濟性更好。不過該方式也并非全是優點，其缺點是要求工作井的深度要大，還要求地下管線曲率半徑要大，如果中繼站發生異常情況，那么需要用全氣壓來頂進。

在運用頂管法施工技術時，需要事先在管道的一端提前挖好工作坑，挖好之后在坑里安裝導軌，一般情況下都是把導軌安裝在木基礎或者混凝土基礎上，然后在導軌上設置管筒。除此之外，還要對頂管施工展開系統精確的測量工作，把握好管底高程、坡度和管道頂進中線的方向。施工時，要將一口已施工完畢的工作井當作出發點，并使用液壓千斤頂為頂進供應水平推力，從預留置的洞口處將預制鋼筋混凝土管一節一節地跟隨工具管向土層推進，并且要不斷挖掘管內的泥土，直到工具管頂進前方已經預先完工的接受井。

如果市政管道施工是在城區內距離較長且較為復雜的區域，那么除了頂管法施工技術，還應當加設一些輔助措施，例如使用激光糾偏、氣壓頂進、泥漿套潤滑、中繼站等措施。此外，在確定工作井的位置時，一定要全面考慮管道沿線路段的地質情況，當頂管長度達到一定量時，應盡量減少工作井的數目。同時要最大限度地將工作井設置在頂管中部，讓工作井在施工時能夠同時向左右兩個方向進行頂管。

2.3 夯管法

夯管法是借助具備較大沖擊力的管錘將事先鋪設好的鋼管直接夯進地下。夯管法要求鋪設的管道不得超過2m，一次性鋪設的管道不得超過100m。此方式對施工現場的要求不太嚴格，只需要在所鋪設的管道階段設置管坑即可。該方式所使用到的設備比較簡單，有發電機組、空壓機以及夯錘等工具。在使用夯錘擊打鋼管時，一定要注意擊打的具體位置，標準的擊打方法是使用夯錘擊打鋼管后端，打擊力會沿著鋼管傳輸到管前，該過程會對土體進行切削，不但能夠降低鋼管和地面之間的摩擦，還能夠讓鋼管更加有效地進入地面。在鋼管逐漸夯入地面的過程中，應當注意操作的連續性[3]。例如在第一節鋼管塊夯入地下之前，可使用焊接方式將其與第二節連接，在第二節鋼管塊快要夯入地面之前，再焊接第三節，如此重復該動作，直至將所有鋼管都夯入地面。

然而該方式在實際使用過程中也有很大的缺陷，例如鋪設材料只限于鋼管，鋪設長度也十分有限；并且無法詳細探測地下情況，當碰到較大的障礙物時，例如大石塊、混凝土等，施工將無法繼續往下進行，從而在無形中延長了施工周期，增加了施工次數，提升了施工成本。

2.4 盾構法

盾構法也稱微型隧道法。盾構可以同時完成挖掘管道、襯砌等工作。其一般由三大部分構成，即切削環、支撐環以及襯砌環，這三部分都有各自的用處與功能。切削環屬于一種保護裝置，能夠有效提高機器設備操作的安全性。支撐環內部設置有千斤頂，能夠推動整個裝置。千斤頂的一端固定在切削環上，其主要的責任是令盾構向前移動。千斤頂收縮之后，就會留出襯砌環，襯砌環內部能夠進行人工或者機械施工砌塊，砌完一段之后，千斤頂會以砌好的砌塊為依托，推著盾構向前移動，使其進入下一個環節的襯砌。

2.5 牽管施工技術

目前牽管技術在多個國家和多個行業都獲得了廣泛的應用，特別是在市政管網改擴建項目中得到了極佳的應用效果。其施工流程是利用計算機控制進行導向與探測，導向孔根據設計曲線鉆進，曲率半徑應大于管徑的1500倍，之后再擴大該導向孔，由此完成管線穿越的整個施工過程。牽管施工作為一項非開挖地下管道的施工技術，與頂管法相比，牽管施工更適用于口徑較小的管道施工[4]。這主要是因為口徑小的管道具備整體軸向抗彎慣性矩比較小，應用牽管方式可以更好地對口徑較小、距離較長的管道進行施工，而使用頂管法極易發生壓縮失穩的問題。

3 結束語

總而言之，非開挖施工技術具備先進性、科學性，其適用范圍廣、適用性強、效益好，在市政管道工程施工中得到了廣泛應用，對提升城市基礎建設質量和保護城市環境都具有重要的現實意義。