市政工程項目的非開挖技術應用分析

孔凡寅

（山東省聊城市市政工程管理服務中心，山東聊城252000）

0 引言

市政工程是現代城市建設的重要基礎，其能呈現一個城市的發展面貌。近些年中，我國的城鎮化水平有很大的提升，市政工程的功能配套設施日益完善，早期建設的城市給排水等管線工程已經不能滿足廣大市民的需求[1]。并且，部分早期建成的道路需要改擴建，合理應用非開挖技術，能減少市政工程施工活動對市區民居生活及周圍街道交通秩序形成的影響，確保市政施工項目能保質保量地竣工。

1 非開挖技術

非開挖技術，即應用巖土鉆掘設備，開挖管網鋪設的入口與出口，并且在導向及定向鉆的協助下，執行市政工程管網的鋪設、調換及修復任務。和傳統的明挖施工技術相比，非開挖技術有十分明顯的優勢，可以從如下幾個方面分析[2]：①施工操作階段不會對地表區域形成較大的破壞力，且無須大范圍地挖掘地面，只需鉆出設備和管線的入口就可以，從這一點分析這種工法具有較強的應用性；②對市政工程周邊居民正常生活造成的影響偏小，這主要是因為非開挖技術無須過渡挖掘地面，故而生產實踐中不會形成較多的噪聲等環境破壞因素，減輕對居民生產、生活活動形成的干擾程度；施工操作時，也不會占用較大的區域引起交通堵塞問題；③經濟性較高，非開挖施工階段運用多種機械設備和自動化工具，故而和傳統工法相比較能短縮工期，也規避能源過度消耗的問題。

2 市政工程中非開挖施工技術的常見類型

2.1 頂管法

既往就有關于頂管法用于市政排水工程施工中的報道，近些年中，該項技術日益完善、成熟，當下主要被用在永久性的公用管道建造領域中。首先，要在管道設計路線內選定一定數目小基坑，作為頂管的工作井，并且要合理布置一段頂管的起點與終點。其次，在工作井的單面或兩面側壁上布置圓孔，為預制管節預留出入口與出口，其中頂管出口孔壁的對面側墻為承重壁，需要將液壓千斤頂與承重墊板組裝在承重壁上局部位置。再者，頂管施工階段，作業人員需要利用管頂油缸與中間的頂進力，在工作坑中完整地穿進工具管，并預接收坑中將其吊起，隨后將管道穩妥的埋設在兩個基坑之間。最后，工程參建人員應明確，一個完整的頂管施工活動是由諸多部分構成的，包括工作坑和接收坑、掘進機和中繼間、吊起裝置等。

2.2 導向鉆進鋪管

應用這種鋪管技術施工時，工人可以嘗試使用方向可控與水射流破土的鉆進方法，在地面上鉆進，按照前期設計出的軌跡先鉆出一個倒孔，隨后進行擴孔處理，并將管線鋪設到其內[3]。具體施工時，人工可參照鉆機設備的實際能力及地層條件等因素，選擇使用一次或兩次鉆孔等工法，配合應用斜面的鉆頭，嚴格控制其回轉狀態，精準調控實際的鉆孔方向，并做好鉆頭的定位工作，在人工手持式儀器的協助下檢測出鉆頭傳送出的電磁信號。導向鉆進階段，小口徑施工工況建議選用管徑50～350mm鋼管或塑料管，盡量將施工長度控制在20～400mm內。

2.3 舊管道改造鋪設

以往在舊管道改造施工活動中，常規做法是挖出一條新的管道，對舊管道做報廢處置。如今，城市建設中需要進行改造的舊管道多數分布在人口密集區段，這些區域地下煤氣、熱力及電力等管道錯綜分布，勢必會增加改造工程推進的難度[4]。原位換管法應用中把舊管道作為導向應用，再利用剪切或壓碎等手段，把新管道進原管道敷設范圍內。以上這種工法能順利地完成和舊管道等直徑的管道更換工作，在聚乙烯、PVC管道等改造工程領域中表現出較高的適用性。實踐中，也可以嘗試利用爆管法或氣動錘沖破原管道，而后牽拉進新管道。

2.4 管道修繕

市政管道長期投運后，會出現不同程度的老化問題，針對管道運營后期的維護工作，重點內容是清除管道中儲留的污垢及腐化等問題，并結合實際要求有針對性的改善管道的流動性，盡可能地延長地下管道的使用年限。技術人員可以嘗試采用如下兩種工法去開展市政管道的修繕工作[5]。①采用實時修復管道方法，在水力或空氣壓力的作用下導入一種具有較強穿透力的物質，在其抵達一定溫度后整合至舊管道內，利用高溫定格原理有機結合新舊管道；②應用滑動平移內襯方法，具體是將內徑小于舊管道的新管道穿到己腐化的主管道內，新、舊管道之間能形成封閉式環面空間，將適量水泥漿填充到其中，起到強化密實性的作用。近些年中，我國內襯施工技術已經有很大的完善，其應用新管道材質特有的性能，利用自然力的推力或加熱壓縮等方法使新管道與舊管道實現統一，能幫助新管道順利通行舊管道的復雜路徑。除了以上這兩種常規修復方法之外，還包括貼身契合、點滴修繕等，但其應用頻率相對較低。

3 工程案例

3.1 項目概況

已知某污水處理廠配套管網項目，實測路段I長達到1598m，預埋的玻璃鋼污水支管DN300長度達到603m，38座?400cm檢查井；路段II長2830m，玻璃鋼夾砂污水管DN400、DN500、DN000長度分別為3155mm、81m、1262m，78座?100cm檢查井。

3.2 前期調查與技術準備

正式開工前要對施工場區進行全面調查，主要內容有：

（1）觀察周邊人、車流量，布置交通導向牌，特殊時間段指派專人指揮、疏導交通。

（2）通過翻閱有關資料或在探測技術的協助下，對煤氣、供水、電力等管道等進行精準定位。

（3）調查地下設施分布及土質狀況。

經調查后發現，施工場區土層分布如下：素填土、粉土層、粉質黏土、圓礫層厚度分別是0.3～2.7m、3.5～5.7m、3.6～9.5、8～13m，承載力特征值依次是80kPa、150kPa、205kPa、505kPa。并且測算了工具管的迎面阻力，頂進階段管道承受的壓力、后背抗力等指標。其中，可以采用式（1）計算出工具管迎面阻力（FP）[6]：

D、d分別是頂管外徑、內徑；k是阻力系數（kN/m2）。工程工具管的迎面阻力是280kN。

3.3 設計井位

在充分落實前期準備后，結合施工場區的土質特征、構（建）筑及高空障礙物分布等，設計井位，工程中把工作井布置在流水位的下游，為管道中積水排出創造便利條件。考慮到節約成本的問題，工程決定在每一路段布置頂管工作井和接受井各1個，工作井尺寸3m×4m×6m，工作井中布置集水坑。工作井應用厚度大于350mm砂礫道床，每隔500mm布置200mm×150mm×2500mm枕木，管底和枕木距離40mm。工程各路段左右分別布置1根6mm×135mm，38kg/m重軌，兩軌距離控制625m。

3.4 頂進施工操作

在井位設計完，且經檢查確認各位置均準確無誤以后，就可以進入掘土與頂進施工。工程選擇了200t液壓千斤頂作為主要頂進設備，配合使用頂鐵、高壓油泵與工具管等輔助裝置，采取利用工作井、接受井同時同步頂進施工的方法，組織工人通過掘土的方法完成主體頂進的施工任務。因為管道是沿著人工掘出土壁頂進的，故而頂管前掘土工作是頂進施工活動中的重要一環，其施工情況直接影響頂進進度、效果，也關系著地面建筑物的安全性[7]。具體施工階段要確保土壁與管壁兩者持平，掘出的土要盡可運輸到指定地點，遠離被頂進管道，將其對設備、閥門、儀表造成的損害降到最低，進而使地下管道的氣密性與檢測結果的精準性得到更大保障。為確保施工過程安全性，工程中每掘土50cm就頂進一次，確保頂進施工作業勻速推進，并且頂進全程均要指派專人在頂管前方觀察是否出現偏斜，一旦出現就要及時進行糾偏處理。

3.5 測量與糾正誤差

在頂進施工前，要在工作井中布設方向線與水準點，每頂進一段距離后就要測量1次頂管前端的方向與高程，如果發現其出現偏差，則要盡早利用千斤頂進行校正。

4 結語

將非開挖技術用于市政管網工程施工活動中，不僅確保廣大市民生活的安寧性，也對城市化建設、發展腳步起到一定的作用，可見推廣非開挖技術是大勢所趨。但是我們要清晰認識到，該項技術應用時也面對一些問題，比如相應的規范標準不完善、直接可觀察性不足及存有安全建設風險等，這預示著非開挖技術的推廣任重道遠，需要市政建設單位即政府職能部門的協同努力，工人在實踐中也要不斷總結方法經驗，最大限度提升非開挖施工效率，創造更多的工程效益。