論非開挖技術在市政管網工程中的應用

高政瑞

中國水利水電第十四工程局有限公司 云南昆明 650000

隨著經濟建設大刀闊斧的進行，市政管網工程的覆蓋面積越來越廣，施工過程也更加復雜，不僅需要在不同深度的地層中鋪設各種管線，同時還要兼顧后續的維修與保養，因此具有很大的施工難度。如果施工區域屬于居民密集區或者商業繁華區，明挖施工技術將會受到很大的應用局限。非開挖施工技術一種十分先進的施工技術，可將對周邊的影響降到最低，現如今已經成為市政管網施工中的關鍵技術之一。

1 非開挖施工技術的概念和優勢分析

1.1 非開挖施工技術的概念

所謂非開挖技術主要是對應明挖技術來說的，是指在施工過程中不在地表挖槽，而是利用鉆鑿等手段將不同用途和材質的管線鋪設在不同的地層中，或者是完成不同深度、不同材質管線的維修和更換[1]。現如今在市政管網工程施工過程中，非開挖施工技術廣泛應用于水電氣和通訊等管網施工中，是一種十分重要的應用技術。

1.2 非開挖施工技術的優勢

在城市的現代化建設中，挖掘施工不僅嚴重影響周邊的交通，同時也存在著很大的環境隱患和安全隱患，而將非開挖技術應用在市政管網工程施工過程中，具有不破壞地面建筑、不挖掘道路、不破壞環境、不干擾人們的正常生活、施工高效安全等一系列應用優勢。現如今所有新建小區的地下管線都必須與城市的市政主管線相接，而政府部門對管線施工的審批愈發嚴苛，需要開發商付出高昂的政策性掘路費用，所以對于房地產開發商來說，如果采用非開挖施工技術進行市政管網施工，雖然單位施工成本略高，但是可省去大量的中間費用和手續，能夠對施工綜合成本進行有效節約，可謂是一種被動獲利的手段。除此之外，在非開挖技術的支持下，很多復雜的地層施工由過去的不可能轉變為可能，甚至可以完成復雜地形下管網的原位修復，不僅免去了大量的溝槽開挖環節，而且不會破壞植被和道路，具有更高的可操作性和安全性，社會影響良好。

2 常見的非開挖技術概述

2.1 定向鉆進技術

定向鉆進技術的工作原理為：在導航儀的作用下，引導鉆頭和鉆桿穿越土層，形成相應的孔徑，并用擴孔器進行回拉擴孔，在孔徑滿足一定尺寸后，利用擴孔器回拉鋪設地下管線。定向鉆進的施工長度通常在50-1500m之間并且管線管徑應小于1m，超過1m的管徑應采用頂管法進行施工[2]。定向鉆進施工技術有著十分顯著的應用優勢：在不開槽的情況下即可完成穿越施工；利用雷達進行導航跟蹤，可準確躲避地下障礙物，做到自由穿越；施工速度快、不會對周邊環境帶來負面影響；有多種直徑的回擴頭可以利用，可滿足單根管道和組管的多種施工需求。現如今定向鉆進施工技術已經廣泛應用于市政管網施工中。

2.2 頂管技術

頂管施工技術在應用過程中需要在工作井內安裝千斤頂和支座，并將所需要鋪設的管道放置在工具管之后，工具管會在千斤頂的作用下向前掘進，被切削下來的土屑被出土系統排出，在此節管道鋪設完成后，需要由吊車吊裝所需要鋪設的管道，由千斤頂繼續推進工具管，直至管道全部鋪設完成。鋪設結束后，由吊車將工具管吊至地面。

2.3 爆管法

爆管法就是對需要替換的舊管道進行爆破，并以舊導管為引導將新管道拉入或者頂入，通常所替換的管道直徑不得小于舊管道直徑。

3 非開挖技術在市政管網工程中的具體應用

3.1 管網鋪設

在市政管網的鋪設施工過程中，管道直徑是選擇施工技術的主要依據，現如今最常采用的非開挖施工技術，有頂管法、鉆進法和爆管法。如果管道直徑大于90cm，通常使用頂管法進行施工，如果管道直徑小于90cm，通常采用鉆進法進行施工[3]。采用頂管法進行施工時，需要技術人員結合市政管網工程的施工情況設計工作井，來完成管網的進出口施工，同時需要控制好工作井側壁的圓孔施工質量，在頂進管道時，對于頂進速度和頂進間隔也要進行嚴格控制，必須要保證勻速頂進并且將頂進間隔控制在50cm之內，如此才可有效避免管道鋪設發生偏斜。

3.2 管網置換

在市政管網工程施工過程中，管網置換是十分常見的施工內容，通常采用爆管法進行施工。爆管法主要是依靠徑向力破碎技術，在安裝新管道的過程中迫使舊管道膨脹爆破，在不重新開挖坑槽的前提下即可完成新管線的原位安裝。值得注意的是，新管線的管徑必須小于原管線直徑的2倍，并且必須保證管線材質具有一定韌性和延展性[4]。

3.3 管網修復

在進行管網修復時，非開挖技術主要用來進行管道的現場固化，也就是需要在氣壓和水壓的作用下，在管道內部置入未成形的樹脂，然后對管道進行加熱，完成對管道的修復。在修復完成后，工作人員要及時對管道進行清理同時做好必要的防漏水處理，從源頭上保障管道的修復質量。

4 案例分析

4.1 利用定向鉆進法進行管道鋪設

由前文敘述可知，定向鉆進技術在市政管網工程施工中有著十分顯著的應用優勢，不僅能夠靈活躲避障礙物，同時具有更快的施工速度，但是在施工過程中卻也普遍存在一些技術問題，需要引起工作人員的高度關注。

（1）工程概況。該施工區域為商業繁華區，人流、交通密集，并且地下管線錯綜排布，具有很大的施工難度。本次的施工內容為鋪設供暖管道的供水管和回水管，管道材質為螺旋焊接鋼管，在管道外包有5cm厚度的聚氨酯泡沫，在泡沫外包裹5cm厚度的塑料保護殼。管道的接口方式為電弧焊。技術人員通過綜合考慮決定使用定向鉆進法進行管道鋪設。

（2）在施工過程中遇到的技術問題。因為地下障礙物會在很大程度上影響非開挖技術的應用，本次施工區域的地下管線錯綜復雜，帶來了很大的施工難度，所以在施工之前技術人員對管線的分布情況進行精準探測，最大程度的保證探測結果的準確性。但是在地下分布著各類通訊和高壓電纜，這些高壓電纜所產生的電磁場會對探測儀造成一定影響，甚至產生了探測盲區，所以技術人員很難保證預先估算的準確性。除此之外，鉆進法在應用過程中需要在地表層進行鉆孔，但是地表層土質松軟所以很容易出現孔洞塌方的情況，所以技術人員結合地質條件對泥漿配比進行了優化，最大程度的提高泥漿的護壁性能，并在鉆孔過程中科學使用鉆探用化學試劑，盡可能的提高鉆進效率，同時為了在停止鉆進時保證孔內壓力，需要及時注入適量泥漿。

4.2 管道不銹鋼襯里修復

不銹鋼襯里管道修復技術就是將直徑不大于原管道外徑的薄壁不銹鋼管，利用縮徑壓縮裝置將其進行縮徑處理，然后在牽引機的牽引下將其穿入到舊管道內，穿入結束后對其進行加壓處理使其直徑恢復到原來的程度，并且在原管和不銹鋼襯里之間沖入填充物，使得二者緊密聯合成為復合管中管結構，如此可有效提高原管的承壓能力和使用周期。

（1）工程概況。某兒童公園的DN500供水管線為鑄鐵管線，已經連續使用接近20年，工作人員在日常檢修過程中發現管道存在著漏水情況，經有關部門批準決定對該管線進行不銹鋼襯里修復。需要修復的管線長度共計500m，埋在3m深的地下。因為施工地點位于兒童公園內，所以場地相對平整，并且施工區域內不存在過多的建筑物。

（2）施工關鍵要點。工作人員首先對待修復的管線進行了CCTV系統檢測，明確了管道的結垢和銹蝕情況，并制定了科學的清洗方案，為后續管道修復奠定了良好基礎。在本次施工過程中，技術人員使用了圓管縮徑內襯不銹鋼管修復技術，也就是所使用的不銹鋼管的外徑小于或等于原管道的內徑，并利用壓縮裝置將不銹鋼管的直徑縮徑10%，然后在機械的作用下將被縮徑的不銹鋼管拉入已被清洗好的舊管道內。在此基礎上用水壓對不銹鋼管進行脹圓處理，并在新舊管線之間的縫隙中注入水泥漿使其固化，以此來確保被修復的管線能夠具有更高的承壓能力和使用周期。在全部管道施工結束后，工作人員還需要對管道進行水壓試驗，控制沖洗速度至少大于1.0m/s，直至出口處的水質與入口處的水質無異為止[5]。

（3）技術評價。在本次的管道修復過程中，技術人員采用了不銹鋼襯里施工技術，此種施工技術只需進行少量的土方開挖，對周邊建筑影響較低，工作效率高；被修復后的供水管道不易出現結垢和銹蝕，可有效保證水質安全；此項修復技術充分利用了原管道，無需產生額外的動遷和征地費用；被修復后的管道具有更長的使用壽命，并且承壓能力被進一步提高，使用周期可達到50年以上。但是此種修復技術也有一定的應用缺陷，例如在施工過程中不銹鋼襯管存在著很大的卡管風險，因為在本次施工中的等徑壓縮量僅為10%，如果原管存在著嚴重的錯口現象，那么就很容易導致襯管卡管；因為在施工過程中需要去除掉一段原管線，所以只適合修復管道干線，對于支線修復則具有很大的施工難度。

5 提高非開挖技術應用效果的有效措施

5.1 對鉆機鉆頭進行優化

現如今隨著我國市政工程管道施工規模的不斷擴大，非開挖施工技術已經有了越來越廣泛的應用，特別是水平鉆進法已經成為市政管網施工的重要技術之一，為了切實提高鉆進效果，工作人員就必須保證鉆頭質量過硬，所以在鉆進法應用過程中，工作人員一定要精準控制鉆頭尺度，確保其能夠適合當前的地質條件，達到高效靈活施工的目的。

5.2 對鉆液的應用進行優規范

在市政管網施工之前，技術人員必須要對施工區域的地質條件進行全面勘察，并依據勘察結果選用更為適宜的施工技術，不同的地質結構需要利用不同的鉆頭進行鉆進，而鉆液作為鉆頭的有效保護，所以在應用過程中必須要求技術人員能夠明確鉆液的用量和類型，從源頭上保證鉆頭的鉆入效果。

5.3 嚴格控制作業精度

在市政管網工程施工過程中經常出現管線交叉或者重疊的情況，所以要求技術人員必須能夠對非開挖技術的作業精度進行嚴格控制，確保孔位精準，避免因施工誤差而對其他管線造成干擾。

6 非開挖技術在應用過程中存在的困境分析

6.1 不具備明確的施工標準

雖然在一些工業發達的國家非開挖施工技術已經相對成熟，同時也具備了完善的施工標準和施工要求，但是在我國非開挖施工技術尚屬于探索階段，仍舊缺乏明確的規范與標準，在應用過程中多以民間協會私自制定的規程為指導，不僅缺乏一定的權威性，同時也無法發揮出技術的最大價值，導致我國非開挖施工技術在應用過程中沒有足夠的技術后盾做支撐，限制了技術的應用和推廣。

6.2 可觀察性差

雖然非開挖施工技術具有一系列應用優勢，能夠有效解決明挖技術的應用缺陷，但是在施工過程中可觀察性差，技術人員無法用肉眼分辨施工質量是否符合設計要求，需要借助其他精密儀器進行勘測，并且對儀器的精度較高，受技術制約影響較大。

6.3 存在一定的建設風險

因為非開挖技術具有較差的可觀察性，所以一旦決策失誤，將很可能導致在施工過程中引發漏氣和斷電等嚴重后果，嚴重時甚至引起周邊的建筑物和道路坍塌，這會對人們的生命財產安全帶來嚴重威脅。所以很多施工單位為了規避風險，會采用傳統的明挖施工方法，這也對新技術的推廣和應用帶來了一定不利影響。

7 結語

綜上所述，將非開挖技術應用在市政管網工程施工過程中，是施工技術的改革和創新，也是我國市政管網工程施工的極大進步。雖然非開挖施工技術有著十分顯著的應用優勢，可有效提高市政工程的經濟效益和環保效益，但是技術在應用過程中也不可避免的存在著一些應用局限，要求技術人員必須能夠結合我國市政管網工程的實際情況，選擇適合的施工技術并對施工技術進行改革和創新，以此為基礎推動我國市政管網工程建設的順利發展。