基于非開挖技術的市政給水管道工程施工技術初析

李金龍

（山西太水市政工程有限公司，山西 太原 030000）

1 在市政給水管道工程施工中應用非開挖技術的優勢

非開挖技術是利用各類巖土鉆掘設備和相關技術在地表進行小面積鉆挖，并在地下環境中完成給排水管道的敷設、更換或維修施工。與傳統給水管道明挖施工技術相比，非開挖技術主要具有以下3 方面優勢。

（1）施工效率高。傳統市政給水管道工程施工需要配合大規模開挖作業，作業量大，施工效率低，非開挖技術在應用過程中只需要進行小面積開挖方便巖土鉆掘設備和管線進入地下環境即可，施工機械化水平高，施工效率顯著提升[1]。

（2）施工影響小。非開挖技術在應用過程中不需要對施工路段進行大規模封堵，能保證道路擁有一定的通行能力，不會產生強烈噪聲，避免對周邊居民正常生活造成干擾。

（3）施工質量好。非開挖技術通過導向、定向鉆進等方式進行管道敷設或更換，不僅能適應多種復雜的土壤環境，而且可實現原位修復，施工質量較傳統以人工方式進行管線定位也有一定提升。

2 常用非開挖技術的種類

非開挖技術在市政給水管道工程中的主要作用是對給水管道進行鋪設、修復或更換，不同應用場景中使用的技術種類有所不同。其中管道鋪設常用的非開挖技術主要有頂管施工法和定向鉆施工法；管道修復作業中多采用灌漿法和纏繞法；管道更換作業多采用吃管法和爆管法，需要綜合施工目標和施工現場地質情況靈活選擇合適的施工技術，才能獲得良好的綜合效益。在管道鋪設中常用的非開挖技術如下。

（1）頂管施工法。此種非開挖技術是直接使用液壓千斤頂將管壓入土層中，將管正面泥土利用頂管機頂端刀盤進行切削，及時挖除切削下來的泥土并推管進入土層中，完成第一節管頂進作業后，再依次進行第二節、第三節等管子的連續頂進作業，直到形成整體性涵管。頂管施工法可根據挖土方式的不同進一步細分為泥水式頂管和土壓式管方法，多適用于平緩路徑中的給水管道施工工程[2]。

（2）定向鉆施工法。該種非開挖技術需要預先以水射流或回轉切削的方式擠壓土壤成孔，技術人員在地面通過手持儀器接收鉆頭發射的電磁信號，并以遙控的方式控制鉆頭行進軌跡，最終完成地下鉆孔。完成地下鉆孔后，配合拉管作業方式完成管線敷設。通常定向鉆施工法中應用的管線直徑不超過1.2m，管道材質多為PE 管、PVC 管、鋼管等。定向鉆施工法的主要優勢是靈活性較強，技術人員可全程控制鉆孔方向，并能及時發現及躲避地下環境中存在障礙物。

3 非開挖技術在市政給水管道工程施工中的具體應用

3.1 頂管施工法

頂管施工法在市政給水管道工程施工中的應用非常廣泛，但要求施工場地土壤性質為黏性土，才能充分發揮頂管施工法的應用價值。實際施工中，需要結合場地實際條件靈活選擇泥水式頂管或土壓式頂管法，具體應用方法為：根據設計方案和管道長度在給水管道敷設路徑中選擇一定數量施工節點，在節點位置進行小面積開挖，形成頂管施工作業井，每個作業井都是一段管道頂管作業的起點和終點；在作業井一側或相對兩側墻壁中設置圓孔，作為頂管管道的進出口；在起始端作業井頂管進口對側孔壁上安裝承重墊板和液壓千斤頂，利用管頂油缸和中間頂進力將工具管按預設路徑頂進土壤中，在兩個作業井中間形成管道敷設通道，從接收井中將工具管吊起；將給水管道以相同路徑頂進敷設通道中，通過重復以上操作最終完成整個給水管道的地下敷設施工。完整的頂管施工法在應用過程中需要關注多個要點，如作業井和接收井的設置、頂管掘進設備和主裝置中繼間的設施、基坑導軌與后座墻的加固等。

若實際作業環境土層構成復雜程度較高，頂管施工法可能難以完全滿足給水管道工程施工要求，此時，需要同時配合其他施工方法，確保管道敷設順利完成[3]。且不同地質條件下，需要對作業井進行的加固措施各不相同，在正式施工前，需要對施工環境進行全面的地質勘察，結合勘察報告科學設計作業井工藝方法，如設計數量、作業方式、分布方式等。

3.2 定向鉆施工法

在施工環境土壤條件為均質土層，且鋪設管道直徑在1200mm 之內時，市政給水管道工程施工主要采用定向鉆施工法[4]。大量工程實踐都顯現出定向鉆施工法在該類型施工條件中的良好應用價值，實際應用過程中可供選擇的管材材質類型較多，如PE 管、PVC 管、鋼管等，管線形式可根據需要設置為直線或曲線形式。

（1）鉆進導向孔。以鉆機作為主要鉆孔設備，正式開展鉆孔作業前，需要明確施工方案、鉆孔路徑、施工環境中地下管線排布情況、周邊建筑排布情況等因素，確保鉆孔施工不會對原有管線和周邊建筑安全造成影響。結合地質勘察報告，選擇合適規格的鉆孔工具，每完成一根鉆桿鉆孔作業后，都需要檢查鉆頭是否從設計位置中鉆出，減少實際鉆孔作業和設計參數之間的誤差。通過重復積累鉆孔作業，最終得到貫穿全線的導向孔。

（2）預擴孔與回拖管線。因不同城市和地區發展規劃方案之間存在差異，使得各城市市政給水管道工程中使用的管道規格存在一定差異，需要根據管道規格的不同選用合適的擴孔設備[5]。若200mm≤管徑≤350mm，預擴孔設備可選擇小型鉆機；若350mm≤管徑≤1200mm，預擴孔設備可選擇大型鉆機。同時，根據地質條件和設備性能選擇一次或多次擴孔工藝，保證孔徑規格和數量與設計要求一致。完成擴孔后，利用鉆機裝盤為鉆桿提供動能令其后退，后退過程中與其相連的管線直接被回拖到孔洞中，以此完成給水管道的敷設作業。

3.3 管道在線修復翻新工藝

管道在線修復翻新工藝主要是使用新的管材對原有管材進行加固[5]。具體應用方法為：選擇管徑規格略小于原有管徑的PE管作為返修管材，將新管材推入產生缺陷或滲漏管道中，修復方法如圖1 所示。為避免PE 管在推入過程中受到原有管材內部雜物或阻力的影響，將擴管頭安裝在PE 頂端，并將牽引繩和擴管頭相連，同時利用卷揚機和頂進設備從前后兩端助力PE 管順利頂進原有給水管道中。為避免PE 管在進入原有管道時受到磕碰等損傷，需要在原有給水管道端部安裝保護圈。為避免內嵌的PE管道在長期使用過程中發生位移，需要在完成內嵌施工后在新舊管道間隙中灌入水泥砂漿，對新嵌入PE 管進行加固。為提高管道修復翻新效率，可在進行PE 管內嵌操作前，使用熔焊機完成相鄰PE 管焊接作業，然后將小管徑PE 管道直接與管道輪盤相連。利用管道輪盤可一次性完成上百米內襯管道的內嵌作業，極大地提高了管道修復翻新速度。

圖1 管道在線修復翻新工藝

3.4 在線管道更新工藝

若原有市政給水管道已經發生了嚴重的破損或老化，需要對原有管道進行更換，選擇的管道直徑需比原有給水管道的直徑大[6]。按序依次連接卷揚機、牽引線、氣動沖擊鉆、擴管頭和新的內襯管，工藝原理是利用卷揚機拉動氣動沖擊鉆，對原有給水管道進行沖擊碎管處理，氣動沖擊鉆后方連接的擴管頭能直接將已經破碎的舊管道碎片壓入管周土壤中，同時擴管頭帶動新的PE 管直接進入原管道位置中，完成管道置換作業。

4 市政給水管道工程施工中應用非開挖技術的注意事項

（1）靈活選擇施工工藝和施工設備。市政給水管道施工過程中，應結合現場地質條件和施工要求靈活選擇施工工藝和施工設備，保障給水管道的施工質量[7]。如當現場土壤性質為砂質粉土時，應優先采用水沖式頂管機進行頂管安裝作業；若現場土壤性質為軟基黏土，則應優先采用擠壓沖擊掘進施工工藝。

（2）水平導向鉆進法在實際施工中需要關注的要點較多：管道應選用剛性連接管材，如PE 管、PVC 管、鋼管等；正式施工前應在平整場地中，結合工程設計要求進行管道連接作業，保證管道連接質量，控制曲線段管線的連接角度；單次管道鉆入長度應在800m 以內；在管道端部設置定位系統，精準掌握管道推進位置、推進進度和地層情況等信息，一旦管道推進施工發生阻礙，能迅速鎖定異常位置，及時進行異常處理。

5 結語

綜上所述，市政給水管道是關乎市民生活生產的重要基礎設施，傳統明挖管道鋪設、修復和更換作業方式，不僅施工效率低、作業量大，還會影響居民生活和交通。通過應用非開挖技術，在地表進行小面積開挖，同時配合相關機械設備完成管道鋪設、修復或更換，對交通、居民生活產生的影響非常小，且施工效率高，具有良好的應用前景。