非開挖施工技術(shù)在給水管道工程中的應(yīng)用研究

摘 要：本文深入探討非開挖施工技術(shù)在給水管道工程中的應(yīng)用，并針對其中所面臨的挑戰(zhàn)提出解決方案。通過綜合相關(guān)理論知識和實(shí)際案例分析，不難發(fā)現(xiàn)非開挖施工技術(shù)在給水管道工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，在給水管道工程中應(yīng)用非開挖施工技術(shù)也面臨著一些挑戰(zhàn)。為此，克服挑戰(zhàn)并持續(xù)進(jìn)行研究和創(chuàng)新至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：非開挖施工技術(shù)；給水管道工程；應(yīng)用；挑戰(zhàn)文章編號：2095-4085（2024）03-0013-03

0 引言

非開挖施工技術(shù)包括定向鉆探、水平定向鉆探、管道爆破等，其可以在不破壞地面和地下設(shè)施的情況下完成施工任務(wù)。非開挖施工技術(shù)的應(yīng)用不僅可以提高施工效率，減少對城市運(yùn)行的干擾，還降低了對環(huán)境的影響，為可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

1 非開挖施工技術(shù)的分類和原理簡介［1］

1.1 水平定向鉆穿技術(shù)

（1）原理：通過使用水平定向鉆機(jī)，在地下鉆孔的同時(shí)進(jìn)行土壤切削和土壤排除，以便安裝新的給水管道。

（2）特點(diǎn)：適用于較長距離的管道安裝，可以避免地面破壞和交通干擾。

1.2 水平定向頂管技術(shù)

（1）原理：利用水平定向頂管機(jī)，通過推進(jìn)和控制頂管管道，將舊的管道推出并同時(shí)安裝新的給水管道。

（2）特點(diǎn)：適用于較短距離的管道安裝，能夠減少地面開挖和交通干擾。

1.3 壁式鉆孔技術(shù)

（1）原理：使用壁式鉆孔機(jī)在管道周圍進(jìn)行鉆孔，然后將舊的管道從地下拉出，同時(shí)將新的管道推入地下。

（2）特點(diǎn)：適用于較小直徑的管道更換，可以減少對周圍環(huán)境的干擾和破壞。

1.4 管道爆破拓展技術(shù)

（1）原理：通過在地下管道中使用爆破裝置，將現(xiàn)有管道拓展為更大直徑的管道，以滿足供水需求。

（2）特點(diǎn)：適用于需要擴(kuò)大管道容量的情況，但需要謹(jǐn)慎考慮安全性和管道材料的耐久性。

2 非開挖施工技術(shù)在給水管道工程中的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

2.1 非開挖施工技術(shù)在給水管道工程中的優(yōu)勢

2.1.1 減少地面破壞和交通干擾

（1）非開挖施工技術(shù)能夠有效保護(hù)地面的完整性和美觀性。相比傳統(tǒng)的開挖施工方式，非開挖施工不需要對地表進(jìn)行大規(guī)模的破壞和恢復(fù)，從而減少了地面破壞和地貌改變的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）非開挖施工技術(shù)可以避免對交通的干擾。特別是在城市繁忙區(qū)域或交通密集地區(qū)進(jìn)行施工時(shí)，傳統(tǒng)的開挖施工可能導(dǎo)致道路封閉、交通擁堵和行人通行受限等問題；而非開挖施工則能夠保證交通的暢通和安全。

（3）非開挖施工技術(shù)還能夠保持城市的正常功能運(yùn)行，避免對其他地下設(shè)施造成干擾，從而可確保供水、供電等功能的連續(xù)性［2］。

2.1.2 提高施工效率和減少工期

相較于傳統(tǒng)的開挖施工方式，非開挖施工不需要進(jìn)行大規(guī)模的挖掘和回填工作，因此能夠節(jié)省施工時(shí)間。非開挖施工技術(shù)采用各種先進(jìn)的工具和設(shè)備，如水平定向鉆、水平定向挖掘、盾構(gòu)等，可以在不破壞地表的情況下進(jìn)行管道施工。這種施工方式避免了開挖施工中的土方運(yùn)輸、回填和地面恢復(fù)等繁瑣工序，大大提高了施工效率。同時(shí)，還能減少對交通、環(huán)境和周邊設(shè)施的干擾，降低施工風(fēng)險(xiǎn)和對周邊居民的影響，進(jìn)一步縮短工期。因此，采用非開挖施工技術(shù)可以有效提高施工效率，加快工程進(jìn)度，為管道工程的快速完成提供可行的解決方案。

2.1.3 降低施工成本和人員安全風(fēng)險(xiǎn)

非開挖施工技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠提高施工效率和縮短工期，還能夠顯著的降低成本和人員安全風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)的開挖施工需要大量的土方運(yùn)輸、回填和地面恢復(fù)等工序，不僅耗費(fèi)人力物力，還增加了施工成本。而非開挖施工通過采用先進(jìn)的工具和設(shè)備，避免了這些繁瑣的工序，降低了施工成本。

非開挖施工還能夠減少人員在危險(xiǎn)環(huán)境中的工作，從而有效降低人員安全風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)的開挖施工存在著土方崩塌、坍塌、地面塌陷等安全風(fēng)險(xiǎn)，施工人員需要在這些危險(xiǎn)環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，存在一定的安全隱患。而非開挖施工通常采用先進(jìn)的工具和設(shè)備在地下進(jìn)行，不需要大規(guī)模的開挖，因此可以提供更安全的工作環(huán)境，減少人員受傷和事故發(fā)生的可能性。

2.2 非開挖施工技術(shù)在給水管道工程中的挑戰(zhàn)

2.2.1 技術(shù)難題與工程限制

在非開挖施工技術(shù)的應(yīng)用過程中，會(huì)面臨一些技術(shù)難題和工程限制。其中包括地下復(fù)雜的地質(zhì)條件、管線交叉和交通設(shè)施等因素，這些因素會(huì)增加施工的難度和復(fù)雜性。

（1）地下地質(zhì)條件的復(fù)雜性會(huì)導(dǎo)致施工過程中遇到各種問題，如巖層硬度不均勻、地下水位變化、土質(zhì)松軟等。這些因素會(huì)影響施工設(shè)備操作和施工進(jìn)度，需要采取額外的措施來應(yīng)對地質(zhì)條件的變化，從而增加了施工的難度和風(fēng)險(xiǎn)。

（2）管線交叉是非開挖施工技術(shù)面臨的另一個(gè)限制因素。在城市地下存在大量的地下管線網(wǎng)絡(luò)，如電力、通信、燃?xì)獾取＿@些管線的交叉和縱橫交錯(cuò)使得非開挖施工需要更加精確的定位和施工規(guī)劃，以避免對現(xiàn)有管線造成損壞和干擾。對于復(fù)雜的管線交叉情況，需要進(jìn)行詳細(xì)的勘察和設(shè)計(jì)，采用更加復(fù)雜的施工工藝和設(shè)備，從而會(huì)增加施工的復(fù)雜性和成本。

（3）交通設(shè)施也是非開挖施工技術(shù)面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。在城市道路和交通繁忙的地區(qū)進(jìn)行非開挖施工，需要考慮交通的流量和安全。施工過程中需要采取交通管制措施、調(diào)整交通流向或者進(jìn)行臨時(shí)交通路線的規(guī)劃，以確保施工區(qū)域的交通安全和通行順暢。這些額外的交通管理工作和配套措施會(huì)增加施工的復(fù)雜性和施工期限。

2.2.2 管道材料適應(yīng)性和耐久性問題

非開挖施工技術(shù)對管道材料的要求較高，要考慮其適應(yīng)性和長期耐久性。在選擇管道材料時(shí)，必須綜合考慮非開挖施工技術(shù)的特點(diǎn)和施工環(huán)境，所選材料必須符合要求，以確保施工質(zhì)量和管道的可靠運(yùn)行。不同的非開挖施工技術(shù)對管道材料有不同的要求，如強(qiáng)度、柔韌性、耐腐蝕性和密封性等方面。因此，需要對材料進(jìn)行充分評估和選擇，以確保其能夠適應(yīng)非開挖施工技術(shù)的要求，并具備足夠的耐久性，以應(yīng)對長期使用和各種環(huán)境條件的影響。選用合適的管道材料是確保非開挖施工質(zhì)量和管道可靠性的重要因素，需要綜合考慮技術(shù)要求、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境因素，以找到最佳的材料解決方案。

2.2.3 管道連接的密封性和穩(wěn)固性

在非開挖施工中，管道連接的密封性和穩(wěn)固性也是一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。施工過程中的振動(dòng)和位移會(huì)導(dǎo)致連接處出現(xiàn)漏水和松動(dòng)的問題；連接處的密封性不足，會(huì)導(dǎo)致水泄漏或者滲漏；部分連接還會(huì)存在質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，如材料質(zhì)量不符合要求或施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)；連接處也會(huì)隨著時(shí)間的推移而老化和損壞，需要定期維護(hù)和檢修。這些問題都會(huì)影響供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行和可靠性，增加維修成本，并對供水質(zhì)量和環(huán)境造成不利影響。解決這些問題需要采取適當(dāng)?shù)倪B接技術(shù)和材料，并進(jìn)行嚴(yán)格的測試和檢查，以確保連接處的質(zhì)量和可靠性。

3 非開挖施工技術(shù)在給水管道工程中的應(yīng)用案例

3.1 項(xiàng)目概況

新加坡公用事業(yè)局馬林百列供水管道非開挖施工項(xiàng)目。

3.2 施工過程

（1）前期準(zhǔn)備與勘察：在非開挖施工開始之前，施工團(tuán)隊(duì)首先進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘察和地下設(shè)施調(diào)查，以了解地下的土壤情況和地下設(shè)施的分布情況。同時(shí)，也進(jìn)行了施工路線的規(guī)劃和施工方案的設(shè)計(jì)。

（2）定向鉆探：在確定了鉆探的起點(diǎn)和終點(diǎn)后，施工團(tuán)隊(duì)在地面上設(shè)立了一個(gè)鉆探站。使用定向鉆頭在地下鉆出一條管道通道。這個(gè)過程需要專業(yè)的操作人員控制鉆頭的方向和角度，以確保鉆探的精度。

（3）實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)整：在鉆探過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)會(huì)不斷收集鉆頭的位置、角度和深度等信息，并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析。如果發(fā)現(xiàn)鉆探偏離了預(yù)定的路線，操作人員會(huì)根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的反饋信息，及時(shí)調(diào)整鉆頭的方向和角度。

（4）管道拉入：鉆探完成后，將預(yù)制的給水管道通過管道通道拉入地下。在這個(gè)過程中，需要確保管道不受損傷，并且要正確對準(zhǔn)預(yù)定的位置。

（5）管道連接和測試：管道拉入地下后，施工團(tuán)隊(duì)會(huì)進(jìn)行管道的連接和測試。包括檢查管道的密封性和進(jìn)行水壓試驗(yàn)，以確保管道的正常運(yùn)行。

（6）地面恢復(fù)：最后，將鉆探站拆除，恢復(fù)地面的原狀。如果地面有綠化或其他設(shè)施，還需要進(jìn)行修復(fù)和重建。

3.3 案例分析

（1）環(huán)境與社會(huì)影響：非開挖施工技術(shù)大大減少了對環(huán)境和社會(huì)的影響。由于無需大面積開挖，交通阻塞和噪音污染得到了有效控制，也避免了對周圍建筑和設(shè)施的破壞。這對于繁忙的城市環(huán)境是非常重要的。此外，由于非開挖施工技術(shù)還在很大程度上降低了施工過程中產(chǎn)生的噪音和塵土，從而對周邊居民的生活影響降到最低，更好地保護(hù)了他們的居住環(huán)境。

（2）施工精度和安全性：定向鉆探技術(shù)提高了施工的精度和安全性。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，可以精確控制鉆頭的方向和深度，避免了對地下其他設(shè)施的損壞。這在地下設(shè)施密集的城市環(huán)境中尤為重要。此外，由于鉆探過程完全在地下進(jìn)行，施工的安全性也得到了提高。

（3）施工效率和經(jīng)濟(jì)效益：非開挖施工技術(shù)提高了施工效率。相比傳統(tǒng)的開挖施工方法，非開挖施工技術(shù)可以更快地完成施工任務(wù)，節(jié)省了大量時(shí)間和人力資源。此外，由于減少了對周圍環(huán)境的影響，也減少了因環(huán)境修復(fù)而產(chǎn)生的額外成本。因此，非開挖施工技術(shù)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）技術(shù)挑戰(zhàn)和解決方案：在這個(gè)項(xiàng)目中，施工團(tuán)隊(duì)面臨了一些技術(shù)挑戰(zhàn)，例如，如何精確控制鉆頭的方向和深度，如何在繁忙的城市環(huán)境中進(jìn)行施工等。但是，通過使用定向鉆探技術(shù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)以及進(jìn)行詳細(xì)的前期準(zhǔn)備和勘察，施工團(tuán)隊(duì)成功地解決了這些挑戰(zhàn)。

3.4 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（1）詳細(xì)的前期準(zhǔn)備和勘察至關(guān)重要：在施工開始之前，進(jìn)行地質(zhì)勘察和地下設(shè)施調(diào)查，以及施工路線的規(guī)劃和施工方案的設(shè)計(jì)，都是確保施工順利進(jìn)行的關(guān)鍵。這些前期工作可以幫助施工團(tuán)隊(duì)了解地下的實(shí)際情況，避免在施工過程中出現(xiàn)不可預(yù)見的問題。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)整是保證施工精度的關(guān)鍵：在非開挖施工中，實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的作用不可忽視。它可以實(shí)時(shí)收集鉆頭的位置、角度和深度等信息，并進(jìn)行分析，以確保鉆探的精度。如果發(fā)現(xiàn)鉆探偏離了預(yù)定的路線，操作人員可以及時(shí)調(diào)整，避免了施工誤差。

（3）高質(zhì)量的施工設(shè)備和專業(yè)的操作人員是成功的保證：高質(zhì)量的設(shè)備可以保證施工的精度和效率，專業(yè)的操作人員則可以根據(jù)地下的實(shí)際情況，靈活調(diào)整施工方案。

（4）對環(huán)境的尊重和保護(hù)：非開挖施工雖然可以減少對環(huán)境的影響，但在施工過程中，還需要盡可能地保護(hù)環(huán)境，減少對周圍環(huán)境的干擾。例如，盡量選擇在夜間或交通不繁忙的時(shí)候進(jìn)行施工，盡量減少施工噪音等等。

（5）持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)：面對施工過程中的各種挑戰(zhàn)，施工團(tuán)隊(duì)需要持續(xù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)，以提高施工的效率和精度，減少對環(huán)境的影響。例如，可以研發(fā)更先進(jìn)的鉆探設(shè)備，更精確的監(jiān)測系統(tǒng)等。

4 非開挖施工技術(shù)在給水管道工程中的未來發(fā)展趨勢

4.1 技術(shù)創(chuàng)新與改進(jìn)

技術(shù)創(chuàng)新是推動(dòng)非開挖施工技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力之一。未來，人們將繼續(xù)致力于改進(jìn)和創(chuàng)新非開挖施工技術(shù)，以提高施工效率、降低成本，并提供更安全、可靠的解決方案。

（1）施工設(shè)備和工具的改進(jìn)：開發(fā)更高效、更精確的設(shè)備和工具，以提高施工的準(zhǔn)確性和效率。

（2）自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用：引入自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)部分或全部施工過程的自動(dòng)化，提高工作效率和質(zhì)量。

（3）無人機(jī)和遙感技術(shù)的應(yīng)用：利用無人機(jī)和遙感技術(shù)進(jìn)行施工前的勘察和監(jiān)測，提高施工計(jì)劃和質(zhì)量控制的準(zhǔn)確性。

（4）數(shù)據(jù)分析和人工智能的應(yīng)用：利用數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，對施工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和優(yōu)化，提高施工效率和質(zhì)量。

4.2 可持續(xù)性和環(huán)境友好性的進(jìn)步

（1）節(jié)能減排：通過優(yōu)化施工過程和使用高效設(shè)備，減少能源消耗和碳排放。

（2）資源保護(hù)和回收利用：在施工過程中，積極采取措施保護(hù)水資源、土壤和生態(tài)環(huán)境，并推動(dòng)廢棄物的合理回收和再利用。

（3）綠色材料的應(yīng)用：選擇環(huán)境友好的材料，如可降解材料和再生材料，減少對環(huán)境的負(fù)面影響。

5 結(jié)語

非開挖施工技術(shù)在給水管道工程中的應(yīng)用研究，無疑為我們提供了一個(gè)全新的視角和工具，以更有效、更環(huán)保的方式進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和更新。這種技術(shù)克服了傳統(tǒng)開挖施工的許多限制，包括環(huán)境破壞、交通干擾以及工程周期的延長。然而，非開挖施工技術(shù)并非無懈可擊，它的應(yīng)用仍面臨著一些挑戰(zhàn)，例如，如何確保管道連接的密封性和穩(wěn)固性。可以通過不斷的實(shí)踐、研究和創(chuàng)新，找到解決這些問題的方法，以進(jìn)一步提升非開挖施工技術(shù)的可靠性和效率。這不僅有助于提高給水管道工程的建設(shè)質(zhì)量，也會(huì)為保護(hù)環(huán)境、提升城市居民生活質(zhì)量以及推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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