非开挖技术在城市给排水应用

非开挖技术在城市给排水应用

汪小勤

北京中咨海外咨询有限公司北京100037

摘要：非开挖施工技术就能够在不破坏地表的情况下进行地下管道的铺设，因此，非开挖施工技术在现代的城市给排水管道施工中备受青睐。本文即详细阐述了非开挖技术在城市给排水施工中的应用。

关键词：非开挖技术；给排水；管道修复；顶管法

一、非开挖技术概述

非开挖技术（TrenchlessTechnologyorNo-Dig）是指利用少开挖或不开挖的方法对地下管线、管道进行铺设、维修或更换、探测的一门施工技术。目前广泛用于穿越高速公路、铁路、建筑物、河流、湖泊以及在古迹保护区、农作物和植被保护区等区域内进行地下管线的施工。

常规开挖管线安装施工工艺难度小，易于掌握，无技术风险，属成熟工艺，国家有明确的技术规范及严格的定额管理；修复期间停水时间短，管线敷设好后，只在驳接时停水；对城市供水影响较小。但是常规的开挖施工存在着不容忽视的缺陷。如破坏了原有的道路环境，阻塞交通，机械污染和粉尘污染，机械和管材长期占道，路面恢复慢，路面破坏后无法恢复原貌。

非开挖施工解决了常规开挖施工对居民正常生活的干扰和对交通、环境、周边建筑基础的破坏及不良影响。

二、非开挖施工技术应用范围

（一）管道修复技术

对管道进行修复主要是对出现破损和泄露的输送管道采取技术进行修复，这样能够更好的保证管线的使用功能得到恢复，在进行修复的时候通常应用的是外防腐层修复和内修复两种技术，在进行修复的时候，复合软管翻转内衬可以应用水压或者是气压内衬材料来对管道的内壁进行翻转，然后在热水或者是蒸汽的作用下使内衬材料更加的坚硬，这样才能更好的对管道的内壁进行修复。在进行修复的时候也能应用PE材料，这种材料在应用过程中能够表现出来更好的使用特性，这样对旧管线的内衬进行修复。在进行管线修复的时候也能应用高压射水清洗技术，这样能够更好对管道内存在的结垢和沉积物进行冲刷，同时在清洗以后能够更加的干净，使管线恢复到以前的使用状态。在对管刀进行修复的时候也能采取新的技术，因此就出现了不锈钢薄板内衬，这样能够提高管道的使用时间，同时也能在耐腐蚀性方面得到提高。

（二）管线更换

爆管法是在世界范围内使用最广的一种非开挖管道更换工艺，典型的爆管法施工工艺是将一个圆锥型的爆管工具插入到待换旧管道中并通过拉或顶入的方法使它通过管道并将管道破裂，破碎的管道碎片被挤入到管道周围的土体里面，与此同时，接在爆管头后面的新管道也通过拉或推的方法铺设到原管道的位置。

在微型隧道掘进方法中有一种变通方法叫吃管法，即原位管线替换法，吃管法是以专门的隧道掘进机，以旧管为导向，将旧管破碎，形成更大的孔，同时顶入直径更大的管道。该技术能增大管道的过流能力，主要用于更换埋深较大的非加筋

污水管道。

（三）管线敷设

通常铺设管线采用的施工技术包括：水平导向钻进法、夯管法、推挤顶进法、盾构法（微型隧道法）和顶管法。

1、水平导向钻进法（HDD）

水平导向钻进法是一种无需挖掘工作井就能快速铺设地下管线的钻进方法，是将钻探技术与控向技术巧妙结合的现代非开挖施工新技术，是非开挖施工法中应用较广的一种。其原理是通过预先设计的铺管线路（可通过设备上的电脑进行辅助设计），由钻机驱动装有锲形钻头的钻杆从地面钻入，再按照预定的方向绕过地下障碍，直至抵达目的地，然后卸下钻头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩孔器，使之能够在拉回钻杆的同时水平钻孔至所需直径，并将需要铺设的管线同时返程牵回至钻孔入口处，以保证铺设管线不会由于空间不足或钻榍摩擦而受到破坏，在扩孔的同时注入化学泥浆以保证钻孔不致坍塌。

2、夯管法

施工时，夯管锤的冲击力直接作用在钢管的后端，通过钢管传递到前端的管靴上切削土体，并克服土层与管道之间的摩擦力使钢管不断进入地层。随着钢管的前进，被切削的土芯进入钢管内，在第一节钢管夯入地层后，后一节钢管与其焊接在一起，如此反复，直到夯入最后一节钢管，待钢管全部夯入后，可采用压缩空气、高压射流、螺旋钻杆、人工掏土等方法将管内的土体排出。夯管过程中，用经纬仪和水准仪控制进管的方位、高程和角度，保证夯进精度。该项技术靠动荷载夯进，在施工时不需要靠背支撑，施工时不掏土，也不会发生局部沉降，其地层适应性广泛，施工周期短。不过，夯管法也存在明显的局限：一是只能铺设钢管，二是一次施工长度有限（最多只有100多米），三是如遇到地层复杂情况，如较大块石、混凝土块等，导致夯管无法进行下去，夯进去的钢管又难拔出，造成管材的损失。

3、盾构法（微型隧道法）

盾构就是一种在地下由前端掘进后端衬砌的施工设备，为钢制壳体，主要由三个部分组成，即前部的切削环、中部的支撑环和尾部的衬砌环。切削环可作为保护罩，能将其刃脚插进土层中，人工或机械在环内挖土、出土。在支撑环内安装有液压千斤顶等推动装置。千斤顶的前端固定在切削环上，当切削环内挖土工作完成后，它负责将整个盾构壳体向前移动。当千斤顶回程后端收缩后，就留出了衬砌环，在衬砌环内人工或机械衬砌预制砌块当砌完一环砌块后，千斤顶又可以将砌块傲为后背向前推动盾构壳体，开始下一个挖土和衬砌的循环。

4、顶管法

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，适用于埋设直径在600mm～4000mm之间的管道。我国最早采用的非开挖施工法就是顶管法。过去，顶管法作为一种特殊的施工手段，一般不轻易采用，现在，顶管施工作为一种常规施工工艺已被业主所接受。顶管施工最早主要用在下水道施工，近年来，越来越多地运用到自来水管、煤气管、动力电缆、通信电缆等许多管道的施工中，且使用愈来愈普遍。顶管技术最主要的优势是在交通繁忙的城市道路下进行给排水管道施工时，可以在不切断正常交通的情况下实现管道的铺设难题。

三、城市道路给排水非开挖技术要点

（一）非开挖管道施工方法的选择

非开挖地下管道施工成功的关键是选择合适的施工方法和施工机械。管道施工方法和施工机械的选择，主要根据工程地质条件、水文地质条件、管道埋深、管道端面形状及尺寸、施工技术条件和施工技术水平及工期要求等诸多因素综合确定。例如软弱的粘土宜采用挤压冲击掘进；对于土体较松软、含水量较大的砂质粉土，可采用水冲式顶管机。施工方法与施工机械相辅相成，一定的施工方法对应着一定的施工机械。以顶管法为例，手掘式顶管法只适用于能自立的土中，采用手掘式工具头进行施工；泥水式顶管法采用的是泥水平衡式工具头；土压式顶管法的适用范围最广，可以称得上是全土质型，小刀盘的土压平衡顶管机和大刀盘的DK土压平衡顶管机在工程中经常被采用。因此管道施工方法的选择，应根据工程地质和水文地质条件，选择合适的施工方法，采用相应的设备，在科学管理下进行信息化施工。

（二）施工前做好前期调研以及施工准备工作

在给排水工程采用非开挖施工技术实施之前，需要对施工场地周围环境进行全面的前期调研，不仅要了解清楚管线通过区域的地质构造，还要掌握其地表和地下水分布情况。只有充分的了解地质情况，才能针对项目设计合理的管线穿线路径以及进出洞口的位置。只有这样才能既满足给排水工程非开挖施工的技术要求，也能保证对地上设施及附属建筑物的影响降到最低。

（三）根据拉管施工技术要点安排合理的施工方案

在市政给排水工程施工中，由于其管道材料及使用情况的不同，必须根据其工程实际情况及拉管施工技术要点编制合理的施工方案。这其中包括导向孔轨迹设计、管材选用、水泥砂浆配置等。

1、由于排水管道的应用不同，在编制拉管施工方案时候，导向孔轨迹的设计的深度、坡度允许误差均有较严格的要求。

2、回拉力的计算及定向钻机的选择需要根据工程建设标准《水平定向钻进管线铺设工程技术规程》进行校核。

3、根据设计文件的要求选用适用拉管技术的管材。

（四）非开挖施工技术要点

1、严格轴线定位测量，并及时校正

在进行导向孔施工时，必须进行严格的轴线定位测量，使用定向钻机水平钻进。而在非开挖区域的地面应采取控向仪等导航设备对钻头的方向和深度进行控制，使导向孔严格按照设计的轴线形成铺设中心线。

2、随着钻进工程的施工，随时调整钻进参数，避免不同的岩层钻进对设备造成损害。

3、密切监控施工过程，留意是否有地质突发情况，比如泥浆漏失、钻压突变等情况。

（五）市政排水管拉管施工特殊措施

1、应对精度要求应采取的施工措施

由于市政排水管线需要的施工精度较一般的拉管施工技术更高，因此可以采用设置工作坑、增加监控检测频率、选择人员活动较少的夜间施工避免干扰等手段来提高施工精度。特别是在检测及检定管位深度、方向及岩层突破上，需要增加检定次数，采用及时进行钻进调整，尽量规避钻进施工误差。

2、应对沉降问题应采取的施工措施

在遇到不良土质时，经常会发生沉降问题，这时应增设工作井，将原先的工作段分为几次完成，尽可能减少土体变形。此外应采取相应的补救措施，利用工作井对下沉的管段或者可能下沉的管段进行灌浆加固措施。在回拖管材时，使用外侧附带灌浆管灌浆封堵的方式，可以较为有效的控制沉降问题。

结语

综上，城市道路给排水工程是非常复杂的施工项目，在施工过程中施工人员在技术方面要进行不断的提高，同时在施工过程中也会遇到很多的问题，对出现的问题和阻碍要找到解决的措施，这样才能更好的保证道路施工技术得到提高。

给排水施工技术得到提高和完善能够更好的促进道路工程施工水平得到提高，方便人们的生活。

参考文献：

[1]李文迪.非开挖技术在建设工程中的应用[J].建设科技.2010（19）

[2]龚莉娣.浅析非开挖技术及其发展[J].科协论坛（下半月）.2013（03）