1、非开挖技术在市政工程建设中的应用摘要：针对开挖技术在地下管道工程施工中的诸多不利因素，总结阐述了非开挖技术的特点，对非开挖施工技术在市政工程管道铺设、更换及修复中的应用进行了分析，以促进非开挖技术工程施工中的推广应用。 关键词：非开挖技术；市政管道工程；应用 Abstract: As for many unfavorable factors excavation in underground pipeline construction, this article summarizes the characteristics of trenchless technology and Trench
2、less Technology s application in municipal engineering pipeline laying, replacement and repair, so as to promote non application technology in engineering construction excavation. Keywords: trenchless technology; municipal pipeline engineering; application 中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号： 0 引言 近年来，随着城市经济的飞速
3、发展，城市规模的不断扩大，同时由于地下管线越来越多、城市的交通日益繁忙，对城市市政配套管道设施建设中技术性、环保性、经济性的要求越来越高。在施工过程中，非开挖施工技术以其不需开挖路面、不影响交通、对周围环境影响小、管道埋深范围较大等独特优点，在繁华大都市市政工程建设中越来越广泛的应用。 1 非开挖施工技术的特点 1.1 非开挖技术施工的优点 (1)避免了干扰地面交通、断路堵车的弊病,对穿越公路、铁路及河道的工程其优势显著,不会产生对城市社会治安管理的障碍,具有良好的社会效果。(2)不必进行土方开挖,不会破坏地表结构,可以减少对路面、绿化、基础设施的破坏；不必拆迁地面建筑物和地下管线,节约征地拆
4、迁费用,工时少,工程造价低。(3)施工场地小,可以在交通繁忙、商业繁华地段施工,对周围景物损坏小,商业环境影响少，且施工过程中不会产生噪声、粉尘等对环境的污染,有利于城市环境的保护和稳定。(4)非开挖技术机械化、自动化程度高,节省劳动力,全年可施工,施工速度快,工程周期短,能加快整体设计工程的施工速度,提高工作效率。 1.2 非开挖技术广泛应用面临的缺点 (1)施工直接观察性差；(2)施工有较高的技术要求；(3)缺少成熟的应用理论和力学模型；(4)相关技术标准和规范还有待于完善。 2 非开挖管道铺设技术 2.1 水平导向钻进法 水平导向钻进法是一种无需建造工作井，就能够快速铺设地下管线的钻进方
5、法，是非开挖施工法中应用较广的一种。其施工过程是先设计好铺管路线，然后由钻机驱动装有楔形钻头的钻杆从地面钻入，按照设计的轨迹绕过地下障碍抵达目的地，再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将钻孔扩大至所需直径，并将需要铺装的管线同时返程拖回至钻孔入口处，在扩孔的同时注入化学泥浆使钻孔不致坍塌。 水平导向钻进法根据土质条件的不同每次钻进的距离可达 100600m不等，能够铺装管线的最大直径可达 1m 左右。适用于铺装 PVC 管、PE管、HDPE 管、钢管、电缆、光缆等各种不同材质的工程管线。目前，这种方法已广泛用于通讯、电力化工、燃气、石油、给排水以及交通、市政等
6、不同行业和部门的地下管线安装工程。它的优势是可以灵活处理施工中遇到的地层复杂情况，不足的是对施工场地有一定要求，所铺设管道的两端都必须有足够长的空地，如果有一端靠近建筑物，没有开挖下管坑的场地，就不能单独运用定向钻进完成铺管。 2.2 夯管法 夯管法就是采用低频、大冲击力的气动夯管锤将待铺设的钢管沿设计路线直接夯入地层。其施工过程是把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
7、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。 夯管法可以铺设直径在 2m 以内、长度 100m 以内的各种钢管。与水平导向钻进法相比，夯管法只要求一端有下管坑的场地既可；对于直径较大的钢管的铺设，工作效率更高。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，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，易造成管材的损失。 2.3 顶管法 顶管法是按照设计开挖一定数量的小基坑作为工作井，利用主顶千斤顶及管道中继间千斤顶的推力，将管道从工作坑内穿
8、过土层一直推到接收坑，同时，将紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间，分为人工顶管、机械顶管、水射流顶管、挤压顶管四大类。 顶管施工适用于埋设直径在 6004000mm 之间的管道。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广泛应用。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。 2.4 微型隧道铺管法 微型隧道铺管是非开挖铺管领域中的一项高新技术，
9、要求有较高的操作水平和严格的工艺规程。微型隧道铺管技术主要应用于铺设精度较高的非进人管道。微型隧道铺管是一种遥控的、可导向的顶管施工。整个系统由钻掘系统、激光导向系统、顶管系统、泥浆润滑系统、出渣系统和操作控制系统 6 部分组成。排渣方式分为螺旋(干式)和冲洗循环(湿式)两种。该方法适应地层范围广，在软、硬岩中皆可使用，并可在水施工，可用于铺设混凝土、铸铁、强化树脂、钢、PVC 等各种材质的管道，铺管直径为 2503000mm，铺管长度一般为 90200m，有时长达 500m 或更多。但由于其系统较复杂，设备和施工成本都比较高。 3 非开挖管道更换技术 3.1 爆管法 爆管法是使用爆管工具从进
10、口坑进入到旧管管口,在动力作用下挤碎旧管,并用扩孔器将旧管的碎片挤入旧管周围的土层中,同时牵引等口径或更大口径的新管即时取代旧管的位置, 以达到去旧换新的目的。具体施工方法是将碎管设备放入旧管中,由卷扬机拉动，并沿旧管方向前进,由碎管设备将旧管破碎,在碎管设备后连着扩管头,扩管头的管径比原有旧管大,负责将破碎的旧管压入到周围的土壤中,紧跟着是内衬管线,一般为 HDPE 管材,管径小于扩管头,在卷扬机的拉动下拖入原有管道的管位。爆管法的优点主要有: 非开挖施工不影响地面交通和环境、破除旧管和完成新管一次完成等。爆管法的缺点是: 管埋深较浅或在不可压缩的地层中施工时可能引起地表的隆起以及不适合于弯
11、管的更换等。 3.2 吃管法 吃管法是使用特殊的隧道掘进机,以旧管为导向, 将旧管连同周围的土层一起切削破碎,形成相同直径或更大直径的孔,同时将新管顶入,完成管线的更换。该技术能增大管道的过流能力,主要应用于深的污水管道的更换，主要用于更换埋深较大的非加筋污水管道。吃管法的优点: 对地表和土层无干扰、可在复杂的地层中施工, 尤其是含水层等。吃管法的缺点是: 需要开挖两个工作坑、地表需要有足够的工作空间。 4 非开挖管道修复技术 4.1 原位固化法 原位固化法可以修复不同大小，不同形状以及不同过渡区的地下管线。原位固化法在 1003000mm 的管径范围内都可以安装使用，即现有的旧管内壁上衬一层
12、液态的热固性树脂，通过加热（利用热水、蒸汽）使其固化，形成与旧管紧密配合的薄层管，而管道的过流端面损失很小，但流动性能则大大改善。使用这项技术修复的管道寿命可达 3060 年。该技术可以修复弯曲，变直径管线以及重力和压力管线，连续修复的长度可达几千米。衬管和紧贴在旧管上的树脂材料完全可以满足市政污水管线的使用要求，同时在含有高温及高浓度化学物质的工业管道中也可正常使用。 4.2 内衬法 传统内衬法也称为插管法，将比原管道直径小或等径的塑料管插入原管道内，在新旧管道之间的环形间隙里灌浆，予以固结，这样形成一种管中管的管道结构，将塑料管道的防腐性能和金属材料的机械性能合二为一，改进管道的工作性能。
13、传统的内衬法是使用得最早的一种非开挖地下管道修复方法，适用于各种地下管道的修复。新管可以是由聚乙烯管预先对焊而成的连续长管,也可以是一节一节的短塑料管等,在工作坑连接后分别送入旧管道内。该方法可用于旧管中无障碍、管道无明显变形的情况。当修复的管道对坡度有一定的要求时,如污水管道,则需要有塑料或钢制的定位器或间隔器。灌浆时,间隔器还可保证新管居于旧管的中间,形成均匀的环形间隙。传统内衬法适用于管径为 60250mm，长度为 600m 左右的各类管道的修复。 改进的内衬法通常也称紧密结合内衬法，它包括冷轧法、热拔法和变形法。利用 PE 或 PVC 管的性能，将管的直径在插入旧管之前暂时变小或改变形
14、状，插入后新管膨胀，与旧管贴合在一起形成紧密连结，避免了传统内衬法在新旧管的环空内灌浆的需要。冷轧法和热拔法的暂时缩径，既可通过机械轧制(冷轧法)，也可在一个已缩径的模具上拉拔得到(热拔法)。对变形法，管在挤压后很快变形和折叠，并缠绕在滚筒上，插入旧管内，在蒸汽的作用下膨胀而与旧管形成紧密结合。改进的内衬法适用于管径为 751200mm、管道长度为 1000m 左右的各类管道的修复。 4.3 喷涂法 喷涂法可抗腐蚀，是把防腐和结构衬里应用到管道的很好尝试的技术。高速回转的喷头在绞车的牵引下穿过管道,在离心力的作用下将衬里材料喷涂沉积到管道的整个内表面。水泥灰浆用于直径 75 mm 以上的自来水
15、管衬里已有 50 多年历史了,它可防止管道结层、水变色和水力损失。最近,环氧树脂已被批准用于饮用水管道,其施工的管道直径已达 600mm，由于设备和聚合物配方的发展，将结构喷涂内衬用于修复排水管道已成为一种新的方法。破损的排水管道可接纳一种高强度的速凝环氧树脂材料。施工操作可从地表进入,避免开挖道路从已有的人井中进行。这一方法适用于直径为 150600mm 的管道的修复。 4.4 局部修复法 局部修复法是指在管道破损处进行树脂注浆或化学注浆。由于破裂或接头失效,可在比较完好的管道内产生局部破损。在直径 100600mm 的管道内,可考虑采用遥控注浆(树脂)封堵局部破坏,修复法要求解决四个主要问
16、题,使松散、分离的未加筋的旧管道具有类似于石拱的承载力；提供附加的结构性能,有助于受损坏的管道承受结构荷载；具有防修功能；能代替遗失的管段。采用脲酯或类似材料的化学注浆对排水管进行修复已经有多年历史了,尤其是在北美地区。采用遥控或人进入的方法对失效的接头和裂缝进行注浆,可防止管道的渗漏,避免管周形成空穴。 5 结 语 随着我国经济和社会的快速发展，以及城市化进程的推进，城市的不断繁荣，城市地下管线越来越复杂，民众环保意识的增强，原有的开挖式地下管线施工方式将受到限制。实践证明，非开挖技术是一项技术先进、实用性强、适用面广、效益好的施工技术。非开挖技术的推广，对加快城市基础设施建设，保护城市环境都有着十分重要和深远的意义。参考文献： 1赵美亮.非开挖技术在城市给排水管道施工中的应用J.民营科技，2013(02)：17-18. 2高文君.城市排水管道非开挖修复技术的推广与应用J.甘肃科技纵横，2009(06)：143-145. 3李暑荣.非开挖管道施工技术应用浅谈J.中国水运，2009(02)：219-220.
