1、1略论非开挖技术在市政管网工程中的应用【摘 要】目前，非开挖技术在各类管道施工中已被广泛采用，本文根据绥化市祥和街给水管网改造工程施工的经验及体会，简述非开挖技术在给水管网改造中的应用。 【关键词】管网改造；非开挖；管道铺设 中图分类号： TU995 文献标识码： A 非开挖工程技术被广泛应用于穿越建筑物、公路、铁路、河流以及在古迹保护区、闹市区、环境保护区和农作物等不允许或不能开挖条件下市政管线的铺设、修复和更修。由于该技术的施工周期短、综合成本低、不影响交通、环境影响小、施工安全性好等优势日益受到人们的青睐，在市政给排水管线等地下管线工程施工中得以普遍的应用。 非开挖工程技术总的可以分为两
2、大类，即新管道（线）的铺设技术和旧管道的修复和更新。新管道（线）铺设的非开挖技术施工方法主要有微型隧道法、顶管法、导向钻进、水平定向钻进、水平顶推钻进、水平螺旋钻进、冲击矛法、水平回转钻进、夯管法等；旧管道的修复和更新的非开挖技术施工方法主要有胀管法、爆管法、内衬法、吃管法、软衬法、缠绕法、灌浆法、喷涂法等。 一、非开挖技术概述 非开挖技术是指通过定向、导向钻进等手段，在地表极小部分开挖的情况下（一般指入口和出口小面积开挖） ，更换、敷设和修复各种地下2管线的施工新技术，对地表干扰性小，因此具有较高的社会经济效果。主要包括顶管、水平定向钻进、顶管、微型隧道、冲击等技术方法。该技术源于 20 世
3、纪 70 年代，并且于 90 年代传入我国，目前被广泛应用于给水、电力、排水、燃气、通信等领域的新管道建设和旧管道修复，也可以应用于古建筑、文物的保护等方面。 二、非开挖施工的优缺点 3.1 优点 免开挖：不影响道路交通和铁路通行、不用房屋拆迁等；造价低：与顶管工艺相比，钻孔机械位于地面上，所敷设管道两头易于碰接，无需工作井和接收井，大大降低了工程造价；工期短：非开挖钻孔技术的工艺特点决定了拖拉管施工速度快，工期短，管道可以尽快投入使用；工作面小：由于采用非开挖施工技术，省去了大型机械和土方堆放的工作面，同时减小了对周围的影响，节约了甲方协调成本；节约劳动力，安全可靠：与明挖开槽埋管相比较，定
4、向钻机上配置钻杆自动装卸系统，定长的钻杆排列在一个“传送盘”上，使增加或卸下钻杆的操作可以在钻孔作业不停的状态下完成，加快了施工效率，减轻了劳动强度，保证了施工安全。 3.2 缺点 拖拉管是一项新的施工工艺技术，目前国内尚无统一技术标准和施工规范；钻孔轨迹为抛物线，相对于开槽排管而言，浪费了管材； 由于施工工艺所限，拖拉管只适合 DN1000mm 以下管道施工，大口径管道常常采用顶管工艺；由于钻头钻杆的自身重量，钻进和扩孔过程中会导致孔3道轴线下沉，难以保证管道位于设计轴线，给管道定位带来难度；如果现场有信号干扰时，如无线电发射台、输电线路、变压器等将影响手持式跟踪仪的测量精度；拖拉施工结束，
5、管道外围与回扩孔之间留有空隙，不能像开挖埋管那样回填夯实，如果空隙泥浆不能完全被水泥浆置换，管道上方的道路或建筑物日后可能出现下沉现象。 三、主要施工工艺 2.1 钻导向孔 导向孔施工是整个工程的关键，要严格按轨迹设计参数和水平定向钻进管线铺设工程技术规范施工。本次选用 150mm 导向钻头，89 加强钻杆进行导向孔的施工。 （1）钻机导向孔的钻具组合为：导向钻头+控向仪+钻杆，导向钻头的发射棒把信号发射到地面控向仪，便于随时掌握方位和深度；（2）在定向穿越施工中，随时根据显示器提供的数据与设计的轨变对比，如钻进轨变出现偏差，则需将钻杆撤回重新钻，或向相反方向钻进矫正。施工过程中谨慎处理控向数
6、据，并适当控制钻进速度；（3）定向钻进曲线应严格按照穿越施工规范和设计图纸曲线要求进行。出土点沿设计轴线的纵向偏差不大于穿越长度的 1%，且不大于 10m；横向偏差应不大于穿越长度的 2%，且不大于 2m。 2.2 反向扩孔 导向孔完成后，卸下钻头，安装回扩头进行逐极回扩，考虑到穿越管道直径较大，穿越长度长（近 300 米） ，设计最终回扩直径为600mm，经过钻机多次预扩孔，最终成孔直径一般是管径的 1.5 至 1.74倍，距离越长扩孔越大、管经越粗扩孔越大。 2.3 回拖铺管 在钻进作业时，将回拖的 PE 管用电热熔的方法连接，然后通过接头和回扩器与孔内的钻杆连接，将管线回接进入充满泥浆的
7、孔中。 回拖管线时，管线在扩好孔的孔中处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑，这样既减少了回拖阻力，又保护了管线在回拖时的磨损。 2.4 回拖管线安装 425mm 工作管连接时应将管道沿穿越轴方向布置，不能与轴线形成一定的角度，工作管出现弯道后，拖管时将会使之与地面及槽壁之间摩擦力增大，造成管道拖不动。 扩孔施工完毕后，将经探伤检查、试压合格的 425mm 工作管道一次回拖拉入孔内。回拖前仔细检查管道下的粘土袋滑道是否垫好，确保回拖管道防腐层完好。 扩钻头连接完成后，送泥浆冲洗，检查泥浆喷嘴是否正常，确认合格后方可进行回拖，利用定向钻机的回拖动力随着钻杆的回拖拉入扩大的钻孔中，回拖施工应连
8、续进行。 回拖阻力的计算：摩擦系数取 0.30.5。 经计算管线在回拖过程中的回拖阻力：425mm 工作管最小阻力 F 组=18.55 吨，最大阻力 F=36 吨，小于施工中采用的钻机回拖力 56 吨，故完全可以满足该项穿越工作。 在回拖的过程中应慢速回拖，同时观察回拖力的变化，若发现异常5应立即停止，查明原因方可继续工作。 2.5 泥浆的控制 采用本钻机配套的泥浆搅拌系统进行泥浆搅拌，钻遇不同的地层采用不同的泥浆。钻进中遇泥砂地层以澎润土泥浆为主，泥浆最基本的作用是维持孔壁的稳定性，防止空壁坍塌，冷却钻头，喷身钻进等功能，泥浆主要由清水、优质粘土（膨润土）配制而成，是一种无害的、符合环保要求
9、的泥浆材料。 2.6 泥浆的处理 按照国家环保要求施工，不使用有毒有害及污染环境的原材料施工。施工中排出的泥浆经沉淀处理后方可外排。 三、非开挖施工技术施工方法 结合本人的工作实践，探讨研究总结可以在给排水非开挖施工方法时可按其用途可分为管线铺设、管线更换和管线修复三大类，详细介绍如下： 3.1 管线修复 管道修复一般是指对已经泄露，破损的输送管道通过采取相应的技术对其进行修复。可分为内修复与外防腐层修复两种： 3.1.1 复合软管 复合软管翻转内衬是指在采用气压或水压时将柔韧的内衬材料翻转使其进入管道的内壁，同时利用蒸汽或热水的作用，使内衬材料潮化从而形成坚硬的管道内壁。 3.1.2PE 管
10、缩颈 6该技术主要是利用了 PE 材料具有的恢复“记忆”的特性，将 E 进行缩颈后穿入旧管中，再利用自然恢复或气压使 PE 管能紧贴旧管从而达到旧管内衬的修复。 3.1.3 高压射水 该方法主要是针对一些管道内壁存在大量的沉积物、结垢从而影响管道正常工作的情况。出现该情况时可利用高压清洗车的喷头喷射出高压射水流，强力的射水流能够将管道内的各种结垢冲刷干净，从而使管道恢复正常运行，特别注意为了防止出现结垢变硬后难以用水冲去的情况，应结合各个管道使用情况，定时进行高压冲洗。 3.1.4 不锈钢薄板 不锈钢薄板内衬是在对旧管道进行修复的一项新的技术创举，不锈钢内衬因为具有耐腐蚀、对水质无污染、修复后
11、使用寿命长的特点，在管道修复施工作业中，采用不锈钢薄板内衬会变的越来越普遍。 3.2 管线更换 3.2.1 爆管法(胀管法) 现在全国范围内的适用范围最为广泛的一项管线更换方式就是爆管法。其操作方法主要是将一个圆锥型的爆管工具插入到欲换管道中，再通过拉（或顶入）的方法使爆管工具进入原管道并使其破裂，尽量让管道碎片挤到管道周围的土壤里面，从而使连接在爆管头后面的新管道可以快捷的铺设到原管道的位置。 3.2.2 吃管法 吃管法是在一些比较小的隧道掘进方法中施工的一种变通方法，又7称原位管线替换法，吃管法是以专门的隧道掘进机，按照旧管的方向，把旧的管道破碎，使其形成更大的孔，在此期间顶入直径更大的管
12、道。通过使用该技术可以更好的增大管道的流通能力。 3.3 管线铺设技术 3.3.1 顶管法 在采用顶管法方法施工时，主要是通过使用液压千斤顶支承于基坑后座上并将新管压入土层中，于此同时要挖除并运走管道上面的泥土。在第一节管全部顶入土层后，再紧接着将第二节管接在后面继续顶进，将一节节管子顶入，注意作好接口。 3.3.2 微型隧道施工法 微型隧道施工法施工作业时主要是依靠安装在管道初始位置的钻掘系统进行不断切削土屑，并由出渣系统将其排出，按照边顶进、边输送、边切削的原理进行施工，然后将管道逐段向前铺设，此外要特别注意的是在顶进过程中要通过操作系统和激光导向系统来纠偏或者调节铺管方向。 3.3.3
13、螺旋钻进法 螺旋钻进法是一项相对简单的施工方法。在施工时只要将螺旋钻机依照水平方式安放在预先掘好的工作坑内，再而只需依靠螺旋钻杆传递扭矩、钻压并排除土屑，并将切下的土屑推入工作坑内即可。 四、非开挖技术在市政给排水方面应用的展望 非开挖技术对市政给排水管网的建设及更修来说，拥有千载难逢的大好机遇。 84.1 高速发展的基础设施建设需求为非开挖技术开拓了广阔的市场，4.2 管道修复技术的“黄金季节”即将到来 自我国成立以逾半个多世纪，建国以后修建的市政给排水管网也基本到了老龄期，需要修复和更换，但是工作量很大，估计在今后 20 年中，市政给排水管网非开挖管道的更换和修复技术在我国将会具有广阔的市
14、场前景，并逐步占领开挖管道铺设技术目前在我国的市场主导地位。 4.3 市政管线埋深的增加和劳动力成本的提高将加快非开挖技术的推广应用。 目前，大城市道路两侧的市政管网已非常密集，新铺设管线的埋深加大是避开现有的管网系统的必然结果，从而为非开挖技术提供了明挖施工难以抗衡的技术市场。 4.4 环保要求和社会公众意识将促进非开挖技术的应用 随着环保意识的逐渐加强，开挖道路进行市政给排水管网的施工导致的环境污染问题、交通问题和社会问题已越来越受到人们的关注，市政管理部门限制开挖道路铺管的法规也陆续出台，对非开挖技术的推广无疑将会产生极大的推动作用。 五、结语 随着我国的政府及民众对环境的日益重视和经济
15、发展越来越大强大，非开挖技术在市政给排水管网上的应用将会呈现高速增长的态势，其将形成一个新兴的产业。极具潜力的非开挖技术将具有十分广阔的应用前9景，其社会效益和经济效益也将非常巨大。 参考文献 1黄敦飞.非开挖拉管在粗砂地层中的应用A.2009 年非开挖技术会议论文集C.2009(8) 2马奋涛，汪润青.市政给排水工程中的顶管施工技术J.科技创新导报，2009，(21) 3郭振强;刘卫杰;浅谈市政道路排水管道施工技术J.科技传播，2011 年 09 期 4陈世勇.;关于完善城市排水系统的几点建议J.中国商界(下半月);2009 年 10 期 5 谢巍.城市市政给排水规划设计分析J. 沿海企业与科技. 2009(08) 6 王勤.从宏观和微观层面探讨城市市政给排水规划设计的若干问题J. 城市道桥与防洪. 2011(04) 7给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-2008 8岩土工程勘察规范GB50021-2001 9建筑地基基础设计规范GB50007-2002
