談市政工程地下管線非開挖技術(shù)

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摘要：文章從非開挖技術(shù)的概念及其優(yōu)勢和不足入手，就其施工關(guān)鍵技術(shù)運用進(jìn)行了詳細(xì)研究，并結(jié)合工程實例探討了其具體應(yīng)用效果，以提高非開挖技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：市政工程；地下管線；非開挖技術(shù)

隨著城市化的發(fā)展，我國各大小城市基礎(chǔ)設(shè)施及其功能都在不斷完善，尤其是市政工程中地下管線的施工開始向多方向發(fā)展，例如水電管道、通信管道等，因為各種管線深度不同，重重疊疊、相互交錯，使得施工次數(shù)增加，施工難度、維修難度以及防護難度增加，為后期各種問題的出現(xiàn)埋下了隱患。因此市政施工中對地下管線的施工務(wù)必要進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃、合理分析，嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，做好安全防護。

1.非開挖技術(shù)概念及其優(yōu)勢和不足

所謂非開挖技術(shù)，即通過各種巖土鉆掘設(shè)備及相應(yīng)的技術(shù)手段，采取定向鉆進(jìn)或者導(dǎo)向等方法于地表入口或者出口等極小部分處進(jìn)行小面積開挖，以達(dá)到對各地下管線修復(fù)、鋪設(shè)和更換的目的。該種技術(shù)手段對交通影響較小，對植被、綠地破壞性小且不會干擾市民正常的生活和社會秩序，從而具有良好的社會經(jīng)濟效益。該技術(shù)無需“開膛破肚”，且速度快、成本低，尤其是管徑以及埋深越大時綜合成本越低，因此具有良好的經(jīng)濟效益。但隨著該項技術(shù)的廣泛應(yīng)用，帶來的相關(guān)問題也逐漸顯現(xiàn)出來：（1）非開挖技術(shù)缺乏可行性評價指標(biāo)以及必要性評價指標(biāo)；（2）該項技術(shù)的應(yīng)用缺乏科學(xué)合理的規(guī)劃；（3）完工后缺乏評價測繪體系。因此在應(yīng)用非開挖技術(shù)施工的過程中必須建立一套科學(xué)的管理評價系統(tǒng)，通過可行性評估、科學(xué)規(guī)劃、實時監(jiān)控，以最大限度減少成本、降低風(fēng)險，實現(xiàn)長期發(fā)展。

2.非開挖施工技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)規(guī)劃與分析

2.1非開挖技術(shù)可行性分析

非開挖技術(shù)作為新興工藝技術(shù)有得天獨厚的優(yōu)勢，同時也有必須承載的條件（見表1），通過對幾個相關(guān)因子做差異權(quán)重評分、累計求和的定量分析方式來判斷采用非開挖技術(shù)可行性。其中A、B、C、D、E以及A’、B’、C’、D’、E’為2種不同技術(shù)各個因子對應(yīng)權(quán)重，可結(jié)合具體情況調(diào)節(jié)各因子權(quán)重，但權(quán)重總和為1，即A+B+C+D+E=1，同理A’、B’、C’、D’、E’相加也為1。各單項評價指標(biāo)均為100分，當(dāng)單項評價指標(biāo)低于50分即應(yīng)用非開挖技術(shù)不具備可行性（施工成本包括直接、間接以及社會成本）。

2.2非開挖技術(shù)合理性規(guī)劃

在市政工程地下管線施工過程中為最大限度降低對市民正常生活的影響、確保交通順暢、保護市容市貌及文化遺產(chǎn)等，可對鋪管線路可破壞性進(jìn)行等級劃分，1級破壞性最強，7級破壞性最弱。1~5級可采取非開挖技術(shù)施工，具體情況如下：1級包括鐵路機場跑道、橫穿快速路、主干道繁華街道，高層建筑或者大型雕塑以及穿越河流、無法移動或一旦破壞就無法恢復(fù)的文物古跡等；2級為穿越池塘普通建筑物、歷史文化或環(huán)境風(fēng)貌保護區(qū)，橫穿主干道；3級包括橫穿次干路或者市區(qū)主要步行街、埋設(shè)深度在8m以上、鋪設(shè)在現(xiàn)有重力管線軸線下；4級為市內(nèi)廣場或者商業(yè)區(qū)、橫穿支路；5級為沿市區(qū)快速路或主、次干路，埋設(shè)深度在5m以上，穿越小街巷以及人行道等；6級為人行道以及花基綠化帶、或者是市醫(yī)院、市內(nèi)居民區(qū)、企事業(yè)單位以及學(xué)校等附近；7級為郊區(qū)、市區(qū)建筑工地或其他影響較小地段。

3.導(dǎo)（定）向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)

導(dǎo)（定）向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)需要事先在地下設(shè)定好鋪管軌跡并鉆一個小口徑先導(dǎo)孔，接著于先導(dǎo)孔出口部位的鉆桿頭部安裝擴孔器，然后回拉擴孔達(dá)到尺寸后讓擴孔器后端部位與管線、旋轉(zhuǎn)接頭以及拉管頭進(jìn)行連接，最后回拉鋪設(shè)管線。具體包括以下幾個步驟：（1）地下建筑、地層以及地下管線勘測。地層勘察包括地層以及地下水狀況勘測，即土層類別、含水性、地下水位、透水性、孔隙度、含卵礫石等情況，從而為鉆液的配制和鉆井方法的選擇提供依據(jù)。地下管線探測包括地下已有管線并相關(guān)埋設(shè)物位置勘察，以此確定鉆進(jìn)軌跡和進(jìn)行管線設(shè)計。通常通過地震波法、電磁法、紅外輻射法、直流電法以及磁法等同時結(jié)合土工實驗以及靜力觸探等技術(shù)實現(xiàn)。（2）鉆進(jìn)軌跡設(shè)計。導(dǎo)向孔軌跡設(shè)計情況直接影響管線施工的成功與否。其設(shè)計依據(jù)為地下障礙物位置、工程要求、鉆頭變向能力、鉆桿允許的曲率半徑、地層條件、被鋪設(shè)管線性能、地形特征、鉆桿的入出土角度以及導(dǎo)向監(jiān)控能力等。（3）鉆液的制作。鉆液主要用來冷卻鉆頭、潤滑鉆具、懸浮以及攜帶鉆屑，這樣能確?；旌虾蟮你@屑以流動泥漿的形式排出孔外，從而削弱回拖管線阻力和減少重量，為其提供較大環(huán)形空間?？字袣埩裟酀{還可護壁。地質(zhì)條件不同所需鉆液成分不同，鉆液包括3個部分，即聚合物、水（主要成分）以及膨潤土。地層不同時只需調(diào)整鉆液性能即可適應(yīng)鉆孔要求。（4）鉆導(dǎo)向孔。鉆導(dǎo)向孔最重要的是鉆具、鉆機的選取及過程監(jiān)測。務(wù)必要結(jié)合地質(zhì)條件和工程情況選取合適的鉆機、鉆具以及鉆進(jìn)方法。根據(jù)穩(wěn)斜原理，通過地面導(dǎo)航儀的指引按照事先規(guī)劃好的鋪管線路，利用鉆機驅(qū)動帶鍥型鉆頭的鉆桿，盡可能沿著設(shè)計軌跡由A點至B點鉆一個平面誤差不超過100mm的導(dǎo)向孔。要想使導(dǎo)向孔與設(shè)計軌跡盡可能吻合，必須對鉆頭進(jìn)行準(zhǔn)確定位且做好變向控制。因此鉆進(jìn)時可以使用隨鉆測量技術(shù)對鉆頭進(jìn)行監(jiān)測，使用電纜法、電磁波法實現(xiàn)孔底信號的傳送。（5）擴孔的回拉。向孔鉆好后將鉆頭取下，替換上尺寸合理且與地質(zhì)狀況相符的回擴鉆頭，這樣在拉回鉆桿的過程中也可以將鉆孔擴大到合理尺寸。通常選擇逐級擴孔。如果是預(yù)埋管徑以內(nèi)則選擇排土法擴孔，相反則選擇擠壓法成孔，這樣鋪管后的地面就不會沉降，從而排除了隱患?；財U與鉆進(jìn)過程相同，即泥漿攪拌系統(tǒng)必須始終向鉆頭以及回擴鉆頭提供足量泥漿。（6）鋪管。擴孔后在拖管坑一側(cè)的鉆桿上安裝擴孔器并和管前端通過萬向節(jié)、特制拖頭等進(jìn)行連接，然后開啟導(dǎo)向鉆機回拉鉆桿進(jìn)行拖管，在孔內(nèi)拖入預(yù)埋管線進(jìn)行鋪管。拖管過程中加入專用防潤土做泥漿護壁。如果條件允許可一次性連接所有管線。（7）管端處理。拖管后，通過挖掘機挖出擴孔器和管前端，同時將擴孔器和萬向節(jié)拆除，并對造斜段進(jìn)行處理，最后施工檢查井，對路面進(jìn)行恢復(fù)并做好清場工作。

4.工程實例

對非開挖施工技術(shù)做科學(xué)規(guī)劃，一方面可以降低施工成本，另一方面對城市綜合規(guī)劃也非常有利。例如某市計劃將一條直徑為400mm的PPE管鋪設(shè)在A、C兩點之間，如圖1所示。因為該地段交通擁擠，決定選擇非開挖施工技術(shù)。規(guī)劃時選擇水平定向鉆進(jìn)，但因為對水平定向鉆進(jìn)方式的施工特點沒有足夠的了解，認(rèn)為該種施工方式只能開展直線鋪管。原計劃開展分段式施工，即A到B、B到C。事實上水平定向鉆進(jìn)方式也可曲線鋪管，但曲線鋪管要求曲率半徑不得低于1500D（D代表穿越管段外徑）。如果穿越管段屬于柔性管，那么最小曲率半徑則需要結(jié)合管材及管徑來確定。因此，此污水管鋪設(shè)的曲率半徑最小為500m，但該道路轉(zhuǎn)彎半徑最小是530m，因此不建議開展兩段式施工，應(yīng)從A到C直接施工。這樣不僅能極大減少成本，而且能降低施工影響。由此可知，在進(jìn)行非開挖技術(shù)設(shè)計時需要對各非開挖技術(shù)工藝有一定的了解才能進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。

5.結(jié)語

市政工程的地下管線在施工過程中會遇到一些復(fù)雜的情況，且人們對工程質(zhì)量要求較高，因此需不斷改進(jìn)施工技術(shù)以確保施工質(zhì)量，只有這樣才能真正提高城市居民生活水平，確保市政工程良性開展。

作者：李玉梅 單位：廣東水電二局股份有限公司