1、中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 166 非开挖施工技术在市政管道施工中的应用分析 李咪咪 江西省梦远建设有限公司，江西 南昌 330000 摘要：摘要：通过对常规挖槽施工的弊端与非挖槽工程的优越性进行了阐述，并对在城市地下矿铺设新管线及维修老管线时所采用的非挖槽工程施工方法进行了分析与研究。对新建成的城市地下管道采用水平定向钻孔法、桩管法、微孔法、顶管法进行了详细的分析；通过对缠绕法、现场固化法等对老市政管线进行修补的具体运用，对市政管线的选型进行了详细的分析。关键词：关键词：非开挖施工技术；管道施工；应用措施 中图分类号：中图分类号：TU82 目前，我国城市地下管线建设主要依靠人工挖沟
2、、挖沟、挖沟等方式进行，需要耗费大量的人力、物力、财力，且工期较长，严重影响施工区居民的正常生活，不利于城市的交通与商贸的发展。在市政管线工程建设中，采用这种新的施工工艺，所耗费的人力、物力、财力，大大降低了工程造价。该工程具有施工简便、工期短、对城镇居民影响小等特点。同时，采用非开挖方法，对土层的破坏作用不大，对城市土体的构造起到了一定的保护作用。与传统的施工工艺相比，非开挖工程具有明显的经济和社会意义，对加快城镇化进程具有重要意义。城市管网建设是我国城市化进程中的一个重大项目。为此，应严格市政管道建设的需要，以保证市政管线的使用寿命。1 非开挖技术的工程应用 在市政管线建设中，采用了非挖掘
3、法，主要是对旧市政管道进行修补、替换，并敷设新市政管道。老市政管线的敷设方法有缠绕法，变形再生法，原位换管法，固化法等。目前，我国城市输油管道工程的施工技术有：水平法、新式输油管道法、小隧洞法、桩管法等。1.1 非开挖技术在市政新管线敷设工程中的应用 1.1.1 水平定向钻进法施工 水平定向钻井技术是一种不需要打井就能迅速铺设城市地下管道的技术。其关键技术是将定向控制技术和钻孔技术有机地结合起来，使其成为一种现代化的无坑施工技术。在非开挖工程中，水平定向钻孔是最常用的一种施工方法。水平定向钻的设计思想是通过 CAD 软件预先设计出市政管线铺设路线，在钻机的驱动下，用楔形钻头将钻杆由地表向目标物
4、方向钻进。在钻探时，应根据设计的路径，避免其它埋管及障碍。当楔形钻头到达预定的位置时，按设计尺寸替换回转轮。回流式推进器的大小要符合回收钻杆的要求，而且要保证新安装的管线可以重新安装到地表。如此大小的倒流盘，是为了保证当铺设新管线时，不会由于没有足够的空间，而出现摩擦力，造成管线的破坏。另外，在扩眼的同时，还需要对井壁进行化学淤泥的灌注，以保证在扩眼的过程中不发生塌方。施工过程中所用到的机械设备有：现场导向钻机、辅助钻机机载导航仪、自供电吊车、辅助动力设备、地下管道探伤设备以及打夯设备。水平定向钻探技术可以将钢管，聚乙烯管，聚氯乙烯管，以及其它刚接好的管子，如钢管，聚乙烯管，聚氯乙烯管等。要铺
5、设的管线必须先与地表相连，然后才能采用水平方向的钻探方法。若管线为绕过地下障碍，则在转弯时需设 1 度借角。水平定向法具有较强的设计灵活性，能够独立解决复杂地质条件下的钻探。当钻进过程中遇到大的障碍，不能进行下一步作业时，可以在不浪费已铺设好的管线的情况下，放弃已有的钻进路径，改用新的路径。但是，水平定向钻法存在着一些限制，其最大的限制在于：必须在一处可供钻头使用，而在另一处可供管坑出水使用。当施工场地一边满足上述要求，而另一边不满足上述要求时，不能使用水平定向钻孔。1.1.2 夯管法 中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 167 在市政管线建设中，桩-管法也是一种比较常见的施工方法，它的施工
6、技术比较简单。采用打桩法对钢管进行直接加压，并将其置于预先埋设好的管道内。桩的动态特性对桩的振动频率和冲击强度有较高的要求。所有型号的钢管都可以通过打桩机来铺设，但直径不超过 2 米，长度不超过 100 米。与水平定向钻探方法相比，水平定向钻探方法需要在两个方向有充分的空间，而水平定向钻探方法则需要在两个方向有充分的空间。沉管法是一种简单的沉管法。桩-管法是一种以埋设大口径钢管为主要手段，具有快速、高效等优点。在管桩工程中，以柴油发电机组、空压机、管桩锤等为主体。桩式成孔时，桩的受力集中在钢管后端。在管线的最前方，由钢管将从桩头上传下来的压力，通过管脚传递给管线。通过管靴的受力，达到对地面进行
7、切削的目的。切削动作可以克服管底间的摩擦力，将钢管逐步推进到规定的水平。当第一个钢柱被挤压到地下之后，再把压缩好的钢柱与其相连接，并反复进行前面的挤压工序，直至最后一个钢柱被挤压到地下。当所有的钢管都被压到了地上之后，用空气压缩机把里面的泥土全部抽走。在充填作业中，利用全站仪及倾水平仪对充填方向、充填角度及充填深度进行实时检测，保证充填精度达到设计及技术指标的要求。桩管法施工过程不存在技术上的难点，其全部依据是压实法所产生的动态荷载。由于未进行主动挖掘，故不存在不均匀沉降现象。同时，还能适应多种复杂的地质情况，并能在较短的施工周期内完成。然而，在埋设管道时，采用的是单层埋设方式，只能埋设钢管。
8、每条管线的铺设长度不能大于 100m。当因地层原因而不能按既定方案实施时，必须将埋设管拔出，并选定适当的埋设位置。如果加固后的管线无法顺利抽出，将导致管线报废。1.1.3 微型隧道法 微隧道法，又称“盾构隧洞法”，与目前应用在地铁建设中的“盾构隧洞法”相对应。这是因为，地铁盾构隧道工艺施工机械属于大型的，而市政管线铺设用的小型盾构隧道机械属于小型的，在前面开挖，后面衬砌。小型盾构掘进装备主要包括三个部件：切割环、支撑环、衬环。该装置的前部切割环等效于各种小型盾构掘进装备的保护罩，可将前部切削刃插入土中，实现对土的开掘，并可形成闭合的机械循环。位于设备中央的是一个水力千斤顶，它是一个支承结构。该
9、起重器的一面连接到该切割环上。在第一段的切割环施工结束后，由千斤顶对整个掘进过程进行控制。随着起重器回到装置的中央，因为装置已向前移动一段距离，所以在装置后面的衬环就会露出。这时，衬砌环中的机械就会启动，并对岩壁进行打孔防护，从而保证基坑施工的安全性。当机械衬砌结束后，再进行下一个反复的基坑，直至全部完成。1.1.4 顶管法 市政管道钻进法是以盾构法为基础，发展而成的一种市政管道建设新技术。用于上水管方法的管径为0.64 m。中国首次使用的非开挖技术是管线钻进技术。在管线开挖技术刚开始运用的时候，这一技术多作为一种专用的地下管线开挖技术，并未得到广泛应用。经过一段时间的发展，本单位逐步采纳了此
10、项技术，并将此项技术运用于污水管的施工中，初期的管道开挖法主要用于污水管的施工。近年来，在给水、燃气、通讯、电力等城市地下管线工程中，越来越多的采用了该技术。钻管法的最大优势在于，当城市中心的交通流量较大时，不需要对地下管线进行控制。1.2 非开挖技术在市政旧管线修复中的应用 近几年来，随着技术水平的提高，大多数管线修补装备已经实现了国产化，大多数管线修补技术已经具有了自己的知识产权。其中，衬砌法、缠绕法、爆炸法等常见的老管线修补技术已经被广泛地运用于实际工程。不挖沟修补技术在国外已被普遍采用，而在中国还没有实现应有的推广。但是，在全国范围内，对地下管道进行大规模的维护，这就为采用非挖掘方式维
11、护老管道提供了有利的条件。1.2.1 原位固化法 原位固化法是 1970 年代由英国开发的，最早被应用于污水处理工艺中。起初，这一施工方法只是为了对已淘汰或已淘汰的管线进行加固，而不会影响到原有的地基。近年来，随着技术的不断革新与完善，采用现场中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 168 固化技术可对具有不同形状、大小及过渡区域的埋地管线进行修复。现场固化修补的管径在0.13米之间，只要管径在该管径的全部范围之内，均可采用该修补方法。在老管线的内壁衬里一定厚度的液体热固性树脂，并通过水蒸气的加热来固化。在此基础上，再将涂料与老管线紧密粘结在一起，在管线中生成一层新的涂料，使管线在流线型段的损耗
12、降到最低，而管线的流动性得到了极大的改善。通过理论分析和实际应用证明，采用现场固化技术对埋地管线进行修补，可使管线的服役寿命达到50年以上。采用现场固化技术，对弯管、直管及有压管线进行修复，可实现上千公里长管线的连续修复。本工艺所采用的树脂材质完全符合市政给水管线的材质要求。同时，该方法也适用于化工行业中的化工管线。1.2.2 缠绕法 非挖掘法修补管线也涉及到缠绕法，它主要用于修补市政污水管线。缠绕法所用的 T 型钢，由 PVC 和 HDPE 两种主要材质组成。将 PVC 或高密度 PVC 材料用井筒成型机制成螺旋型，利用机械能将其输送到被维修的管线中。将卷材与要修理的管子用自动扳机锁紧，用硅
13、树脂封口，然后用水泥浆封住螺旋管与混凝土管子间的缝隙。盘绕法的最大特点是能用于城市下水道的维护，从而大幅度地减少了维护费用。采用盘绕法修补的下水道，其直径一般为 0.152.5 m，修补后的下水道长度一般为 300 m。2 非开挖技术的具体应用方式 2.1 顶管施工技术 施工时，先在管线一端钻一孔，然后在已挖好的基坑中铺设轨道。一般情况下，铁轨是用木头或水泥制成的，同时也是用管子装的。另外，为了得到精确的测量资料，必须对管线的中线、高程、倾斜度等进行全面的测量。采用水力起重器，将预制好的钢筋混凝土管道推进到地面，并以横向推力为轴心，支撑起工具管道。在把钢筋水泥管子插入到地面前，必须对管子的外表
14、及里面进行彻底的清洗，以保证管子里面没有任何异物。钻井作业中所产生的废弃物可分为干废弃物和湿废弃物，要区分废弃物的种类，采取相应的防治措施。当工程范围较广、结构较复杂时，应采用开闭式开闭方式，同时应采取泥浆导管架润滑、激光纠偏等保护措施，保证工程质量。在地下管线的挖掘过程中，除了要对施工环境作细致的考察外，还必须对沿井方向的地质情况作全面的分析。在保证上部管线长度的前提下，可尽量减少施工井数，降低施工井数和施工井数。在施工过程中，为了便于施工，应将施工井位置于上水管的中部。2.2 牵管施工技术 牵管的施工需要在施工之前用埋管检测器对埋管的位置进行检测，确定钻孔的深度及位置，并保证可以按设计方案
15、进行钻孔。因此，必须对埋地管道间的安全间距进行严格控制，以保证其满足设计要求。排水管道和排水管道一般是用探测器不能探测到的非金属粘合剂制造的。所以，要想准确地判断出排水管道的直径，深度，方向，必须采用以雷达为基础的探测方法。同时，利用雷达检测技术，可避免与地面定位孔发生碰撞，保证了施工的安全性。具体操作步骤为：在管线两端接上探头，在管线顶端接上钢管，在管线上施压，使管线浮出水面。对于钻头的安装，不需要特别的模具。既可采用弯钻，也可采用直钻。钻头上装有导引装置，可实时显示出井眼的深浅与方位，使钻头在钻进途中，若遇有道路、河道、铁路或障碍物，可即时调整井眼方位。当需要调节钻孔深度及方位时，可调节导
16、引头的朝向，使钻孔在地下挖出一个环形空洞。在所述防护罩上设置有开口面板的中线。一旦定位完成，它将被打开，解除定位，并且接收定位的转动和倒转。在不同的施工环境中，由于土质的差异，在钻探时会形成不同的淤泥。为此，要对地下水的流失量进行科学管理，并采取防渗措施。在钻完孔之后，管子也要与所要钻的长度相连接，然后将管子两端的管子封闭起来，再与钻头相连，将管子拖进井中，从而完成了管子工程的施工。2.3 夯管施工技术 夯管法是一种与拔管法截然相反的施工工艺，它是通过桩、管装置的冲击作用，使管线直接落在地上而实现的。冲压管施工对施工环境的土质地质要求不高，施工前的准备工作也比较简单：在需要铺设管道的地区，只需
17、定期开挖必要的机械基坑。同时，该项目所需装备较为简单，主要由三个部件组成，即航天中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 169 管锤、电机和空气压缩机，能够有效的实现管桩的高效率施工。沉管法施工过程中，所采用的设备比较简单，但是对设备的技术要求也比较高。为了达到较高的冲击强度，需要将不同的桩机组合在一起。中国目前尚无大型的此类装备，工业上所用的装备都是从国外引进的。3 结语 综上所述，采用非开挖技术进行市政管线施工，可以取得较好的经济效益和社会效益，对于提升我国市政管线施工技术水平有着十分重要的意义。但目前中国的非开挖技术与国外相比还有很大的差距，需要从国外引进相应的设备，从而使其建设费用大大提高。有关人员要加大对非挖掘工艺的研究力度，并结合实际，灵活地选用各种工艺，以提升市政管线建设的质量，推动城市的飞速发展。参考文献 1路冬.非开挖施工技术在市政管道施工中的应用研究J.工程建设与设计,2022(19):210-212.2高文胜,王保存,周航羽.非开挖施工技术在市政管道施工中的应用J.绿色环保建材,2021(11):88-89.3吴健.非开挖施工技术在市政管道施工中的应用J.工程技术研究,2021,6(2):80-81.4祝赫.非开挖施工技术在市政管道施工中的实践分析J.建筑技术开发,2020,47(22):115-116.
