关于非开挖技术在市政管网工程中的应用研究

党雪红 曹佳 刘宇

摘 要：地下管网工程建设是市政道路工程建设中重要部分，其工程质量的好与坏，直接关系到城市的经济发展水平。鉴于传统的明挖施工对于城市对造成各种负面影响，非开挖技术应运而生。文章针对非开挖技术在市政管网工程中的应用进行研究。

关键词：非开挖技术；市政管网工程；顶管施工

随着社会经济的发展，城市居民的生活水平日益提高，对于生活的环境也提出了高要求。在市政工程基础设施建设中，市政管网工程由于所承担的是地下隐性工程建设，所以，其难度之大，会在一定程度上破坏城市的正常生活环境。城市的发展，加速了市政基础设施建设的步伐，而地下空间工程的逐渐增多，却又对城市造成了各种不利影响。鉴于此，非开挖施工技术应实际需要应运而生，并成为了市政网管工程建设中被普遍采用的重要技术。

1 非开挖技术

对于一座城市来讲，地下管网的施工方式，体现了工程建设水平，也是城市现代化发展程度的一种体现。城市基础设施建设包括诸多方面，诸如自来水管道、煤气管道以及电力通讯管道等等，都井然有序地铺设在城市地下空间中。如果采用传统的开挖技术进行施工，就会对城市的街道以及建筑设施造成损坏，破坏了城市的形象的同时，还为城市的正常生活造成了诸多的不便。应用非开挖技术，就是不需要破损路面的情况下，对于地线管网进行施工。与传统的施工方式相比，非开挖技术具有得天独厚的优势。作为一项高新技术，在市政管网的铺设中，成为了一项安全有效的施工手段。应用此种技术，不需要扰动路面以及管网上部的土层，管道的铺设可以在地面公共设施的地下空间完成。不但不会对管道本身造成影响，而且还会延长管道的使用寿命，另外，还减少了诸如动迁费等等的补偿费用，降低了工程的成本，而且还创造了社会效益。

2 非开挖技术在市政管网工程中的应用

在我国，非开挖技术被应用到市政管网工程施工建设中还尚属新鲜事物，但是在西方发达国家的城市建设中，已经广为利用了。市政管网工程施工中，所采用的非开挖施工方法要根据实际情况合理选择，在管道的铺设中，顶管技术是其中较为常用的非开挖技术方法此外还包括有导向钻进技术、冲击矛技术。管道的置换中，通常所采用的非开挖技术方法包括有爆管技术、吃管技术。修复管道的时候，往往会应用现场固化技术。

2.1 非开挖技术在管网铺设中的应用

在进行市政管网铺设的过程中，对于施工方法的选择要以管径的不同作为参考依据。在非开挖技术当中，顶管法是较为常用的技术方法，但是局限于管口直径大于90厘米的大口径管道。导向钻进法、冲击矛法等等，则是铺设管道的管口直径小于90厘米的时候所采用的。

顶管法在市政管网工程中，普遍用于排水工程施工当中。其施工的基本原理是将处于工作坑内的工具管或者是掘进机穿过上层，这主要是借助于油缸的作用，然后将其吊起来，在两个工作坑之间埋设管道。具体操作上，首先将管网工程的工作井设计出来，其目的设定顶管在某一段的起点和终点。顶管的进出口设计，则是工作井侧壁的圆孔。在顶管的出口处，要将液压千斤顶和承压垫板都安装好，主要是在出口处的圆孔壁的侧面，将其设计成为承压壁。当前期工作准备好之后，就可以顶入管道，即在管道的内段挖掘土方，将管子铺设好之后，就可以顶入。

管道顶进时的受力公式为：

F=fr[2H+（2H+D）×tan2（45°-■）+■]L+Fp

在公式当中，F的单位为“kN”，表示管道顶进的过程中所形成的总受力；γ的单位为“KN/m3”，表示土层的密度；H的单位为“m”，为管道顶部土层的厚度；？准的单位为“°”，表示管道土层的内摩擦角；ω的单位为“KN/m”，表示单位长度管道的自重；L的单位为“m”，是管道所顶进的长度。

当管道进行顶进施工的时候，要做好入管之前的掘土工作，同时还要考虑地表的建筑物不因为施工而遭到破坏。在进行施工过程中，管壁与土壁之间要保持相平，当土被掘出来之后，要及时清理干净，以避免损害到各种施工设备。在进行施工的过程中，安全是最为重要的，所以，每一次掘土达到500毫米，就进行一次顶进，并且要确保匀速进行，不能发生偏斜。

2.2 非开挖技术在管网置换中的应用

当城市管道由于长期使用而老化需要更换的时候，如果应用传统的更换方法，会导致城市环境破坏。采用非开挖技術，可以按照需要对于城市管网进行更新，而且不会对城市造成很大的影响。在城市管网的置换当中，通常所采用的技术是爆管法。爆管法，又被称为“胀管法”，其是将城市管网中需要更换的旧管道通过专业的爆破技术使其膨胀，然后将新的管道同时安装进去。其所采用的技术是径向力破碎，所以，当旧的管道膨胀到一定程度之后，就会破裂为碎片，并被挤压到周围的土壤当中。应用爆破法的好处在于，省去了重新挖掘坑槽的工序，而且还可以保证原位置安装。此外，由于原有的坑槽经过了爆破作用之后，会使管道坑槽的直径增大，所以，如果更新的管道在管径上有所增加，只要管径增加幅度控制在2倍以内，都可以实现管网成功置换。

采用爆管法，要考虑率到其适用性。在管材的选择上，要求旧管的管材要容易破碎，比如普通的混凝土材料或者是玻璃黏土材料等的管道，都可以执行爆管法置换。而具有较强韧性的管道，则不宜使用爆管法。比如钢管或者是铁管，由于其具有很好的延展性，所以，要成功爆裂它们，则要使用新型的特殊装置来完成。

要采用爆管法，对于旧管的管径也有一定的要求。限于传统的爆管技术，其爆管成功的有效管径范围限制在5厘米到90厘米之间，最大不可以超过120厘米，否则就容易出现爆管失败而导致重复施工。使用爆管技术主要体现在其经过了爆破后的扩张力上，一般对于管径的扩张可以达到3倍之多。如果扩张的能量更大，就很有可能造成对地面的破坏。

采用爆管法，对于爆管的长度也有要求，如果管道过长，就很容易出现阶段性有效爆破的现象。所以，一般被爆裂管道的长度要局限在30米以内。在管道检修设计上，这个距离也恰好符合。

2.3 非开挖技术在管网修复中的应用

在市政管道修复中所采用的非开挖技术中，管道现场固化技术被广泛应用。管道现场固化技术（CIPP），在原理上所采用的是树脂固化的方法，将没有成型的树脂利用水压或者是气压的方式压入到即将铺设的管道内部，对其进行加热。最为简单的方法是使用热水对管道进行加热，以使流入管道内部的树脂形成固态。一个新的管道就这样形成了。值得一提的是，采用树脂加固的技术方法，不但可以修复管道，如果管道的接口部位有漏水的现象出现，还可以采取这种方法进行修复，不但修复的速度快，而且效果良好。采用这种修复方法，需要注意保持管道内清洁，如果发现管道内部有漏水处，就要及时进行填堵。

3 结束语

综上所述，随着国民经济的发展，城市建设的步伐不断加快。面对城市人口的增多，资源利用率之大，给市政道路工程带来了巨大的压力，也提出了更高的要求。从我国道路管理铺设的情况来看，还是以传统的铺设方式为主，在一些经济较为发达的城市，则采用了这种先进的非开挖技术。虽然非开挖技术在我国的道路管网工程施工中被利用，但是无论是从应用的程度，还是技术水平，都有待进一步研究。

参考文献

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[3]王华东，刘冰.非开挖技术在给排水管道施工及修复中的应用[J].城市建设理论研究，2012（16）.