市政给水管道工程非开挖施工技术研究

胡晓卫

（南通市交通建设咨询监理有限公司，江苏 南通 226000）

1 非开挖技术概述

1.1 市政给水管道工程中应用非开挖技术的优势

（1）市政工程建设常发生于城市的繁华区域，施工空间有限，易对现场交通造成干扰，不利于人们的生产与生活。在此背景下，非开挖技术的应用可有效缓解施工产生的不良影响，创造高品质工程项目。

（2）从给水管道的施工特点来看，主要采取的是铺设管线的方式，在合理应用非开挖技术后，可以确保铺设作业的精度，且全程均处于可控的状态，有助于创造更可观的效益。

1.2 非开挖技术的类别

从市政给水管道的施工内容来看，非开挖技术可产生3项分支技术，即基于管线的铺设、修复及更换，不同作业场景下所对应的技术存在差异。管线铺设中应用较为广泛的方法有顶管法、导向钻进法等；管线修复作业中较典型的有缠绕法、灌浆法等；若是进行管线更换作业，爆管法、吃管法等具有较好的应用效果[1]。不同方法的特点存在差异，应用效果也不尽相同，需结合实际情况挑选最适宜的方法。

2 基于非开挖技术的给水管道施工原则

若想利用此技术首先要保证技术的成熟性和可靠性。在实际工作中，市政设施因其特殊性，一般属于永久性的设施设备，所以在使用市政设施时对工艺的需求非常严格，对于那些尚未成熟或者尚未得到验证的新技术、新工艺要严格选用。同时，在选择给水管道的施工器械或者其相应的辅助材料时，也应该采取仔细、谨慎的态度，进而保证施工工艺的质量和水平。

在选择材料时要坚持因地制宜的原则，优先选择质量优、价位低、信誉好的产品，以确保发挥出供水管道最大的使用年限，运行质量也有充足的保障。不要单纯为了减少市政工程的项目开支而选择质量堪忧的产品，这样不但会大大缩短使用寿命，还会在后期的运行过程中加大产品维修整改的力度，从而无形中带来更大的经费开支，且一旦选用质量不过关的产品还可能带来严重的质量和安全问题，严重时可能带来生命危险。

另外，在选择管道厚度时要充分结合给水管道的口径大小和承压能力的大小，从而做出更加科学、有针对性的选择，避免材料选择不适而造成的浪费。而且，给水管道的连接部位在设计过程中要注意整体上的合理科学，如管道的承压能力一定要设计完善，要达到承压能力的上限。

3 非开挖技术在市政给水管道工程中的应用

3.1 顶管法

市政给水管道施工中，顶管法是较为典型的方法，但前提条件是现场为黏性土，否则该方法缺乏可行性。根据操作方式的不同，顶管法可细分为两种方法，即泥水平衡式和土压平衡式，利用何种方法则要根据实际情况作出选择。顶管法主要特点在于应变能力强，在多种条件下都具有适用性，且施工风险得到有效控制，因此在市政给水管道施工中取得广泛应用。实际施工中，需选取管道的一端，于该处通过开挖的方式形成工作坑，向其中浇筑混凝土并铺适量模板，以便为导轨推进创造良好条件[2]。加强对管道坡度、高程等参数的测量，根据所得结果求得导轨推力，持续向前推进，最终到达最顶端。若现场施工环境复杂，采用顶管法可能存在适应性不足的问题，此时可结合其他施工方法一起进行。由于现场地质条件的差异化，所设置的工作井质量也各不相同，因此必须在施工前做好地质勘察工作，准确掌握现场施工情况，以此为依据调整工作井的工艺方法，如分布方式、数量等。大量管道建设工程实例表明，工作井设在端部最为合适，在确保质量的同时，还能够简化操作。实际建设环节，主体结构采用的是钢筋混凝土的方式，具体又可分为沉井法与逆作法，但要结合现场情况做出选择。

3.2 水平定向钻进法

在市政管道的各类方法中，以水平定向钻进法的应用范围最广。当然，此方法的应用也存在前提条件，即施工现场必须为黏性土，并且对管道的直径提出要求，需≤70cm。管材的可选类别较多，如钢管、PVC管等都是可行的材料，管线可设置为直线或曲线形式。水平定向钻进技术的优势在于施工中扰动性小、效率高、成本低等。根据市政给水管道的施工要求，该技术在应用中主要分为两个阶段：（1）钻进导向孔。结合管线分布情况，尽可能将其设置在相同导向孔中，避免导向孔数量过多的情况。（2）对导向孔执行扩孔操作。此举目的在于将管材拖回到导向孔中，从而顺利穿线。

（1）导向孔施工。钻机是钻进的主要设备，在正式施工前要做好相关准备工作，如勘查穿线路径，明确沿线的施工情况，确保施工区域内未分布其他管线等，随后依据设计规范施工作业。经过勘察，有助于分析穿线路径的合适与否，并根据实际情况选择钻进工具。加强现场检查，每根钻杆钻完后，都要检查钻头的位置，若与设计要求之间存在偏差则要及时校正，基于此方式反复施工，最终完成全线的钻进作业。

（2）预扩孔与回拖管线。给水管道工程中因城市发展要求、现场作业环境等方面的不同，所使用的管道规格也各不相同，若直径达到20cm及以上，此时若选择小型钻机需采取预扩孔处理措施；若该值超过35cm，尽管使用大型钻机，但依然要执行预扩孔操作。在进行预扩孔时需综合考虑地质条件、设备性能等方面的内容，从而确定合适的预扩孔工艺，确保孔数、直径等。管线回拖过程中，必须连接待处理的管线，使其能够与扩孔工具形成稳定的连接关系。回拖过程中，钻机转盘是重要的设备，其提供驱动力并使得钻杆发生后退动作，从而将管线有效回拖。此外，管线扩孔中含有大量的泥浆，此情况下管线为悬浮状态，可有效减少回拖阻力，并减轻管线腐蚀程度。

3.3 管道在线修复翻新工艺

在进行此项工作时，先选用一根PE管，PE管的直径应该小于原有管道的管径，将此PE管推入原有管道内，具体如图1所示。为了减少推入时的阻力，可以在内衬管的最前端安装圆锥形的扩管头，同时圆锥形的扩管头前方要增加一根用来牵引的绳子，将此绳与卷扬机连接在一起。为确保PE管在进入管道时免受损害，需在原有管道的端部安装保护圈。PE管道内嵌完毕，一定要对PE管道进行加固，可以在原有管道和内嵌的PE管道的缝隙内灌入水泥砂浆，以此来固定管道。为减少PE管装入时间，可以先将PE管与熔焊机焊接完善，对小管径的PE管道也可以安装上管道盘轮，如此一来，便可以大大提高安装的效率[3]。在拉入内衬管道时，一次性可以拉入几百米，为了增加拉入管道的距离，可以在分支管、消火栓或其他需要的地方开挖工作坑，在PE管道上适当开口接入支管。

图1 管道在线修复

3.4 在线管道更新工艺

如果原有管道在施工过程中出现了破碎，如水泥制成的管道、老化非常严重的管道，在选择新管道时，管道的口径要大于原有管道的口径。具体施工时应该将破碎的管道部位放到旧的管道里面，利用卷扬机等设备将旧管进行破碎，在破碎的设备后面连接一个扩管头。且这个扩管头的直径一定要比原有的管径大，一边将已经破碎的旧管直接压到管周的土壤里面，一边将内附的PE管推入到原有的管位，具体如图2所示。

图2 在线管道更新

4 市政工程给水管道非开挖施工的注意事项

（1）方法与设备的选择。给水管道施工的顺利进行必须得到合适方法的引导，其应与现场作业环境相适应，机械设备也要具有优良的性能。若现场为软基黏土地质，则挤压冲击掘进的方式比较合适；若为砂质粉土，宜优先采用水冲式顶管机，在其支持下高效施工。

（2）若为水平导向钻进法，其存在诸多技术要点，具体体现在如下方面：需选择刚性连接管，如钢管、PVC管等；在正式施工前需要选择平整的地面完成管道的连接作业，曲线段应注重对角度的控制，单次钻进长度≤800m；配置导向定位系统，在其支持下精准测量，明确地层的复杂情况，在此基础上选择合适的处理措施。

5 结束语

综上所述，市政给水管道是城市持续发展中必不可少的一类基础设施，由于城市施工环境的特殊性，易对市民的正常生产、生活造成干扰，以何种方式完成施工作业尤为关键。文章引入了非开挖技术，阐述其基本优势，再对该技术体系中的细分方法展开针对性分析，总结施工中的技术要点，以期给市政给水管道施工提供参考，助力城市的发展。