非开挖技术在市政给水管道施工中的运用研究

刘芳群

摘  要：近年来，随着城市建设的发展，水管开挖修复模式对城市交通、环境的维护和商业运营等方面都造成了一定的危害和负面影响，而非开挖方式的供水设施对城市环境的维护等方面有很多优点，与开挖技术相比，这以技术有着难以超越的优势。本文就对非开挖技术在市政给水管道施工中的运用措施进行深入探讨。

关键词：非开挖;市政;给水管道;施工

地下管线是城市供水系统的重要组成部分。传统的地下管线往往使用埋地管道，在一定程度上影响城市交通，影响人们的生活。要采取什么方式才能不打扰到人们的生活是现在的当务之急。所谓非开挖技术，是指不开挖或开挖少量的工作坑，利用当前的岩土钻掘技术进行管道的维修和更换技术，其效率高、成本低、方便简单和环境无污染。

1、非开挖施工技术简述

非开挖施工技术是指在利用特殊的岩土钻掘施工技术的基础下，采用小开挖或者不开挖的施工手段进行管道的铺设，对已经埋入地下的管道、电线电缆等进行修复和更换的施工技术。目前，我国城市主要使用非开挖技术施工的管道类型有电线电缆、钢铁管道，涉及到电力、污水处理、天然气等与居民生活息息相关的各个方面，而常用的非开挖施工技术有水平导向钻进法、顶管法、牵管法、托管法、微型隧道法（盾构法）、夯管法等，在修复旧市政管道中常用原位固定法和缠绕法。与传统的开槽铺设法相比具有更为广泛的应用前景，具备有更为高效、环境污染小、成本低、周期短、安全性高等多方面的优势。

2、非开挖技术的重要性

2.1非开挖技术的个性特征

非开挖技术是自动化程度较高、节约人工、机械化、施工速度快、全年不休、工程周期不长、使整体设计工程的施工速度有效提高，促进工作效率提升的技术。使用非开挖技术有利于保护城市环境，也有益于稳定城市正常运营，又因施工过程中施工场地较小，便于交通拥堵、喧嚣的商业街正常作业，且在施工时，不用对地表结构进行破坏，也不用进行土方开挖，有效改善了以往传统技术带来的干扰交通、污染环境等问题。

2.2非开挖顶管道技术的可行性

顶管道技术是指利用千斤顶对内层结构顶管安装，进行推力调节的技术。在市政给水管道施工过程中，顶管道技术主要体现在挤压顶管、机械顶管、水射流顶管和人工顶管。此种非开挖技术适用于市政管网改造工程，通过此技术的应用，有效避免了施工带来的交通中断，尤其是对横穿城市主干道下的管道进行敷设时，顶管道技术是最佳选择。在市政给水管道施工过程中，非开挖顶管技术的应用是可行的，也是必要的。

3、非开挖施工技术在市政管道施工中的应用

3.1水平导向钻进法

水平导向钻进法是目前市政管道施工种最为常见的一种非开挖施工技术，灵活结合钻探技术和控向技术来完成管道的铺设。首先，在管道工程开始施工之前，应该完成所需铺设管道的连接及相关组装工作;然后，根据设计要求事先设计好的施工线路，采用机械驱动装置将钻头钻入地下，若遇見其他管道或障碍物，则进行灵活的自行绕道措施，进而达到指定的目标位置;再然后，取下钻头，换上回程扩孔器，再次使用机械驱动装置进行驱动，将之前的钻孔孔径进一步扩大;最后，通过一定的设备装置依据施工设计要求进行管道的摆放。水平导向钻进法的使用，能有效防止其他管道出现被破坏的现象，避免扩充孔径时发生钻孔坍塌的情况出现。在利用钻头钻孔时，应控制好钻孔距离，每次钻孔不能超过800m，深度不能超过30m，避免损坏机械设备。由于钻孔过程遇见障碍物会自行绕道而行，因此该施工技术能灵活应对地下复杂的情况，避免钻头受到损坏而造成经济损失。

3.2盾构法

盾构法在市政管道铺设过程中较为常见，又被称为微型隧道法。盾构一般由切削环、支撑环和衬砌环等具备特殊功能的部件组成的一种能够一起完成管道铺设以及衬砌施工的设备。其中切削环的主要起保护的作用，是一种保护设备，能有效保证施工内部人员的安全以及施工设备的运行。其中支撑环由于内部有千斤顶的存在，能够很轻松的支撑起整个设备以便于整个设备的运行，且一般都会把千斤顶固定到切削环上，起到推动整个盾构的向前移动的作用。衬砌环是在完成千斤顶的工作之后预留的设备，主要在衬砌环内部能够进行人工或者机械的砌块施工操作，而且在完成一部分衬砌施工的基础上，千斤顶就可以利用砌好的砌块，借力向前进行盾构的推动工作，继续完成下一工作环节。盾构中三部分相辅相成，又有自身独特的功能，能更加有效的完成市政管道的施工。

3.3夯管法

夯管法是借助具备较大冲击力的管锤将事先铺设好的钢管直接夯进地下。夯管法要求铺设的管道不得超过2m，一次性铺设的管道不得超过100m。此方式对施工现场的要求不太严格，只需要在所铺设的管道阶段设置管坑即可。该方式所使用到的设备比较简单，有发电机组、空压机以及夯锤等工具。在使用夯锤击打钢管时，一定要注意击打的具体位置，标准的击打方法是使用夯锤击打钢管后端，打击力会沿着钢管传输到管前，该过程会对土体进行切削，不但能够降低钢管和地面之间的摩擦，还能够让钢管更加有效地进入地面。在钢管逐渐夯入地面的过程中，应当注意操作的连续性。例如在第一节钢管块夯入地下之前，可使用焊接方式将其与第二节连接，在第二节钢管块快要夯入地面之前，再焊接第三节，如此重复该动作，直至将所有钢管都夯入地面。然而该方式在实际使用过程中也有很大的缺陷，例如铺设材料只限于钢管，铺设长度也十分有限;并且无法详细探测地下情况，当碰到较大的障碍物时，例如大石块、混凝土等，施工将无法继续往下进行，从而在无形中延长了施工周期，增加了施工次数，提升了施工成本。

3.4牵管施工技术

目前牵管技术在多个国家和多个行业都获得了广泛的应用，特别是在市政管网改扩建项目中得到了极佳的应用效果。其施工流程是利用计算机控制进行导向与探测，导向孔根据设计曲线钻进，曲率半径应大于管径的1500倍，之后再扩大该导向孔，由此完成管线穿越的整个施工过程。牵管施工作为一项非开挖地下管道的施工技术，与顶管法相比，牵管施工更适用于口径较小的管道施工。这主要是因为口径小的管道具备整体轴向抗弯惯性矩比较小，应用牵管方式可以更好地对口径较小、距离较长的管道进行施工，而使用顶管法极易发生压缩失稳的问题。

3.5原位固定法

起初，原位固定法只是一种普通的管道铺设及修复的管道施工技术，主要运用于不扰动土层的前提下更换老化或者失效的地下管道，随着科学技术的不断进步，原位固化法技术得到提升，逐渐成为维护城市地下管道设施的主要技术，能够应付各种大小不同、形状不一、过渡区不同的地下管线的修复，管径范围在100至3000毫米。该法利用液态热固性树脂衬到旧管道内壁上，然后通过加热器进行加热，促进树脂的固化，从而在旧管上形成一层紧密配合的树脂薄层，对管道的流量影响较小，还可提高流动性能，并增长管道的使用寿命。

4、结语

随着社会经济的快速发展，人们生活水平和生活质量不断提升，人们对城市建设的了解也越来越丰富，而给水管道施工作为市政建设中的首要任务之一，更是直接关系着市政建设的各种效益。非开挖铺管技术在市政给水管道施工中的有效应用，不但减少了路面开挖，降低了施工费用，而且解决了一些在传统开挖技术上不能解决的问题，例如在西气东输，天然气置换等方面开挖技术都发挥着至关重要的作用。

参考文献

[1]李红，尉晓丽.分析非开挖技术在市政给水管道施工中的具体应用[J].居舍，2019（1）：47.

[2]徐国冬.浅析非开挖技术在市政给水管道施工中的应用[J].黑龙江科技信息，2016（20）：231.