市政给水排水不开槽设计及施工技术的应用

李 韬

（甘肃现代环境工程有限责任公司，甘肃 兰州 730207）

随着社会经济的不断发展，我国城市化进程加深，城市基础设施持续增加和完善。市政工程施工的关键要素就是找寻居民生活需求和城市发展需求之间的平衡点，市政给水排水管道施工的设计和施工质量直接影响着人们的生活质量。在市政给水排水工程建设的过程中经常会涉及到一些问题，比如管道需要穿越河、建筑物或者公路等等，由此使得给排水工程的质量处于不理想的状态，要想规避这样的风险，可以巧妙地将管道不开槽技术方案融入其中，这样不会对于障碍物造成损伤，施工空间也比较理想，施工人员可以迅速完成施工任务。从这个角度来看，对于给排水工程中不开槽设计的问题进行探讨，是施工管理中的重要议题。

1 市政给水排水管道不开槽技术优势分析

市政给水排水管道不开槽设计指的是在进行给水排水管道施工的时候不需要对给水排水管道沿线进行全线的挖掘，而是通过对管线沿线地面下的多个点位进行定点挖掘，从而形成管道，并借由对定点的挖掘完成对管道的修复、检测、更替以及铺设等方面的施工需求。通常给水排水管道不开槽技术包括顶管法、夯管法、盾构法以及浅埋暗挖法等。需要注意的是，给水排水管道不开槽施工技术通常适用于非岩性的土层。在市政给水排水管道施工的过程中，如果施工现场条件较复杂时，如需要穿越河流建筑物以及公路等障碍物或是在城市主干道进行施工，无法对道路交通进行中断和阻碍的情况下，通常采用给水排水管道不开槽施工方法。通过与开槽施工技术进行比对和分析，可以得出给水排水管道不开槽技术的优势主要有：其一，可以在短时间内完成施工任务。该技术的使用，往往不需要去考虑环境因素，可以很快进入到施工状态，施工人员往往经过简单的学习，就可以掌握，因此可以保证此环节的施工效率处于比较理想的状态。其二是市政给水排水管道不开槽技术施工对环境的影响较少，由于不开槽技术是指对给水排水管道沿线地面下的多个点位进行定点挖掘从而形成管道的方式，所以不会出现全断面开挖的情况，给水排水管道也不会露出地面，整个施工过程中的噪音比较小，产生的粉尘也比较少。其三是不开槽施工技术具有经济效益高的特点。由于不开槽施工不需要对管线沿线的地面进行全面开挖，因此，对道路中所包含的其他管线破坏程度较小，整个施工过程中所占用的施工占地也较小，在施工过程中，无论是地面管线，还是障碍物，都不会对于施工过程产生影响，由此在此板块的投入比较少，工程的成本控制进入到理想的格局，整体工程效益也会更好地呈现出来。其四，给水排水管道不开槽施工工艺具有较高的施工安全性优势，采用不开槽施工工艺可以有效避免深基坑施工，在地面上也可以完成管道的焊接工作，在施工过程中不受季节天气等方面的影响，在一定程度上可以提高施工安全性。

2 市政给水排水管道的不开槽设计分析

2.1 不开槽管道技术方法

不开槽技术方法应用相较多的方法主要有盾构法、夯管法、顶管法以及浅埋暗挖法等。

2.2 给水排水管道设计原则

市政给水排水管道系统的设计和施工是现代化城市的关键市政基础设施。市政给水排水管道系统的设计也是保障居民正常用水和高质量用水的关键要素，同时也是城市排涝、防洪和水污染防治的主要工程。市政给水排水管道系统的作用是为居民生活和生产供应水，并对城市产生的工业废水、生活污水以及雨雪降水等进行收集和输送。

基于以上市政给水排水管道设计的作用，需要设计人员在对给水排水管道进行设计的时候，掌握充分且精确的勘察资料，并依托于系统性工程的施工维度，对当地的现实情况进行考察和了解。充分考虑到社会经济环境保护以及现阶段的工程技术等方面的因素，根据当地的实际情况对给水排水管道进行设计并制作市政给水排水管道设计方案。另外，在设计的过程中要充分考虑到施工方案的可实施性和可操作性，以起到设计切实指导工程施工的作用。在设计人员在进行施工设计的时候，需要遵循以下三点基本原则。其一是清晰原则，设计人员在对市政给水排水管道设计前需要对现场进行勘察，掌握施工地点的水文地质及周边环境的情况，并对管道进行正确合理的设计，切实控制好施工管道与已有管线之间的关系。其二是远近期综合原则，设计人员在对市政给水排水管道设计的时候，需要对城市气候环境进行掌握，即城市降雨量、城市的最大排水量以及需水量等方面进行预计。要求市政给水排水管线在满足未来提升排水管线需求的同时，还要满足现阶段城市发展的需要，做到管线设计合理。其三，地下排水管线先行原则，在进行市政管线规划设计时，设计人员需要将设计重点放在地下排水管线上。需要尽量避免与地下管线的冲突，坚持节约成本、能源和减少工程量的设计原则。

2.3 给水排水管道系统设计要点

2.3.1 给水管理系统设计要点

市政给水管道系统设计需要与市政总体发展规划保持一致，在进行市政给水管理系统设计时，需要注意以下三个方面的问题。首先，在进行给水系统设计的过程中，需要保证具有可扩充性，为以后的改扩建工作留出充足的施工空间和条件，以提高给水管道系统的可操作性。其次，输水管线路的设计需要保证水的安全使用，尽量沿着路面铺设，这样可以减少管道施工的困难程度，尽量选择重力流动的方式输送水，也可以设计两条管路进行水传输，这样可以保证水的平稳供应。最后是干管线路设计，通常设计在海拔较高，需保证管线科学布设，配有闸阀等安全设施。

2.3.2 排水管线系统设计要点

在进行排水管道系统设计时，需要注意以下四点：第一，排水管道系统设计需符合市政总体规划要求，在设计排水管道系统时，应保证系统的可扩展性，并预留相应的施工空间和条件。第二，布设排水系统时需注意管路走向，需与地势高低走向相符，顺坡排水。其次在设计管线网络系统时，管线直径需与小区整体施工方案、街巷规划一致。再次，需要对管道网络的密度进行针对化的设计，最大程度地缩短排水线路，节约施工成本。另外，废水和雨水的排放不要全部集中在一处，但也要尽量保证不太分散。排水管道的设计需要尽量避免穿越不宜通过的建筑物或者是地带。最后，废水截流管道需要尽量在水体周边或是河流岸边。第三，排水出路的设计。通常以天然的排水体系或是已建设完成的排水干线作为废水和降水的排放渠道。在进行排水管道设计的时候，需要保证水流速度和距离，确保废水和降水的顺畅排出。对汇水面积的划分和设计需要根据地形，并需要根据街道的建设谋划亦或是小区的整体规划情况对降水和废水的汇水面积进行划分设计。需要注意的是，废水和降水的汇水面积不可以太大，汇水面积的形状尽量与地形的走势相同。

3 市政给水排水管道不开槽施工技术要点

3.1 顶管法施工技术

3.1.1 施工概述

顶管法施工的基本原理是先在工作坑内安装液压千斤顶并设置支座，借助管道间的中继间和主顶油缸等方面的推力把掘进机或是工具管从工作坑内穿过土层推到接收坑内，与此同时，在掘进机或是工具管的后面将预制的管段顶入到地层，采用一边顶进、一边开挖地层的方式将管段接长。

3.1.2 施工要点

在顶管法施工的过程中需要加强对基坑维护形状改变情况和位置移动情况的监视，如果以上两个方面超出了规定范围，就需要采用科学的管控方式对顶管法施工过程中基坑维护形变、位置移动等情况加强监控。如果基坑的等级为Ⅰ级，则表面低层的偏离程度应在0.15%以下或30 mm 以下，围护方面的位移幅度应在0.2%以下或30 mm 以下。

3.1.3 应用条件

在市政给水排水管道技术选取的时候，需要考虑到项目设计的规定、项目周边的环境以及作业现场状况、项目水文地质状况，并通过施工技术与经济成本等方面的综合对比后且需要达成以下要求时才可以使用顶管法进行施工。一是在使用敞开式顶管机时，要求地下水位下降到管子下面约50 cm 的位置，并在顶管管子处采取避免水流倒灌的科学措施。二是当周围环境需要对底层形状变化进行调整控制或无降水条件时需要采用密闭的土压平衡或泥水平衡顶管机作业。其三在进行顶管法施工的时候，如果是需要经过公路、铁道以及防汛墙等设施时，需要制定科学的保护方案，应按照作业方式、水文地质情况以及项目设计等方面的因素，对管道线路周边构筑物等运用土体增固等保护措施。四是针对底层形状变化无要求且作业要求与顶力要求一致的金属材质管材，可采用一次顶进的施工方法，管材直径较小。

3.2 盾构法施工技术

3.2.1 施工概述

盾构施工法指的是使用大型的盾构机械对管道进行暗挖施工，目前主要是有土压式盾构和泥水式盾构两种。盾构法施工的优势是机械化程度相对较高，隧道形状准确，对地面结构的影响最小，施工人员的安全性较高，劳动强度较低，施工进度较快，效率较高。另外，盾构施工法对环境的影响较少，可以保证地下水位。盾构施工法的施工顺序是先对工作基坑进行挖掘，进行设备安装，挖掘后确定线形，并进行衬砌和注浆。

3.2.2 施工要点

在施工的时候首先要稳定开挖面、盾构方向和位置、土压排土量、衬砌、注浆压力、注浆量以及浆液特性等方面。其次，如果是使用土压式盾构，则需要注意土的塑流化改善；如果是选择泥水式盾构的方式，则需要注重泥浆的功能。另外，需要注意水土的流失情况，盾构衬砌与周围的土体有摩擦的情况，则需要盾构的方向和纠偏修正，并对注浆量、注浆速度以及注浆压力进行控制。盾构的挖掘应该尽量避免对周围地层的扰动，从而确保开挖面的稳定。最后，工人的职业病需要注意防护，如扬尘的防护、防震的防护、噪音的防护等措施。

3.2.3 应用条件

盾构法施工技术的应用条件需要根据项目的要求，如管道的长度、管道所埋深度以及管道的直径，另外，还需要结合项目的水文地质情况、周边环境安全以及运用环境等因素，在综合考量和选择盾构机的型号，与此同时，还需要充分考虑到排水管道的长度、埋深以及外径等方面的参数，通过对施工技术和经济成本进行综合对比后进行选择，通常情况下盾构法作业主要使用在给排水主干管道的项目工程项目上，主干管道的半径通常在1 500 mm 以上。

3.3 浅埋暗挖法施工技术

3.3.1 施工概述

浅埋暗挖法通常是在距离地表较近的地下进行施工的方法。通常是在盾构法和明挖法不适用的条件下采取浅埋暗挖法。首先将小导管打入到地层，再注入化学浆液或是水泥对地层进行加固，再通过短进尺进行挖掘，一般每个循环在1 m 左右做初期支护，随后做防水层，最后完成二次衬砌。

3.3.2 施工要点

在采用浅埋暗挖法进行施工的时候，需要注意初期支护钢拱架的安装以及二筑模时外界因素对混凝土的影响，并且需要对围岩进行加固。另外需要注意的是，该施工方式需要及时排水，确保施工的正常进行。

3.3.3 应用条件

浅埋暗挖法是在城市交通相较繁杂路段施工的较优选择。

3.4 夯管法施工技术

3.4.1 施工概述

夯管法是采用夯管锤进行施工的方法，以压缩的空气或是液压油为动力，将待铺设的钢管沿预定线路夯入地层，在管道到达指定位置后，排出管中土芯。

3.4.2 施工要点

夯管法需要采取支护措施，以确保施工安全。其次，需要注意导轨的安装及摆放位置，以提高夯管的精度。最后，在夯管施工的过程中需要降低施工暂停时间，避免造成管道外壁与土层之间的摩擦力增加等情况。

3.4.3 应用条件

夯管法适用于较窄的地下管道施工，另外需要注意的是夯管锤的锤击力需要根据钢管力学性能、管道长度和管径等方面的因素进行确定。

4 结束语

市政给水排水管道不开槽设计及其施工技术的应用能够最大程度地保证城市交通的正常运行，还可以有效降低施工成本，提高施工质量。在进行市政给水排水管道不开槽设计和施工的过程中需要考量各种因素，并基于工程项目的实际条件，进行科学的编制施工方案，确保施工作业的质与效，促进市政给排水系统建设的完善和提升。