市政排水管道非开挖技术的探讨

区有成

（深圳华粤城市建设工程设计有限公司，广东 深圳 518111）

1 引言

非开挖技术现在已经被越来越多地应用到市政排水管道工程施工中，并逐渐积累了不少经验，取得了良好的效果。 非开挖技术施工过程具有快速、 高效和对周边环境影响小的特点，近年来在我国得到了广泛应用。

2 非开挖技术

适用于重力流排水管道的非开挖施工方法主要有顶管法、微型顶管法、定向钻拖拉管法、复式顶管（先导顶拉管）法等。 非开挖施工的优点是能最大限度地减少对原状土的扰动，在不稳定及饱和土层中以最小的破坏和最大限度地保护环境的方式解决城市施工中的难题， 并在应对恶劣的地质条件时有较大的优势。

2.1 顶管法

顶管法是非开挖工程施工最早使用的一种方法， 是借助主顶油缸主管道中继间的推力， 将掘进机从顶进坑内穿过土层，直推到接收坑内，同时，将紧随掘进机后的管道敷设在两坑之间，是一种非开挖铺设管道的施工方法[1]。它不需要开挖，并且能够穿越公路、铁路、河流、建筑物及各种地下管线等。 根据项目地质特点和管网技术特点， 对施工地区应用顶管施工技术进行可行性分析， 选择合适的管段采用顶管机械设备进行顶管施工。 顶管施工与开挖施工相比，占地面积小，可节约大笔沿途拆迁费用；避免开挖过程中对现状管线及路面破坏，对当地生产、生活和地面交通影响极小；同时顶管施工也是非常环保的施工方法，对周边环境影响很小。 但顶管法施工需要较大的工作井，其工作原理如图1 所示。

图1 顶管工作原理图

2.2 微型顶管法

微型顶管施工的原理基本与顶管施工法相同， 采用小型液压顶管机对管道进行顶进，可用于顶进DN600 及以下的管道，适用于软土地层的顶进，可直线顶进，但不宜曲线顶进，也称作二次工法。 首先，利用液压装置将前导管按照设计轨迹推进贯通，然后以前导管（出土螺旋管）作为导体，在前导管（出土螺旋管）末端连接扩孔切削头并将拟铺设的管道同时顶进，最终完成管道铺设。 微型顶管法要求的工作井和接收井尺寸远小于普通顶管法，可节约工程投资，减少工作井、接收井施工对路面的占用，同时可最大化减小对地面交通的影响。

2.3 定向钻拖拉管法

定向拖拉管技术又称拖拉管施工， 可分为定向钻进拖拉法与二程式拖拉法两种。 定向钻进拖拉法是把定向钻机设在地面上，在表层开槽、清除杂填土后，采用雷达探测仪导向，控制钻头按管道设计轴线钻进， 经多级扩孔后， 将管道回拉就位，完成管道敷设的施工方法（见图2）。 而二程式拖拉法则将钻进设备置于工作井中， 采用经纬仪导向， 控制钻头前进方向，从接收井拖拉管道就位，完成管道敷设的施工方法，两者的区别在于钻机的位置，一个在地面，一个在地下。 施工工艺顺序一般为：地质勘探、地下管线探测、钻机轨迹设计、泥浆配置、钻进锚固、导向孔钻进、扩孔钻进、回拉铺管等[2]。

图2 定向钻拖拉管工作示意图

拖拉管施工工艺可用于多种土质的管道施工， 如粉质黏土、风化岩等，拖拉距离最大可达600～1 000 m（由管材及管径决定），拖拉管的最大管径可达DN1200。

2.4 复式顶管（先导顶拉管）法

复式顶管工艺介于定向钻工艺和顶管之间，是“工法+ 管+ 井”的组合工艺。 该工艺配合自密封承插接口短管，将传统的管道回拖改为拉顶工艺，在末端井下安装管节，利用钻杆穿过管道中心，在管道尾端拉顶管道。 掘进头负责掘进扭矩和迎面阻力，设备余力通过机头后分动装置和传力杆传到管尾，实现顶进。管材只承受顶进摩擦阻力。顶拉阶段允许泥浆进入管道内部， 起到配重降阻的效果， 所需终孔孔径与管道外径接近，基本不存在环隙。 施工遵循先做井后定向钻进、再顶进的顺序。 在井孔标高确定及钢制钻杆拉直贯穿的情况下，顶拉管工艺的管道标高控制很精准。复式顶管工作示意图如图3 所示。

图3 复式顶管工作示意图

在小口径排水管道施工中，尤其是城镇中建筑物密集、横穿路口等作业空间狭小的情况下，复式顶管（顶拉管）对空间要求小， 现有施工环境均能满足， 同时具备顶管精度高的优点，标高可控，满足排水管对标高的要求，且管材整体性强、密封性好，接口基本无渗漏和错位风险，柔性管还能适应地层的不均匀沉降，总体性价较高。 各非开挖技术对比如表1 所示。

表1 非开挖技术对比表

3 工程应用

南昌县富山大道（迎宾大道—沿江南大道南延）为城市主干路，起点接迎宾大道，终点接沿江南大道南延段，呈东西走向，路线全长9.955 km，双向六车道，计算行车速度为50 km/h，该工程为现况路改造，道路下敷设有各类工程管线。 该地区地层从上至下依次为素填土、淤泥质土、粗砂、砂质黏性土，本工程设计污水工程管道管径为400～1 000 mm，埋深3～6 m。

根据项目实际情况， 在穿越道路时为避免常规开挖造成的交通影响及安全隐患， 同时考虑到定向钻拖拉管施工精度较低，容易造成偏差，故本次施工不予以采用定向钻拖拉管。根据管径的大小、埋深情况，分别选取了泥水平衡顶管及复式顶管施工技术：埋深超过4 m，管径为600 mm 及以上的采用泥水平衡顶管；埋深不超过4 m，管径为600 mm 以下的采用复式顶管， 最终保证了项目工期及质量， 并很好地控制了造价。 因此，在现况路改造中，采用合适的非开挖技术可以很好地避免开挖过程中对现状管线及路面的破坏， 并减少对当地生产、生活和地面交通的影响。

4 结语

利用非开挖技术来对道路排水管线进行施工， 可以更好地适应城市建设发展需要[3]。 当今非开挖技术种类较多，且差异性大，需要结合具体项目特点，在管径、土层、操作空间及造价进度等多方面对综合比分析各种非开挖技术的特点， 再选择切实可行、经济适用的方法，并做好技术要点控制，以充分发挥非开挖技术所具有的优势。