非开挖施工技术在市政管道施工中的实践

马步清

（山西五建集团有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

随着城市化进程的不断推进，市政管网建设规模加大，管网覆盖面也逐渐扩大。在传统市政管道施工阶段，开挖施工技术存在的局限性越来越突出，严重阻碍了城市交通运行和城市居民日常生活，非开挖技术逐渐实现的应用。在非开挖施工阶段，无须展开挖掘作业即可完成管道敷设与管道替换，极大的提高了施工效率，也保障了城市经济及各行业的正常运行。

1 非开挖技术概述

非开挖技术是指在不对地表造成伤害的基础上，完成地下管线敷设、地下管线检查、地下管线维护及地下管线更换的一种技术手段。非开挖技术具有极强的自动化和机械化优势，能够降低施工环节人工成本支出，施工效率更高，施工周期更短，施工速度更快。施工环节无须占用过大的场地，可在交通拥堵地区及喧嚣地区展开作业，施工环节不会对地表结构造成损坏，无须展开土方挖掘，可避免传统技术应用过程中存在的交通干扰及环境污染等缺陷。加强非开挖技术应用可实现城市生态环境保护，推动城市经济发展。

作为一项新型技术手段，非开挖技术在市政管道施工中实现了大范围的推广。但在具体应用过程中，其涉及方面多，要加强各个工序的重点质量控制。在管道铺设阶段，非开挖对施工人员的专业能力要求十分严格，且施工涉及多种专业设备，细节管控难度大。此外，非开挖技术仍处于发展阶段，部分施工人员的专业能力仍未达到应用标准，且技术研发力度有待提高，技术创新程度仍有待提升，生产质量难以得到保障。这就需要结合市政管道施工现场实际情况及管网工程建设要求，综合考量多项要素判断该技术可行性[1]。

2 非开挖技术应用要点

2.1 市政管线敷设中非开挖技术要点

2.1.1 水平定向钻进施工技术

在水平定向钻进施工过程中，施工人员可快速完成市政地下管线敷设，无须展开工作井挖掘。该技术由控向技术和钻探技术衍生而来，是一种新型非开挖施工技术手段，也是非开挖施工常见的技术手段。在水平定向钻进技术施工过程中，施工人员需利用计算机软件明确市政管道敷设线路，随后应用钻机动力驱动携带钻头的钻杆，由地面钻进，直至目的地。在钻进过程中，要根据设计方案，规避地下管线及各类障碍物。当钻头到达指定位置后，将钻头更换为与设计标准相符合的回程扩孔器，回程扩孔器尺寸需要满足钻杆回拉要求，且符合新管线敷设标准，避免新管线敷设过程中出现空间不足的现象，导致管道摩擦，影响管道结构质量。

在扩孔阶段，还应确保泥浆护壁工作落实到位，避免塌孔问题出现。在施工过程中，常见设备涵盖钻机、导航仪、吊车、动力设备、探测装置、管道夯实设备等。水平定向钻进施工技术所铺设的管道大多为刚性管道，其中涵盖钢管及PVC 管等[2]。在水平定向钻进施工环节展开前，应在地面做好管道连接。当管线绕过地下障碍物时，需在转弯处设置1°的借转角度，每次钻进距离不可超过0.8km，定位系统的工作深度可达到30m。水平定向钻进施工技术应用过程十分灵活，可满足复杂地形条件下的钻进工作要求。如在钻进过程中遇到大型障碍物，无法实施后续钻进，可重新规划钻进路线，且这种做法也不会消耗过多管材。但需要注意的是，水平定向钻进施工技术在应用过程中也存在着不足。例如，该项技术对施工现场条件要求严格，施工现场一侧必须满足钻进设备应用要求，另一侧需满足管坑开挖要求。如仅一侧可满足施工要求，另一侧无法满足施工要求，则无法应用该项技术。

2.1.2 夯管技术

夯管技术工艺相对简单，施工人员需使用夯管锤将管线夯入至预埋线路之下，夯锤动力具有冲击力大及冲击频率低的特征，该项技术可用于直径为2m 以下，长度为100m 以内的管线敷设。与水平定向钻进技术相比，夯管技术仅对施工现场一侧有要求，仅需一侧满足下管标准即可。该项技术在大直径钢管敷设过程中应用更为广泛，施工效率更高。夯管法施工设备涵盖柴油发电机、夯管锤、空压机等，在具体应用过程中，钢管后部是夯锤着力点，钢管能够将夯锤输出的压力传递至管道前端上方的管靴，管靴可切削土体，降低管道与土体之间的摩擦力，使钢管进入至指定地层中。在钢管前进时，被切削的土体能够进入钢管内部。当首节钢管到达指定位置后，将后节钢管与首节钢管相焊接，并重复展开前段作业，直至最后一段钢管完成安装。当所有钢管均安装完成后，需使用空气压缩机抽出钢管内部土体。在夯管期间，还需应用全站仪及水准仪等现代化设备，做好夯击方向、夯击角度及夯击深度控制，确保各项数据与规范标准一致。夯管技术应用无严格的技术要求，仅利用动荷载展开施工作业，施工环节无须实施土方挖掘，不会使土体结构出现不均匀沉降现象，且可满足多种复杂地形条件下的施工要求，施工周期更短。但需要注意的是，夯管技术所适用的管线种类单一，仅可用于钢管敷设，且单次敷设长度仅为100m 以下。如地形条件过于复杂，导致夯管作业无法按照预定要求而展开，则应拔出已夯管线，重新规划夯管方向及点位[3]。如已夯管线无法拔出，则极易导致管线浪费的问题出现。

2.1.3 微型隧道法

微型隧道法又名盾构法，该技术与地铁工程施工所用盾构法相似。但在地铁工程施工中，盾构法所用机械设备为大型盾构设备。在市政管道施工环节中，盾构法所用设备为小型盾构设备。该种小型盾构设备由挖掘装置及衬砌装置共同组成。小型盾构设备前端为切削部分，中部为支撑部分，后部为衬砌部分。设备前端的切削部分为小型盾构设备保护装置，能够将前端刃脚插入至土体内，并向前掘进，随后由机械闭环出土。设备中部为支撑部分内设有千斤顶，其具有支撑作用，千斤顶一侧与衬砌部分相连。当前端切削部分完成土方挖掘后，千斤顶能够使盾构机向前移动。当设备中千斤顶归位后，设备后端衬砌部分露出，此时设备已向前行驶了一段距离，衬砌部分中的设备即可展开衬砌作业。通过钻孔护壁保护的方法，保障挖掘过程安全。当衬砌完成后，重新展开后续挖掘作业，并重复上述工作，直至完成所有作业。

2.1.4 顶管技术

在市政管道施工阶段，顶管技术是一种新型非开挖施工技术种类，该技术仅适用于直径为0.6～4m 的管道。在初期应用阶段，该技术更适用于复杂地形条件。随着技术体系的不断完善，该技术逐渐实现了拓展。在初期阶段，顶管技术主要用于下水管道施工环节中，后期用于煤气管道、通信管道、电缆管道等众多地下管线施工环节，且应用频率也有所提升。顶管技术的应用优势是可满足繁华地区市政管道施工要求，无须利用交通管制的方法即可完成地下管道敷设。

2.2 已有管线修复环节中非开挖技术要点

2.2.1 原位固化法

原位固化法由英国于20 世纪70 年代研发，该技术早期在下水道修复环节中应用广泛，可在不对原有土层造成影响的基础上，完成老化管线及已失效管线更换。后期再经过一系列的创新及完善，可满足不同形状地下管线、不同大小地下管线及不同区域地下管线修复。原位固化法所适用的管线直径为0.1～0.3m，施工人员可将液态热固性树脂覆盖在原有管道内壁上方，利用蒸汽的方法使树脂加热固化，使涂层与原有管道相贴合，并形成新的薄层管，该种方法可降低管道流断面损失，提高管道流通性[4]。在多年应用经验积累下，由原位固化法修复的管道寿命可达数十年。原位固化法可应用于弯曲管道修复、变质管道修复及压力管道修复，修复长度可达数千米。该技术使用的树脂材料与市政管线材料要求一致。除此之外，该技术还适用于高浓度化学物质工业管道修复环节。

2.2.2 缠绕法

缠绕法也是非开挖修复技术重要构成部分，可用于市政污水管道修复。该项技术所应用材料为聚氯乙烯及高密度聚乙烯。在具体施工过程中，可依托制管机将聚氯乙烯或高密度聚乙烯制成螺旋形状，并输送至待修复管道中，使用自动扳机将卷材与被修复管道相贴合，随后使用硅胶进行黏结，利用水泥浆液封闭螺旋管及混凝土管之间的缝隙。该项技术可实现带水作业，管道修复成本更低，适用于直径为0.15～2.5m 直径的污水管道，修复长度为0.3km 左右[5]。

3 非开挖施工注意事项

3.1 做好施工方案编制与审核

首先，在市政管道施工环节展开前，应加强施工现场环境勘察，结合勘察信息和工程需求，选择非开挖施工技术种类，编制施工方案内容。其次，当施工方案编制完成后，还需做好内容分析和审核，判断方案内容是否存在错误，能否满足工程建设标准，分析方案内容可行性。如存在错误或疏漏，应由专业技术人员做好针对性优化及调整，及时解决方案中存在的缺陷。此外，还应结合施工方案内容做好后续技术交底，使施工人员掌握非开挖施工重难点，在操作中必须严格依照规范，尤其对关键工序，必须确保施工无误，要保证为后续施工奠定基础。

3.2 检查施工材料质量

原材料质量与非开挖施工质量密切相关，施工材料性能决定了工程整体质量，应从源头出发，加大对材料的重点管理。①结合施工方案内容明确所用材料种类、规格及型号。②在材料采购阶段，编制科学完善的采购方案和存储方案，确保采购流程更加规范标准，加强市场调研，充分掌握影响材料价格变化的各项因素。在不对材料质量造成影响的基础上，尽可能的降低材料采购成本。此外，还应加强施工材料供货商资历审查，优先选择质量达标，且信誉良好的供应商合作，确保材料质量无任何问题。③在材料进场前，还需做好针对性的质量检查，通过抽查等方式避免存在任何质量隐患。如质量不达标，应及时退换，严禁不合标准的材料进入施工现场。④当材料入场后，还需做好针对性的管理，结合材料规格及种类，做好分类存储，做好标记，避免存储过程中出现质量问题，影响后续正常使用。

3.3 加强轴线定位与测量

在非开挖施工技术应用过程中，应加强轴线定位和测量，为后续钻进工作的展开提供精准的方向。在导向孔施工阶段，也需根据轴线定位测量，借助定向钻机设备展开水平钻进。必要情况下，还需借助控向仪等设备调整钻机行进方向及钻进深度。当出现定位偏差时，需及时调整，避免出现错误施工行为。

3.4 科学调整钻进参数

在施工前，要对现场进行详细的勘察，充分掌握地下岩层分布情况。在具体施工阶段，钻机钻入段需轻压慢转。当进入至平直部分后，再展开轻压快转，确保钻进方向准确，提高钻进环节稳定性。随钻进深度的不断提高，地下岩层也会发生改变。当钻进突破不同岩层时，需根据岩层实际情况，科学调整钻进数据，避免钻机设备受到损坏，影响施工效率和质量。

3.5 加强施工环节监控

在钻机钻进施工阶段，要注意突发情况。例如，当出现泥浆漏失问题或钻压发生改变，需及时采取针对性的方法进行解决。如发生突发状况及设备故障，应立即停止作业，并向相关技术人员汇报情况，明确问题发生原因，采取针对性的方法进行解决，随后方可展开后续施工。

3.6 做好导向孔完工检查

市政管道工程对孔的要求十分严格，必须符合设计及现场地质情况的需求，否则会造成不可估量的后果。当导向孔施工完成后，需做好坑道入土口及接收坑出土口方位与标高检查，确保导向孔与设计轴线相同。当出现不同现象时，应及时纠正，必须保证导向孔位置精准，为后续管线敷设及修复工作的展开提供先决条件。

4 结语

总之，非开挖技术利于城市环境、城市管理及城市交通的建设，转变了传统技术带来的不足，使市政给水管道施工的工程质量得到有效提高，对城市建设发展方面起到促进作用。在具体施工阶段，应根据实际情况，选择不同施工方法。在新管道铺设过程中，要提高前期设计方案质量，在旧管道修复过程中，需做好材料选择工作，为施工做好充足的准备。并结合现场情况和施工要求，科学选择非开挖施工技术类型，提高市政管道工程施工水平，延长市政管道使用年限，为人民群众日常生活提供便利条件。