非開挖敷管技術在市政排水工程中的應用探析

甘芳名 孔 堅

（廣西，南寧 530001）

排水管網作為城市基礎設施的重要組成部分，因常年處于高水位中，受軟土層不均勻沉降的影響，管道常發(fā)生大面積損壞的現(xiàn)象。同時，隨著當前對城市排水要求的不斷提高，原有地下管線的設計容量及運行能力已不能滿足城市發(fā)展的需求，必須敷設新的管道。傳統(tǒng)的開挖法施工，不但耗間耗力，成本又高，且會造成破壞園林綠地、堵塞交通等負面影響，此外，高速公路、河網、鐵路及建筑物等障礙也加深了開挖敷管的難度，基于此，非開挖技術應運而生。我國目前采用的排水管道非開挖技術主要有盾構法(隧道施工法)、敷管法、頂管法以及氣動矛法、夯管法等。其中，敷管法具有不破壞環(huán)境、不影響交通、施工周期短、綜合成本低、社會效益顯著等優(yōu)點，隨著我國城市化進程的加快以及人們生活水平的不斷提高，該法在市政排水工程中得到了廣泛應用，現(xiàn)就此進行粗淺探討。

1 非開挖敷管技術概述

非開挖敷管技術也稱拖拉管法，于上世紀90年代后期引入我國，是一種不開挖路面，在地下鉆孔后，用拖拉的方式將管道從鉆孔中牽引穿越，最終完成管道敷設的技術。其施工順序大體為：利用置于地面的鋪管機鉆機，沿待鋪線的設計軌跡先鉆一個導向孔，再將導向孔回擴，擴大至適合待鋪管道鋪設的直徑，最后將待鋪設的管道拉入孔內。導向施工時，可由導向儀測量深度位置，并根據(jù)設計軌跡進行矯正調整。

2 施工技術要點

非開挖敷管技術主要工藝流程如圖1所示，其主要施工環(huán)節(jié)具體如下：

2.1 管材選用

適用管材有鋼管及PE管兩種。一般情況下，鋼管主要適用于施工場地開闊、拖托距離長的場合；PE管適用于施工場地相對受客觀條件限制、拖拉過程中要求更加靈活的場合。相比較而言，PE管在拖拉法中更為常用。

2.2 導向孔軌跡的設計

導向孔是擴孔拉管的母線，也是最終形成的管線孔。與其他管線不同，重力管對導向孔的要求相對較苛刻，對于深度、坡度允許誤差均有較嚴格的要求，因此，為保證引導的精度，需注意如下幾點：1)通過對管道的技術、經濟比較與論證，并對工程特點進行分析，選擇最為適宜的管材。2)根據(jù)流量及試驗壓力確定管道的壁厚和管道外徑D(m)。3)確定拖拉管水平段的埋深h(m)及長度l3(m)。l3一般是穿越障礙物的實際需要長度。4)確定拖拉管的曲率半徑。拖拉管的曲率半徑包括第一造斜段 (鉆桿進入敷管位置的過度段)曲率半徑R及第二造斜段(鉆桿鉆出地表的過度段)曲率半徑R。拖拉管的曲率半徑R通常是由鉆桿的曲率半徑與管材的曲率半徑共同確定。

2.3 泥漿制備

泥漿的作用主要如下：一是在孔的四周形成泥皮，防止塌孔；二是泥漿使鉆桿、鉆頭、管線得到良好的潤滑，減少阻力；三是泥漿在孔內流動，可冷卻鉆頭；四是泥漿可懸浮巖粉，并將它們帶出孔外；五是泥漿在鉆頭前面起射流作用，有助于切削土層。非開挖敷管工藝成功與否的關鍵在于根據(jù)實際的地質情況來配制相適應的泥漿，以確保導向孔的穩(wěn)定。泥漿配方要應根據(jù)現(xiàn)場地質條件制定泥漿性能參數(shù)，按照制定的性能參數(shù)配制泥漿。如，黏性土泥漿配方為：在每m水中混合45kg的膨潤土，均勻攪拌，緩慢加入1L的孔壁穩(wěn)定劑，再緩慢加入3.8L的表面活性劑，然后繼續(xù)攪拌15～30min。砂性土泥漿配方為：在每m水中混合45kg的膨潤土，均勻攪拌，再緩慢加入2.5～3.0kg降失水劑，再繼續(xù)攪拌15～30min。

2.4 鉆導向孔

啟動鉆機后，根據(jù)設定的鉆進路徑和定位儀的指示向前推進旋轉的鉆頭，需要改變方向時，只需將鉆頭朝向設定鉆進的方向，由鉆機向前推進到一定距離即可，達到設計的偏轉角度后，即可再旋轉鉆進。一般只有在需要糾正方向時才停止旋轉。旋轉鉆進后，成孔的軸線為三維蛇形曲線。

2.5 擴孔與回拖

當鉆孔時由鉆機驅動裝著楔形鉆頭的鉆桿從地面鉆入，再按預定的方向抵達目的地后，卸下鉆頭換上適當尺寸的特殊類型的回擴器。回擴器快速旋轉并通過回擴器上的多排高壓泥漿噴嘴沖刷孔壁，使之能夠在拉回鉆桿的同時將鉆孔擴大到所需要的直徑（有時可能需要進行多次擴孔），同時或隨后將需要敷裝的管線進行回拖。回拖管線時，應密切注意鉆機回拖力，扭矩變化。回拖應平穩(wěn)順利，嚴禁野蠻拖拉，為減少回拖阻力，管材應一次拖入，中途避免停頓。回拖管材施工中，應采取措施盡可能的減少管材與地面的摩擦阻力，回拖管材的工作槽溝應根據(jù)現(xiàn)場實際情況盡量長些，使地面管材與接受孔的角度保持在10°-30°之內。

3 工程應用

為避免將來施工設備再次進出及施工對場地的影響，全部采用敷管技術設計和施工。拖拉管設計為3根，2根DN700和1根DN450，根據(jù)流量進行組合使用。管材采用132mSDRl7型PEl00管加208mSDR21型PEl00管。管道凈距為1.5m。拖拉管回擴孔采用多級擴孔，并使用根據(jù)地層實際情況配置的泥漿，確保孔壁穩(wěn)定，泥漿流動順暢。泥漿配置需采用定向鉆專用膨潤土和泥漿添加劑，以確保成孔質量。當?shù)谝患墧U孔時，減慢擴孔速度，同時減小泵壓，增大轉速。擴孔完成后，為排出孔內多余渣土，用清孔器對孔行一次清孔處理，穩(wěn)固成孔內壁。擴孔完成及確認冒漿后，回拉管道。在安裝拉管頭時應事先用封水堵堵好。拉管時，一邊拉管一邊向孔內加注優(yōu)質泥漿充實孔隙及潤滑孔壁；注意兩端工作坑泥漿的流動情況，控制好回拖速度，記錄鉆機的扭矩、回拖速度及回拖拉力，確保順利回拖。該工程經各方努力，拖拉管施工順利完成，效果良好。

實踐證明非開挖敷管技術極具先進性及優(yōu)越性值得推廣，但另一方面，該技術仍存在一定缺點，如非開挖敷管屬地下隱蔽工程，遇到不良工程地質問題難以處理、相對頂管而言該技術目前尚不能用于大口徑管道埋設，只能用于不大于小600mm的管道，等。因此，在采用非開挖技術時，體選擇哪一種施工工藝，應綜合考慮工程質、地下管線情況等各種因素，結合各種工藝技術的適應性與局限性，并做出技術經濟比較以得出最佳的施工方案，提高經濟和社會效益。

[1]邱易豪.市政排水工程中的非開挖敷管技術[J].建材技術與應用，2009（10）：35-36.

[2]易均田.淺談給排水中管道鉆技術的設計[J].管理觀察，2010(5)：201-202.