非開挖鋪設(shè)地下管線技術(shù)及其在給排水管線施工中的應(yīng)用

彭紹蓉

湖州瑞美市政景觀設(shè)計有限公司安吉分公司

非開挖鋪設(shè)地下管線技術(shù)及其在給排水管線施工中的應(yīng)用

彭紹蓉

湖州瑞美市政景觀設(shè)計有限公司安吉分公司

本論文通過簡單介紹了非開挖鋪設(shè)地下管線技術(shù)，闡述了其分類及其適用范圍。并簡單結(jié)合實例說明其在給排水管線施工中的應(yīng)用情況。

非開挖；管線；施工

0 前言

非開挖鋪設(shè)地下管線技術(shù)(一下簡稱非開挖技術(shù))是指在地面不開挖溝槽的情況下對各種管線進(jìn)行鋪設(shè)、更換和維修的一類高新技術(shù)的總稱。它與傳統(tǒng)的開挖埋管法相比具有明顯的優(yōu)點。其不影響交通、不破壞地表設(shè)施、施工周期短、綜合成本低、操作方便，尤其對于管徑較大地下埋深較大的位置[1]、地面有障礙物、地面附屬物修復(fù)困難[2]等情況更具優(yōu)勢。

1 非開挖技術(shù)的分類及其在給排水管線鋪設(shè)中的應(yīng)用

1.1 導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管法

采用方向可控和以水射流破土為主的鉆進(jìn)技術(shù)。該技術(shù)使用地表放置的鉆機(jī)，按設(shè)計軌跡鉆一個導(dǎo)孔，然后再擴(kuò)孔和回拉的同時鋪入管線。根據(jù)鉆機(jī)能力、鋪管直徑和地層條件，也可先進(jìn)行一次或兩次擴(kuò)孔后再拉管。該法采用帶斜面的鉆頭，通過對其回轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制，進(jìn)行鉆孔方向的調(diào)控。鉆頭的定位和導(dǎo)航通過采用手持式儀器測量鉆頭附近探頭發(fā)出的電磁信號來實現(xiàn)。

導(dǎo)向鉆進(jìn)主要用于小口徑(50~350mm)管線的施工，適用的鋪管長度在300m以內(nèi)，鋪管深度在15m以內(nèi)。適用管材：鋼管、PE、PV管等。本法不適用于砂層和礫石層。

李糧綱[3]等采用GBS210型導(dǎo)向鉆進(jìn)系統(tǒng)先后完成了穿越武漢市武珞路、民院路、107 國道、京漢大道等地下管線鋪設(shè)工程。施工速度快、質(zhì)量好。

1.2 水平定向鉆進(jìn)( Horizontal Directional Drilling)鋪管法

該方法施工原理同導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管法[4]。

與其不同之處是：

(1)采用螺桿馬達(dá)和彎接頭來進(jìn)行定向鉆進(jìn)，通過彎接頭的轉(zhuǎn)與不轉(zhuǎn)來實現(xiàn)造斜和保直鉆進(jìn)；

(2)采用有纜式隨鉆測斜儀進(jìn)行鉆頭的定位和導(dǎo)航；

(3)在進(jìn)行大型穿越時，有時在導(dǎo)孔鉆柱外增加套洗鉆柱，以減少導(dǎo)孔鉆進(jìn)時的阻力和保證拉管施工安全。

該方法主要用于中、大型河流或較大規(guī)模障礙的管線穿越。最大鋪管直徑可達(dá)1.2m。鋪管長度可達(dá)1.5 m，深度可達(dá)60 m。碎巖的主要工具是牙輪鉆頭，根據(jù)地層條件，也可采用合金鉆頭或金剛石鉆頭。因此，該方法適用于各種類型的地層。可用管材包括鋼管或PE管等。

福州市區(qū)繁華地段且施工自來水管道需橫穿銅盤河和銅盤路，由于銅盤河南、北岸建筑物多，道路交通擁擠，適用采取非開挖水平定向鉆進(jìn)鋪設(shè)方法施工[5]。鋪設(shè)管徑DN450mm給水管(PN 1.0MPa)，長度約62m。該工程嚴(yán)格按照軌跡設(shè)計及所選定的鉆機(jī)，在不開挖道路水泥路面和未做河道圍堰的情況下，僅用了3d即完成鋪管任務(wù)，工期大大縮短，交通車輛正常行駛，鉆進(jìn)鋪管費(fèi)用與溝槽開挖施工時所繳納的城市道路挖掘修復(fù)和河道護(hù)堤修復(fù)等費(fèi)用相比，經(jīng)濟(jì)方面也非常合理。

1.3 頂桿 ( Ro d Pushing) 鋪管法

采用該方法施工時，接在小直徑鉆桿前端的鉆頭在頂推力作用下擠開土層成孔。待鉆頭在另一端的工作坑中出露后，換接擴(kuò)孔器擴(kuò)孔，然后拉工作入管線。

該方法的主要特點是簡單易行、占地少、施工成本低，但只適合于在土層中鋪設(shè)小直徑和短距離的水平管線，一般用來鋪設(shè)直徑200 mm 以下、一次鋪管長度20 m以內(nèi)的各種管線。近年來，導(dǎo)向鉆進(jìn)的控向原理引入了該方法，使其鋪管長度明顯增加。

1.4 沖擊矛 ( Impact Moling) 鋪管法

沖擊矛因其形狀似矛并以壓縮空氣驅(qū)動，故通常稱為氣動矛。它由鋼質(zhì)外套和重型活塞組成。在壓氣作用下，矛體內(nèi)的活塞往復(fù)運(yùn)動，不斷沖擊矛頭，矛頭擠壓土層成孔并帶動矛體前進(jìn)。欲鋪設(shè)的管線接在氣動矛后，一次鋪入。由于矛體與土層摩擦力的作用以及活塞往復(fù)運(yùn)動的沖擊力遠(yuǎn)大于回程時的反作用力，故氣動矛可在土層中自行移動。

通過反轉(zhuǎn)送氣管，還可實現(xiàn)氣動矛向后運(yùn)動。氣動矛鋪管法的特點是簡便、易行、效率高、成本低[6]。該方法鋪管的長度一般在30 m以內(nèi)(因鋪管方向不可控)，鋪管直徑40 mm~200mm，適用于含水量不太大的土層。有的氣動矛帶有往復(fù)式鑿頭，可在含少量礫石的土層中使用。有時，該方法也用于鋪設(shè)直徑較大的管線，做法是：先用氣動矛穿孔，然后用卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲繩、刮板等擴(kuò)大鉆孔，最后鋪入管線。

2 微型隧道 (Micro tunneling) 鋪管法

微型隧道鋪管是一種遙控的、可導(dǎo)向的頂管施工方法。整個系統(tǒng)由鉆掘系統(tǒng)、激光導(dǎo)向系統(tǒng)、頂管系統(tǒng)、泥漿潤滑系統(tǒng)、出渣系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)6部分組成。排渣方式分為螺旋 (干式) 和沖洗循環(huán) (濕式) 兩種 。

該方法適應(yīng)地層范圍廣，在軟至硬巖中皆可使用，并可在水下施工，可用于鋪設(shè)混凝土、鑄鐵、強(qiáng)化樹脂、鋼、PV C等各種材質(zhì)的管道。鋪管直徑為250 mm~3000 mm，鋪管長度一般為90m~200m，有時長達(dá)500 m或更多。該方法的另外一個特點是控向精度高，曾經(jīng)有鋪設(shè)1500 f t (456 m)管道，偏差僅為1in (25.4 mm) 的記錄。系統(tǒng)較復(fù)雜，設(shè)備和施工成本都比較高。

法國最長的微型隧道工程[10]從東向西橫穿位于巴黎北部的機(jī)場，鋪設(shè)直徑為500mm和600mm兩種規(guī)格的下水管道，工程施工總長超過2400m，其中1400m是用微型隧道施工技術(shù)完成的。

3 結(jié)束語

非開挖鋪設(shè)地下管線技術(shù)目前是一項成熟的施工技術(shù)，它不但可以給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益，而且還能帶來良好的社會效益。隨著我國城市化進(jìn)程的加快，非開挖技術(shù)在地下管線鋪設(shè)中的廣泛應(yīng)用是一個必然的發(fā)展趨勢。但是由于我國非開挖地下管線施工技術(shù)自主研制現(xiàn)代設(shè)備能力弱，阻礙了該技術(shù)在我國的應(yīng)用，今后應(yīng)組織力量、加大投入，開發(fā)高技術(shù)的非開挖裝備。

[1] 陳禮吉，呂為照.蘇非開挖技術(shù)優(yōu)勢及應(yīng)用[J].建筑科技，2004，(14)：40-41.

[2] 馬洪生.非開挖施工中如何避免損傷其他管線[J].非開挖技術(shù)，2002，(5)：13-15.

[3] 李糧綱，烏效鳴，史曉亮，等.非開挖導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)應(yīng)用研究[J].地質(zhì)科技情報，1998，18：27-28，33.

[4] 謝含華.國內(nèi)外非開挖氣動錘的技術(shù)現(xiàn)狀[J].鑿巖機(jī)械氣動工具，2006， (4)：1-7.