淺析爆管法在市政建設工程中的應用

伍洋陳帥 張學軍

（1.成都理工大學環境與土木工程學院 四川成都 610059 2.核工業西南勘察設計研究院有限公司 四川成都 610052 3.綿陽市水利規劃設計研究院 四川綿陽 621000）

引言

市政工程的建設情況直接反應了我國的城市發展現狀。其中，對分布在城市地下年久失修的管線系統進行及時的更換與維修是市政建設項目的重要組成部分，爆管法作為世界范圍內使用最為廣泛的一種非開挖管道更換方法，與傳統的開挖更新管道方法相比可節省90%的開挖量，同時爆管法還可以增加管線的尺寸，從而可提高管線傳輸能力，相比于傳統的明挖法，優勢明顯，應當得到合理的應用[1～3]。

1 爆管法簡介

爆管法，又稱脹管法，于20世紀80年代出現于英國，最初只是用于小直徑的鑄鐵燃氣管道的更換，現已發展到可以適用不同材料，不同口徑和不同用途的管道更換[4]。典型的爆管法施工工藝是將一個圓錐型的爆管工具插入到待換舊管道中并通過拉或頂入的方法使它向前推進并將舊管道脹破，破碎的管道碎片被擠入到管道周圍的土體里面，與此同時，接在爆管頭后面的新管道也通過拉或推的方法鋪設到原管道的位置。其中，爆管工具又稱爆管頭，其前端尺寸比舊管道小，后端尺寸比舊管道大，其后連接的新管道與舊管道相比，可以同徑，也可以超徑，但其尺寸比爆管頭后端尺寸略小，以此減小新管前進過程中的摩擦。典型的爆管法施工工藝可見圖1。

圖1 爆管法施工工藝示意圖

2 爆管法分類

根據爆管頭破碎舊管道并向前推進的動力來源不同，可以將爆管法分為三種類型：氣動沖擊爆管法、液壓脹管法、靜力牽引爆管法。

2.1 氣動沖擊爆管法

氣動沖擊爆管法采用氣動錘作為爆管頭，在壓縮空氣作用下，氣動錘有規律向前運動破碎舊管道，施工時通過小型牽引裝置帶動纜繩來引導鉆頭的前進方向，管子的碎片則被擠壓到舊管周圍的土體中。

2.2 液壓脹管法

與氣動沖擊爆管法類似，采用液壓脹管法施工時，也通過絞車牽引鋼繩帶動鉆頭順著管道前進，不同的是此時破碎動力由液壓脹管器中的液壓油循環作用產生，由于張力垂直地作用到管道上，因而比其他爆管法更加強勁有力，一般用來更換污水管道。

2.3 靜力牽引爆管法

靜力牽引爆管法的爆管頭內部沒有動力裝置，而是依靠鉆桿或者鏈條與外部的牽引裝置相連，牽引裝置產生巨大的水平牽引力，作用到圓錐形的爆管頭后一部分分解為垂直于管道的徑向力，進而破碎舊的管道并為新管道的前進提供動力。三種爆管法的特點及其適用條件可見表1。

3 爆管法施工條件

雖然爆管法相對于傳統的明挖法具有許多優點，但事實上并非所有情況下都能適用，在市政工程建設中，選擇使用爆管法更換管道時應當考慮以下因素。

表1 三種爆管法的特點及其適用條件

3.1 地層條件

舊管所處的地層條件對爆管施工過程中地表移動的影響很大，在施工前應當仔細勘察。地層條件包括舊管所處地層的土體組成、物理力學性質，以及地下水分布情況等。如果所處地層可壓縮性高（如可塑性粘土層），那么爆管施工對地表移動的影響就小，可擴徑程度相應提高。如果地層土體緊實，則應留意施工造成地面隆起。此外，爆管法要求舊管周圍一定范圍內的土體相對均質，且具有一定的承載能力，松散的砂土或是新的回填土在爆管法施工時易出現下沉。

3.2 管道埋深

管道埋深直接影響爆管法的可施工性。根據施工經驗，采用爆管技術增大管徑時，每增大2.45cm，至少需要0.3m的覆蓋層厚度來吸收壓縮變形[5]。如若埋深較淺，爆管施工極易導致地表移動。如若埋藏較深，在施工時需考慮以下幾點：

（1）是否存在地下水，如有，需考慮排水措施。

（2）管道上覆土質量增加，爆管施工阻力增大，需要更大能力的爆管設備。

（3）插入坑和接收坑深度增加，坑壁穩定性降低，施工時應做好支護措施。

（4）由于上覆荷載增大，管道的允許彎曲程度減小。

3.3 擴徑程度

管道擴徑程度是影響爆管施工的重要因素。一方面要根據地層條件和管道埋深，決定可擴徑程度的大小；另一方面，在可擴徑的條件下，要根據爆管能力選擇合適的爆管方法，大比率地擴張管徑不能采用靜力牽引方法，因為此方法僅依賴牽引力，不足以破碎管道。

3.4 管道材質

爆管施工時將破碎的管道碎片擠入到周圍的土體里面，破碎管片的大小會對周圍土體產生不同的擾動，而破碎管片的大小又和舊管管材有直接關系，不同的管材自身強度不同，破碎后碎片的大小各異，施工前應根據舊管材質選擇恰當的破管工具，將舊管盡量破碎完全，以減小對土體的擾動。

4 總結

在進行市政工程管道更換時，非開挖爆管法相對于傳統的明挖法具有開挖量小，工作效率高，施工成本低，對周邊環境影響小等優點。但并非所有情況下都能適用此法，施工前應從施工計劃工作量、施工周期、人員條件、地層條件、管道埋深、管道材質、擴徑程度、設備條件等方面綜合考慮，選擇最佳的施工方案，確保工程施工安全有效的進行。

[1]丁文捷.正在興起的非開挖技術——爆管法[J].寧夏工程技術，2007，6（3）：235～238.

[2]陳歷新，胡遠彪.爆管法的進展[J].非開挖技術，2010（4）：43～45.

[3]Lueke J S，Ariaratnam ST.Rehabilitation of Underground Infrastructure Utilizing Trenchless Pipe Replacement[J].Practice Periodical on Structural Design&Construction，2015，6（1）：25～34.

[4]趙士鶴，陳亞洲，周俊，等.爆管法在北美地區的應用現狀[J].非開挖技術，2014（4）：46～52.

[5]Erik，Waligorski，周鵬.選擇合理的污水管道修復方法[J].非開挖技術，2014（2）：127～132.