市政工程施工中的非開挖施工技術運用

敖軍 李俊

在市政工程施工中，難免要破壞一些既有設施，造成不必要的影響和損失，而非開挖技術的出現和應用能從根本上解決這一問題，加快施工速度，減少或避免施工干擾，并且目前的非開挖技術種類越來越多。

一、管線施工中對非開挖技術的應用

在市政管線施工中，非開挖技術主要有以下三類：第一，新鋪市政管線；第二，舊管線更換；第三，損壞管線修復。選擇具體的非開挖技術時，應做好以下工作：通過土層勘察確定區域土層情況與地下水分布；探測區域內是否存在其它管線等埋設物，為方案的制定提供參考；管線現狀調查，判斷管線是否存在缺陷和缺陷的程度，以便及時進行修復或換新。非開挖主要針對小徑管，人員無法進入，通常管徑超過900m時將不再適用非開挖技術。

1.頂管法

該方法使用過程中僅需在地面進行工作坑開挖，然后使用頂管機即可完成施工。其中，頂管機主要由以下部分組成：切削部分、出渣部分、頂進部分、導向部分與控制系統。在施工中，切削產生的土通過螺旋鉆桿進入坑底，也可用膨潤土進行攪拌，形成泥漿，再通過管道排放。后者能為工作面提供壓力，使工作面保持穩定。由導向系統對頂管機所在位置與方向進行連續監測，并對偏斜參數進行準確測量，再通過對糾偏系統的操作實現糾偏。實際施工精度主要受操作人員因素影響。通常需要將垂直與水平兩個方向的實際偏差限制在±25mm之內，比傳統方法有較高精度，并且管道受到的外力也更加均勻。

該方法幾乎能在所有類型的土質地層中使用，但不能有地下水。適用管徑在100～1000mm范圍內，有效施工長度在30～500m范圍內。主要優勢為：對地表造成的干擾相對較?。蝗绻裆钶^大，則成本低于傳統施工方法；精度較高；適用范圍廣泛。但也存在以下缺點和不足：開工前必須進行詳細到位的勘察工作；如遇較大障礙，則會對施工造成直接影響，使施工無法完成；設備投入較大，若工作量較少，則會增加成本；對設備的操作人員有很高要求。

2.水平定向鉆進

使用具有導向功能的鉆頭，在地表成10°～15°開始鉆入，以此形成先導孔，其孔徑為900mm。鉆進時，由于鉆桿和孔壁會產生很大摩阻力，所以要用套洗鉆進的方法，即在導向鉆桿端部套上套洗鉆桿，其直徑一般為125mm。交替進行導向鉆進與套洗鉆進，到目標點為止。然后拆除套洗鉆頭與導向鉆桿，更換擴孔鉆頭通過回拉實現擴孔。在擴孔的過程中，應通入泥漿進行排屑，同時保證孔壁穩定性。以新鋪管的管徑為依據，確定擴孔的次數。在最后一次擴孔的過程中，將新管接于鉆頭后，在擴孔的同時使新管進入孔中。施工中，對鉆孔軌跡進行監測與調整控制是關鍵環節，現在主要通過隨鉆測量確定工具面向角、鉆孔方位角及鉆孔頂角，再由彎接頭對鉆進的方向進行控制。

從理論上講該方法能在所有地層環境中使用，在跨越大型障礙物的新管鋪設工程中最為常用，其適用管徑在300～1500mm范圍內，有效施工長度在100～1500mm范圍內。主要優勢為：成型速度快；能對方向進行控制，精度易于保證。但也存在以下缺點和不足：當地層為卵礫石與非粘性土時，施工難度較大；開工前必須仔細勘查場地。

3.導向鉆進

使用具有導向功能的鉆機及擠壓式鉆頭實施鉆進，其成孔方式主要有濕式成孔與干式成孔。利用斜面鉆頭對鉆進的方向進行控制。如果對鉆桿進行同時給進與回轉，則斜面將喪失方向性，即進行保直鉆進；如果僅對鉆桿進行給進，則斜面上的反力將改變鉆頭旋轉方向，即進行造斜鉆進。此外，在鉆頭中裝有發射器，能通過與接收器的配合對鉆孔軌跡進行監測。

該方法在小徑管的開挖施工中應用較多，適用管徑在50～350mm范圍內，有效施工長度在20～400m。要注意的是，該方法不得在礫石層與砂層中使用，因為深度將受到明顯的限制，通常深度不能超過10m。

4.螺旋鉆進

利用回轉運動的切削頭對土層進行切削，再用螺旋鉆桿向坑內不斷排土，待鋪設的鋼套管在螺旋鉆桿外，開始進行向前不斷頂進。完工后，切削頭可通過指定工作坑來回收。該方法適用管材為鋼套管，可在其中進行其它類型管線的鋪設。在硬度為軟到中的土層中使用。其適用管徑在100～1500mm范圍內，有效施工長度在20～100m范圍內。由于施工中無法對方向進行有效控制，所以其精度有限，并且在極軟土與卵礫石層中施工難度較大。

5.沖擊矛法

施工過程中，在工作坑內使沖擊矛出發，經沖擊排土后得到管道孔，沖擊矛和新管同時進孔，也可在成孔后進行擴孔入孔。該方法的使用在目前十分普遍，尤其是分支管線新鋪。其適用土層為無水均質土。適用管徑在30～250mm范圍內，有效施工長度在20～100m范圍內。雖然該方法實際應用較多，但其存在以下缺點：當土質不均時，將使孔位發生較大偏離；無法對方向進行控制，施工精度一般；在特殊地層中無法使用。

6.夯管法

是指利用夯錘沿設計線路將鋼管打入到地層中。如果鋼管的直徑相對較小，則可采用閉口套管。而直徑較大的鋼管，需使用開口形式的套管，完工后，用高壓水進行排土。該方法可在沒有大塊卵石的多種地層中使用，在含水地層中也可進行施工。

二、其它工程施工中對非開挖技術的應用——以管幕法施工為例

該方法是指借助夯錘在隧道頂新鋪鋼管，并對鋼管進行扣鎖，形成穩定支撐體系，用于保證隧道工作面及拱頂部分的穩定性，使隧道開挖施工順利完全。相較于傳統的施工方法，該方法主要具有以下特點：

1.鋼管直徑最大可以達到1200mm，具有很強的承載能力。

2.鋼管長度大，目前最長已經達到132m。

3.可根據實際的斷面形式與地質對支護結構進行改變。

4.首根鋼管必須準確到位，這是因為后續施工的實際準確度都受到首根管的影響。兩個相鄰的管道的連接應采用接頭實現。對這一接頭而言，不僅可以提供導向功能，而且還能提高結構剛度，避免地下水向工作面回流。在各根鋼管均完成安裝以后，開始注入混凝土，這樣能避免管道變形與腐蝕。此外，在連接接頭處使用化學漿液能實現良好封閉。之后即可進行開挖施工。

三、結語

綜上所述，對市政管線施工和管幕法施工中的非開挖技術具體應用進行分析。實踐表明，通過對非開挖技術的合理應用，不僅能達到預期的施工效果，而且還能減少對地表造成的破壞，縮短工期，是一種值得在市政工程領域大規模推廣應用的技術方法。