非開挖鋪設地下管線工程技術研究

郭威麗

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

當前，我國的城市化進程越來越快，市政地下管線的建設量迅猛增長。國內絕大多數地區還在采用開挖施工方式，開挖施工不僅會造成路面的破壞、對環境產生污染，還會影響交通，對人們的生活出行產生影響，最主要的是，還存在安全隱患。此外，地下管道很多時候需要穿越鐵路、公路、河堤，開挖施工實施困難，且投資較高。

近年來，非開挖施工技術快速發展。它具有不影響交通、綜合成本低、不污染環境、施工周期短等優勢，能夠有效地解決上述問題，從而在地下管線施工中得到了廣泛的應用。非開挖施工技術已有多種形式，如頂管、拉管等。

1 非開挖施工技術概述

非開挖施工技術，是在不需要開挖地表的情況下，通過人工或機械鉆掘巖土等方法，達到敷設、更換及修復地下管線目的的施工技術。其主要方法包括以下幾種。

（1）頂管法。主要靠人工掏土和機械頂進鋼筋水泥混凝土管，管徑一般在600～1500mm，主要為城市污、雨水管道或他管道的外套管。其特點是需要設置頂管工作坑，常需要基坑降水或者井點降水配合。頂管工作坑需要根據頂進管的長度、重量等因素計算后背的支撐力、軌道的長度，頂管機的頂力等一系列參數。頂管過程需要技術人員多次的測量配合完成。圖1為頂管施工示意圖。

圖1 頂管施工示意圖

（2）水平定向鉆進法。水平定向鉆施工工藝是在無須開挖地表的條件下即可完成地下管線鋪設的施工方法。其可通過一定的技術手段三維控制鉆進過程，使鉆頭按照設計的軌跡鉆進，以達到管道鋪設目的。水平定向鉆技術已廣泛應用于電力、通信、供水、石油等各行業管道的鋪設施工，它可以廣泛應用于我國非硬質巖地區，在黏土、沙土、卵石等地況均可施工。水平定向鉆進法根據土質條件的不同一次鉆進的距離可達15～1800m，能夠鋪裝管線的直徑范圍25～1200mm。圖2為水平定向鉆施工示意圖。

圖2 水平定向鉆施工示意圖

（3）錘管法。是在管道后設置氣動穿梭矛，利用其將管道頂進至終點以完成管道鋪設的施工方法。錘管法在進口及出口處均需設置工作坑。利用特殊的管夾將氣動穿梭矛固定于管道后，設置于工作坑內，僅靠壓縮空氣即可通過氣動穿梭矛推動鋼管，無須另外設置后背。將第一節管道推入土體后，拆除管夾，連接第二節管道，之后重復上述操作，直至全部管道施工完畢。當管道到達出口坑后，利用空氣壓力將管道中的土排出。此方法適用管材為鋼管或鑄鐵管，適合穿越河堤、公路、鐵路等地鋪設管道。

圖3為錘管法施工示意圖。

圖3 錘管法施工示意圖

（4）脹管法。脹管法通常用來擴大、修復及更換各種城市既有管線。在不改變既有管線路徑的情況下達到更換、擴大管徑的目的。

脹管法一般包括氣動脹管法以及液壓脹管兩種。使用脹管法對既有管線進行更換，可以將管道管徑擴大20%～30%，條件較好時可以增加到原尺寸的1.5倍，連續更換管道長度可以達到200m。它主要適用于塑膠管、陶瓷管、薄壁鑄鐵管以及混凝土管的施工。

圖4 脹管法施工示意圖

2 非開挖施工技術存在的不足

任何施工技術都存在優點和不足。非開挖施工雖然避免了直接破壞道路結構，但由于施工不盡或完善，也存在著一定的缺點和管理漏洞。

（1）地下資料缺失易造成安全事故。特別在中小城市，由于城市地下管網資料保管不健全，在進行非開挖施工時，施工單位如盲目施工，易造成其他管道損壞，常有漏水、斷氣等事故發生，個別工程還會造成重大泄漏事故和安全事故。

（2）施工隊伍缺乏應有的資質和人員培訓。在中小城市，非開挖施工技術的管理還是空白，小型的施工隊伍基本上都是臨時拼湊，施工隊的組成主要是普通工人，沒有進行正規的培訓和教育，施工隊伍無資質，施工作業流程僅憑經驗，沒有統一的管理和監督。

（3）工程施工缺乏有效監督，質量難以保證。因為非開挖施工技術的引進在配套的監理、監督方面還缺乏相應的技術管理人員，施工過程難以進行監管，以收費代管理的現象依然存在。因此，管道非開挖施工，工作坑回填，管道注漿等都存在著管理漏洞，工程施工過后，道路病害逐漸顯現。

3 非開挖施工傷害道路的因素

非開挖技術因施工設備和方法較多且為隱蔽工程，工藝流程設計和施工質量控制尤為重要，稍有不慎，容易引發對道路直接和間接的傷害。

（1）大口徑水泥頂管施工違規操作。許多單位大口井水泥管頂管施工時為了節省時間，不按操作規程施工，長距離超挖，無限度擴孔。這樣容易發生管道之間發生錯位，密閉不嚴，從而造成接口漏水，就會出現不均勻沉降、塌陷等現象，嚴重影響道路交通安全。

（2）小型頂管機械盲目施工。隨著城市的發展，地下管線施工需求越來越大，由于目前嚴控破損道路施工，頂管施工技術的使用越來越多。一些個體經營者乘機土法上馬，招來沒有經過培訓的民工就開始施工。因為沒有詳細的地下管網技術資料，盲目施工往往造成鉆頭偏移、錯位。多次頂進、擴孔造成管線周圍土層擾動疏松，工作坑回填不按要求，從外部進水后造成路基、路面坍塌。

（3）定向鉆施工擴孔回填不密實。定向鉆施工技術在管道敷設方面的應用取得了很好的效果，但是，施工過程中的不規范，以及小的失誤會道路產生很多負面影響。比如，管道敷設完畢后，施工作業面沒有及時恢復，或者回填壓實度不夠，導致雨水滲入路基，加上汽車碾壓，長此以往，道路面出現一道道溝壑，給車輛通行帶來影響，人們出行造成不便，還增加了安全隱患。

4 減少施工病害的辦法和措施

為了減少和避免因非開挖施工給道路造成的危害，必須采取有效的預防措施和必要的強制手段，使之既能發揮非開挖施工的技術優勢，有保證市政設施完好無損。

（1）強化方案審批，從嚴監管施工隊伍。在施工隊伍選擇上進行公開招投標，選擇施工經驗豐富，施工技術先進的專業隊伍進行施工，杜絕小包工隊無證上崗、違規操作。在非開挖大口徑水泥管項管施工中，首先，要對施工方案進行論證，進行前期風險評估。其次，要加強對施工隊伍的監管力度，安排有經驗的監理隊伍嚴格按照施工規程進行全過程監督。同時，強制施工單位繳納履約風險金，一且出現違規操作，就要進行經濟處罰并強制其返工整改。

（2）杜絕小型頂管，加強定向鉆施工監管。隨著定向鉆施工技術的成熟，其他小型項管設備應嚴禁進入道路施工現場。同時，加強定向鉆施工的監管。所有承攬非開挖技術施工的隊伍，必須持有專業技術人員上崗操作證件，杜絕無證上崗和違規操作。對施工單位實行備案制，在工程施工過程中，施工單位在進行非開挖施工前，要到有關部門辦理備案手續，否則，不得在城市建成區道路下進行非開挖施工作業。

（3）建設推廣地下綜合管網GIS系統。隨著數字化城市建設，應該大力建設和推廣綜合管網信息系統，發揮利用GIS提供的多源地理信息一體化管理能力、空間查詢、分析和輔助決策能力，綜合利用管網資料數據。緊密結合管網管理工作實際，通過齊全的資料和計算機輔助設計，使非開挖技術應用更加安全、快捷、環保，減少不必要的經濟損失。

5 結語

非開挖施工技術的應用，為管線入地提供了便利，減少了因直接開挖道路而對居民生活產生的影響，減少了環境污染的風險。但此項技術還存在一定不足，稍有不慎容易造成對道路傷害。因此，要健全管理和施工機制，揚長避短，使之更好地為提高城市市政設施完好率服務。