市政排水管道非開挖技術(shù)的探討

區(qū)有成

（深圳華粵城市建設(shè)工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518111）

1 引言

非開挖技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被越來越多地應(yīng)用到市政排水管道工程施工中，并逐漸積累了不少經(jīng)驗(yàn)，取得了良好的效果。 非開挖技術(shù)施工過程具有快速、 高效和對周邊環(huán)境影響小的特點(diǎn)，近年來在我國得到了廣泛應(yīng)用。

2 非開挖技術(shù)

適用于重力流排水管道的非開挖施工方法主要有頂管法、微型頂管法、定向鉆拖拉管法、復(fù)式頂管（先導(dǎo)頂拉管）法等。 非開挖施工的優(yōu)點(diǎn)是能最大限度地減少對原狀土的擾動(dòng)，在不穩(wěn)定及飽和土層中以最小的破壞和最大限度地保護(hù)環(huán)境的方式解決城市施工中的難題， 并在應(yīng)對惡劣的地質(zhì)條件時(shí)有較大的優(yōu)勢。

2.1 頂管法

頂管法是非開挖工程施工最早使用的一種方法， 是借助主頂油缸主管道中繼間的推力， 將掘進(jìn)機(jī)從頂進(jìn)坑內(nèi)穿過土層，直推到接收坑內(nèi)，同時(shí)，將緊隨掘進(jìn)機(jī)后的管道敷設(shè)在兩坑之間，是一種非開挖鋪設(shè)管道的施工方法[1]。它不需要開挖，并且能夠穿越公路、鐵路、河流、建筑物及各種地下管線等。 根據(jù)項(xiàng)目地質(zhì)特點(diǎn)和管網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)， 對施工地區(qū)應(yīng)用頂管施工技術(shù)進(jìn)行可行性分析， 選擇合適的管段采用頂管機(jī)械設(shè)備進(jìn)行頂管施工。 頂管施工與開挖施工相比，占地面積小，可節(jié)約大筆沿途拆遷費(fèi)用；避免開挖過程中對現(xiàn)狀管線及路面破壞，對當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活和地面交通影響極小；同時(shí)頂管施工也是非常環(huán)保的施工方法，對周邊環(huán)境影響很小。 但頂管法施工需要較大的工作井，其工作原理如圖1 所示。

圖1 頂管工作原理圖

2.2 微型頂管法

微型頂管施工的原理基本與頂管施工法相同， 采用小型液壓頂管機(jī)對管道進(jìn)行頂進(jìn)，可用于頂進(jìn)DN600 及以下的管道，適用于軟土地層的頂進(jìn)，可直線頂進(jìn)，但不宜曲線頂進(jìn)，也稱作二次工法。 首先，利用液壓裝置將前導(dǎo)管按照設(shè)計(jì)軌跡推進(jìn)貫通，然后以前導(dǎo)管（出土螺旋管）作為導(dǎo)體，在前導(dǎo)管（出土螺旋管）末端連接擴(kuò)孔切削頭并將擬鋪設(shè)的管道同時(shí)頂進(jìn)，最終完成管道鋪設(shè)。 微型頂管法要求的工作井和接收井尺寸遠(yuǎn)小于普通頂管法，可節(jié)約工程投資，減少工作井、接收井施工對路面的占用，同時(shí)可最大化減小對地面交通的影響。

2.3 定向鉆拖拉管法

定向拖拉管技術(shù)又稱拖拉管施工， 可分為定向鉆進(jìn)拖拉法與二程式拖拉法兩種。 定向鉆進(jìn)拖拉法是把定向鉆機(jī)設(shè)在地面上，在表層開槽、清除雜填土后，采用雷達(dá)探測儀導(dǎo)向，控制鉆頭按管道設(shè)計(jì)軸線鉆進(jìn)， 經(jīng)多級擴(kuò)孔后， 將管道回拉就位，完成管道敷設(shè)的施工方法（見圖2）。 而二程式拖拉法則將鉆進(jìn)設(shè)備置于工作井中， 采用經(jīng)緯儀導(dǎo)向， 控制鉆頭前進(jìn)方向，從接收井拖拉管道就位，完成管道敷設(shè)的施工方法，兩者的區(qū)別在于鉆機(jī)的位置，一個(gè)在地面，一個(gè)在地下。 施工工藝順序一般為：地質(zhì)勘探、地下管線探測、鉆機(jī)軌跡設(shè)計(jì)、泥漿配置、鉆進(jìn)錨固、導(dǎo)向孔鉆進(jìn)、擴(kuò)孔鉆進(jìn)、回拉鋪管等[2]。

圖2 定向鉆拖拉管工作示意圖

拖拉管施工工藝可用于多種土質(zhì)的管道施工， 如粉質(zhì)黏土、風(fēng)化巖等，拖拉距離最大可達(dá)600～1 000 m（由管材及管徑?jīng)Q定），拖拉管的最大管徑可達(dá)DN1200。

2.4 復(fù)式頂管（先導(dǎo)頂拉管）法

復(fù)式頂管工藝介于定向鉆工藝和頂管之間，是“工法+ 管+ 井”的組合工藝。 該工藝配合自密封承插接口短管，將傳統(tǒng)的管道回拖改為拉頂工藝，在末端井下安裝管節(jié)，利用鉆桿穿過管道中心，在管道尾端拉頂管道。 掘進(jìn)頭負(fù)責(zé)掘進(jìn)扭矩和迎面阻力，設(shè)備余力通過機(jī)頭后分動(dòng)裝置和傳力桿傳到管尾，實(shí)現(xiàn)頂進(jìn)。管材只承受頂進(jìn)摩擦阻力。頂拉階段允許泥漿進(jìn)入管道內(nèi)部， 起到配重降阻的效果， 所需終孔孔徑與管道外徑接近，基本不存在環(huán)隙。 施工遵循先做井后定向鉆進(jìn)、再頂進(jìn)的順序。 在井孔標(biāo)高確定及鋼制鉆桿拉直貫穿的情況下，頂拉管工藝的管道標(biāo)高控制很精準(zhǔn)。復(fù)式頂管工作示意圖如圖3 所示。

圖3 復(fù)式頂管工作示意圖

在小口徑排水管道施工中，尤其是城鎮(zhèn)中建筑物密集、橫穿路口等作業(yè)空間狹小的情況下，復(fù)式頂管（頂拉管）對空間要求小， 現(xiàn)有施工環(huán)境均能滿足， 同時(shí)具備頂管精度高的優(yōu)點(diǎn)，標(biāo)高可控，滿足排水管對標(biāo)高的要求，且管材整體性強(qiáng)、密封性好，接口基本無滲漏和錯(cuò)位風(fēng)險(xiǎn)，柔性管還能適應(yīng)地層的不均勻沉降，總體性價(jià)較高。 各非開挖技術(shù)對比如表1 所示。

表1 非開挖技術(shù)對比表

3 工程應(yīng)用

南昌縣富山大道（迎賓大道—沿江南大道南延）為城市主干路，起點(diǎn)接迎賓大道，終點(diǎn)接沿江南大道南延段，呈東西走向，路線全長9.955 km，雙向六車道，計(jì)算行車速度為50 km/h，該工程為現(xiàn)況路改造，道路下敷設(shè)有各類工程管線。 該地區(qū)地層從上至下依次為素填土、淤泥質(zhì)土、粗砂、砂質(zhì)黏性土，本工程設(shè)計(jì)污水工程管道管徑為400～1 000 mm，埋深3～6 m。

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況， 在穿越道路時(shí)為避免常規(guī)開挖造成的交通影響及安全隱患， 同時(shí)考慮到定向鉆拖拉管施工精度較低，容易造成偏差，故本次施工不予以采用定向鉆拖拉管。根據(jù)管徑的大小、埋深情況，分別選取了泥水平衡頂管及復(fù)式頂管施工技術(shù)：埋深超過4 m，管徑為600 mm 及以上的采用泥水平衡頂管；埋深不超過4 m，管徑為600 mm 以下的采用復(fù)式頂管， 最終保證了項(xiàng)目工期及質(zhì)量， 并很好地控制了造價(jià)。 因此，在現(xiàn)況路改造中，采用合適的非開挖技術(shù)可以很好地避免開挖過程中對現(xiàn)狀管線及路面的破壞， 并減少對當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活和地面交通的影響。

4 結(jié)語

利用非開挖技術(shù)來對道路排水管線進(jìn)行施工， 可以更好地適應(yīng)城市建設(shè)發(fā)展需要[3]。 當(dāng)今非開挖技術(shù)種類較多，且差異性大，需要結(jié)合具體項(xiàng)目特點(diǎn)，在管徑、土層、操作空間及造價(jià)進(jìn)度等多方面對綜合比分析各種非開挖技術(shù)的特點(diǎn)， 再選擇切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)適用的方法，并做好技術(shù)要點(diǎn)控制，以充分發(fā)揮非開挖技術(shù)所具有的優(yōu)勢。