非開挖施工技術在市政管道施工中的實踐

馬步清

（山西五建集團有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

隨著城市化進程的不斷推進，市政管網建設規模加大，管網覆蓋面也逐漸擴大。在傳統市政管道施工階段，開挖施工技術存在的局限性越來越突出，嚴重阻礙了城市交通運行和城市居民日常生活，非開挖技術逐漸實現的應用。在非開挖施工階段，無須展開挖掘作業即可完成管道敷設與管道替換，極大的提高了施工效率，也保障了城市經濟及各行業的正常運行。

1 非開挖技術概述

非開挖技術是指在不對地表造成傷害的基礎上，完成地下管線敷設、地下管線檢查、地下管線維護及地下管線更換的一種技術手段。非開挖技術具有極強的自動化和機械化優勢，能夠降低施工環節人工成本支出，施工效率更高，施工周期更短，施工速度更快。施工環節無須占用過大的場地，可在交通擁堵地區及喧囂地區展開作業，施工環節不會對地表結構造成損壞，無須展開土方挖掘，可避免傳統技術應用過程中存在的交通干擾及環境污染等缺陷。加強非開挖技術應用可實現城市生態環境保護，推動城市經濟發展。

作為一項新型技術手段，非開挖技術在市政管道施工中實現了大范圍的推廣。但在具體應用過程中，其涉及方面多，要加強各個工序的重點質量控制。在管道鋪設階段，非開挖對施工人員的專業能力要求十分嚴格，且施工涉及多種專業設備，細節管控難度大。此外，非開挖技術仍處于發展階段，部分施工人員的專業能力仍未達到應用標準，且技術研發力度有待提高，技術創新程度仍有待提升，生產質量難以得到保障。這就需要結合市政管道施工現場實際情況及管網工程建設要求，綜合考量多項要素判斷該技術可行性[1]。

2 非開挖技術應用要點

2.1 市政管線敷設中非開挖技術要點

2.1.1 水平定向鉆進施工技術

在水平定向鉆進施工過程中，施工人員可快速完成市政地下管線敷設，無須展開工作井挖掘。該技術由控向技術和鉆探技術衍生而來，是一種新型非開挖施工技術手段，也是非開挖施工常見的技術手段。在水平定向鉆進技術施工過程中，施工人員需利用計算機軟件明確市政管道敷設線路，隨后應用鉆機動力驅動攜帶鉆頭的鉆桿，由地面鉆進，直至目的地。在鉆進過程中，要根據設計方案，規避地下管線及各類障礙物。當鉆頭到達指定位置后，將鉆頭更換為與設計標準相符合的回程擴孔器，回程擴孔器尺寸需要滿足鉆桿回拉要求，且符合新管線敷設標準，避免新管線敷設過程中出現空間不足的現象，導致管道摩擦，影響管道結構質量。

在擴孔階段，還應確保泥漿護壁工作落實到位，避免塌孔問題出現。在施工過程中，常見設備涵蓋鉆機、導航儀、吊車、動力設備、探測裝置、管道夯實設備等。水平定向鉆進施工技術所鋪設的管道大多為剛性管道，其中涵蓋鋼管及PVC 管等[2]。在水平定向鉆進施工環節展開前，應在地面做好管道連接。當管線繞過地下障礙物時，需在轉彎處設置1°的借轉角度，每次鉆進距離不可超過0.8km，定位系統的工作深度可達到30m。水平定向鉆進施工技術應用過程十分靈活，可滿足復雜地形條件下的鉆進工作要求。如在鉆進過程中遇到大型障礙物，無法實施后續鉆進，可重新規劃鉆進路線，且這種做法也不會消耗過多管材。但需要注意的是，水平定向鉆進施工技術在應用過程中也存在著不足。例如，該項技術對施工現場條件要求嚴格，施工現場一側必須滿足鉆進設備應用要求，另一側需滿足管坑開挖要求。如僅一側可滿足施工要求，另一側無法滿足施工要求，則無法應用該項技術。

2.1.2 夯管技術

夯管技術工藝相對簡單，施工人員需使用夯管錘將管線夯入至預埋線路之下，夯錘動力具有沖擊力大及沖擊頻率低的特征，該項技術可用于直徑為2m 以下，長度為100m 以內的管線敷設。與水平定向鉆進技術相比，夯管技術僅對施工現場一側有要求，僅需一側滿足下管標準即可。該項技術在大直徑鋼管敷設過程中應用更為廣泛，施工效率更高。夯管法施工設備涵蓋柴油發電機、夯管錘、空壓機等，在具體應用過程中，鋼管后部是夯錘著力點，鋼管能夠將夯錘輸出的壓力傳遞至管道前端上方的管靴，管靴可切削土體，降低管道與土體之間的摩擦力，使鋼管進入至指定地層中。在鋼管前進時，被切削的土體能夠進入鋼管內部。當首節鋼管到達指定位置后，將后節鋼管與首節鋼管相焊接，并重復展開前段作業，直至最后一段鋼管完成安裝。當所有鋼管均安裝完成后，需使用空氣壓縮機抽出鋼管內部土體。在夯管期間，還需應用全站儀及水準儀等現代化設備，做好夯擊方向、夯擊角度及夯擊深度控制，確保各項數據與規范標準一致。夯管技術應用無嚴格的技術要求，僅利用動荷載展開施工作業，施工環節無須實施土方挖掘，不會使土體結構出現不均勻沉降現象，且可滿足多種復雜地形條件下的施工要求，施工周期更短。但需要注意的是，夯管技術所適用的管線種類單一，僅可用于鋼管敷設，且單次敷設長度僅為100m 以下。如地形條件過于復雜，導致夯管作業無法按照預定要求而展開，則應拔出已夯管線，重新規劃夯管方向及點位[3]。如已夯管線無法拔出，則極易導致管線浪費的問題出現。

2.1.3 微型隧道法

微型隧道法又名盾構法，該技術與地鐵工程施工所用盾構法相似。但在地鐵工程施工中，盾構法所用機械設備為大型盾構設備。在市政管道施工環節中，盾構法所用設備為小型盾構設備。該種小型盾構設備由挖掘裝置及襯砌裝置共同組成。小型盾構設備前端為切削部分，中部為支撐部分，后部為襯砌部分。設備前端的切削部分為小型盾構設備保護裝置，能夠將前端刃腳插入至土體內，并向前掘進，隨后由機械閉環出土。設備中部為支撐部分內設有千斤頂，其具有支撐作用，千斤頂一側與襯砌部分相連。當前端切削部分完成土方挖掘后，千斤頂能夠使盾構機向前移動。當設備中千斤頂歸位后，設備后端襯砌部分露出，此時設備已向前行駛了一段距離，襯砌部分中的設備即可展開襯砌作業。通過鉆孔護壁保護的方法，保障挖掘過程安全。當襯砌完成后，重新展開后續挖掘作業，并重復上述工作，直至完成所有作業。

2.1.4 頂管技術

在市政管道施工階段，頂管技術是一種新型非開挖施工技術種類，該技術僅適用于直徑為0.6～4m 的管道。在初期應用階段，該技術更適用于復雜地形條件。隨著技術體系的不斷完善，該技術逐漸實現了拓展。在初期階段，頂管技術主要用于下水管道施工環節中，后期用于煤氣管道、通信管道、電纜管道等眾多地下管線施工環節，且應用頻率也有所提升。頂管技術的應用優勢是可滿足繁華地區市政管道施工要求，無須利用交通管制的方法即可完成地下管道敷設。

2.2 已有管線修復環節中非開挖技術要點

2.2.1 原位固化法

原位固化法由英國于20 世紀70 年代研發，該技術早期在下水道修復環節中應用廣泛，可在不對原有土層造成影響的基礎上，完成老化管線及已失效管線更換。后期再經過一系列的創新及完善，可滿足不同形狀地下管線、不同大小地下管線及不同區域地下管線修復。原位固化法所適用的管線直徑為0.1～0.3m，施工人員可將液態熱固性樹脂覆蓋在原有管道內壁上方，利用蒸汽的方法使樹脂加熱固化，使涂層與原有管道相貼合，并形成新的薄層管，該種方法可降低管道流斷面損失，提高管道流通性[4]。在多年應用經驗積累下，由原位固化法修復的管道壽命可達數十年。原位固化法可應用于彎曲管道修復、變質管道修復及壓力管道修復，修復長度可達數千米。該技術使用的樹脂材料與市政管線材料要求一致。除此之外，該技術還適用于高濃度化學物質工業管道修復環節。

2.2.2 纏繞法

纏繞法也是非開挖修復技術重要構成部分，可用于市政污水管道修復。該項技術所應用材料為聚氯乙烯及高密度聚乙烯。在具體施工過程中，可依托制管機將聚氯乙烯或高密度聚乙烯制成螺旋形狀，并輸送至待修復管道中，使用自動扳機將卷材與被修復管道相貼合，隨后使用硅膠進行黏結，利用水泥漿液封閉螺旋管及混凝土管之間的縫隙。該項技術可實現帶水作業，管道修復成本更低，適用于直徑為0.15～2.5m 直徑的污水管道，修復長度為0.3km 左右[5]。

3 非開挖施工注意事項

3.1 做好施工方案編制與審核

首先，在市政管道施工環節展開前，應加強施工現場環境勘察，結合勘察信息和工程需求，選擇非開挖施工技術種類，編制施工方案內容。其次，當施工方案編制完成后，還需做好內容分析和審核，判斷方案內容是否存在錯誤，能否滿足工程建設標準，分析方案內容可行性。如存在錯誤或疏漏，應由專業技術人員做好針對性優化及調整，及時解決方案中存在的缺陷。此外，還應結合施工方案內容做好后續技術交底，使施工人員掌握非開挖施工重難點，在操作中必須嚴格依照規范，尤其對關鍵工序，必須確保施工無誤，要保證為后續施工奠定基礎。

3.2 檢查施工材料質量

原材料質量與非開挖施工質量密切相關，施工材料性能決定了工程整體質量，應從源頭出發，加大對材料的重點管理。①結合施工方案內容明確所用材料種類、規格及型號。②在材料采購階段，編制科學完善的采購方案和存儲方案，確保采購流程更加規范標準，加強市場調研，充分掌握影響材料價格變化的各項因素。在不對材料質量造成影響的基礎上，盡可能的降低材料采購成本。此外，還應加強施工材料供貨商資歷審查，優先選擇質量達標，且信譽良好的供應商合作，確保材料質量無任何問題。③在材料進場前，還需做好針對性的質量檢查，通過抽查等方式避免存在任何質量隱患。如質量不達標，應及時退換，嚴禁不合標準的材料進入施工現場。④當材料入場后，還需做好針對性的管理，結合材料規格及種類，做好分類存儲，做好標記，避免存儲過程中出現質量問題，影響后續正常使用。

3.3 加強軸線定位與測量

在非開挖施工技術應用過程中，應加強軸線定位和測量，為后續鉆進工作的展開提供精準的方向。在導向孔施工階段，也需根據軸線定位測量，借助定向鉆機設備展開水平鉆進。必要情況下，還需借助控向儀等設備調整鉆機行進方向及鉆進深度。當出現定位偏差時，需及時調整，避免出現錯誤施工行為。

3.4 科學調整鉆進參數

在施工前，要對現場進行詳細的勘察，充分掌握地下巖層分布情況。在具體施工階段，鉆機鉆入段需輕壓慢轉。當進入至平直部分后，再展開輕壓快轉，確保鉆進方向準確，提高鉆進環節穩定性。隨鉆進深度的不斷提高，地下巖層也會發生改變。當鉆進突破不同巖層時，需根據巖層實際情況，科學調整鉆進數據，避免鉆機設備受到損壞，影響施工效率和質量。

3.5 加強施工環節監控

在鉆機鉆進施工階段，要注意突發情況。例如，當出現泥漿漏失問題或鉆壓發生改變，需及時采取針對性的方法進行解決。如發生突發狀況及設備故障，應立即停止作業，并向相關技術人員匯報情況，明確問題發生原因，采取針對性的方法進行解決，隨后方可展開后續施工。

3.6 做好導向孔完工檢查

市政管道工程對孔的要求十分嚴格，必須符合設計及現場地質情況的需求，否則會造成不可估量的后果。當導向孔施工完成后，需做好坑道入土口及接收坑出土口方位與標高檢查，確保導向孔與設計軸線相同。當出現不同現象時，應及時糾正，必須保證導向孔位置精準，為后續管線敷設及修復工作的展開提供先決條件。

4 結語

總之，非開挖技術利于城市環境、城市管理及城市交通的建設，轉變了傳統技術帶來的不足，使市政給水管道施工的工程質量得到有效提高，對城市建設發展方面起到促進作用。在具體施工階段，應根據實際情況，選擇不同施工方法。在新管道鋪設過程中，要提高前期設計方案質量，在舊管道修復過程中，需做好材料選擇工作，為施工做好充足的準備。并結合現場情況和施工要求，科學選擇非開挖施工技術類型，提高市政管道工程施工水平，延長市政管道使用年限，為人民群眾日常生活提供便利條件。