市政管道非开挖施工技术之探讨

马晓昱 司杰 郭敏

摘要：伴随着我国城镇建设的发展，广大人民群众对市政工程的需求越开越多，要求也在逐步提高，不再仅仅满足于生活的便利，同时更加关注城镇的整、体面貌。非开挖管道施工技术由于其在市政工程施工中的众多优点而逐渐被广泛应用，本论文主要介绍非开挖管道施工技术中的项管施工技术和水平导向钻机施工技术的特点和工艺，重点分析了非开挖管道施工技术在市政工程建设中的应用，对于进一步提高非开挖管道施工的质量水平具有一定借鉴意义。

关键词：市政工程 管道施工 非开挖工程

一、非开挖管道施工的形成

地下管网是城市基础设施的重要组成部分，日夜肩负着传送信息和能量的重要任务。为城市处理污水的系统、自来水、煤气、电力和通讯设施等等都属于地下管网之内，要对上述市政设施进行改建、新建、扩建，需要工程技术人员进行安全的管道安装。传统的挖槽埋管地下管线施工技术由于对地面交通影响较大，使本来就拥挤繁忙的城市交通如同雪上加霜，同时给市民工作、生活带来许多不便，特别在人口稠密的城市和交通拥挤的地区以及不允许开挖的地段，这个矛盾就更加突出。市政工程如何使这些安装工程对城市的影响减至最小，如何尽可能减少对人们日常生活的影响。已经成了一个迫切解决的问题。 非开挖技术将完全能解决这些难题，提供安全及经济的施工方法。非开挖技术自问市以来已有近百年的历史，当时它仅仅是一种避开地表障碍物的施工技巧。随着社会和技术进步，特别是微电子技术、机械、自动控制技术的发展，非开挖技术已经发展成为一种不开挖地表或最少开挖的条件下探测、检查、修复、更换和铺设管线的高新技术。

目前，由于前期规划的滞后及后期规划的调整，许多市政管线都是在已建的原有城市道路下施工，明挖施工虽然比较常用，但是对周围的环境影响比较大，而且很多主干道禁止明开挖施工，另外，我国许多城市的现有地下管线也需要维护和更换。因而非开挖施工越来越多地被采用，并且日益受到政府支持和社会提倡。

二、现今市政管道非开挖工程的使用

随着近年来城市建设的大规模发展，城市居民对生活环境的质量提出更高的要求。各级政府都致力于新区开发和老城区改造．而城区水污染的治理和水资源的保护又是重中之重。大中型城市采取的几乎一样的方法截污治污。但随之而来的困难是污染源到污水厂（或排放口）均需经过人口稠密区或大型建筑物、构筑物及支流小河等。所以非开挖技术成为首选。

三、目前常用的非开挖施工技术

1、顶管施工

顶管施工常采用的施工方法为密封机械式顶管施工方法，其中机械式顶管施工常用的施工方法有泥水平衡式和土压平衡式两种，顶管施工常用的管材有砼管、钢管、玻璃钢夹砂管。根据在具体的施工过程中以钢筋混凝土管的顶管技术最为成熟。

钢筋混凝土顶管在我国二十世纪八十年代末开始工程实践至今已经形成了多管径长距离顶管的成熟技术，顶管管径从Ｄn150到Ｄn2500无所不行，顶管所能穿越的土层适应范围也逐步加大，顶管不仅能穿越复杂的管路、也能穿越河道等地下水位较高的地域。

（１）顶管特点

①施工完成后管道适应变形的能力强：②管内的拼装工作量小：③施工管径的适应性强：④施工速度相对较快：⑤施工风险较小．

（２）项管法不足之处

①要求管线的曲率半径较大：②工作井相对较深：③遇到中继站异常需全气压顶进。

（３）顶管施工的基本原理为

从地面开挖两个基坑井，然后管节从工作井安放，通过主项千斤顶或中继问的顶推机械的顶进，推动管节从工作井预留口穿出，穿越土层到达接收井的预留口边，然后通过接收井的预留口穿出。形成管道的施工．

顶管施工时，是从一口预先施工好的工作井为出发点，采用液压千斤顶提供水平推力，将预制好的钢筋混凝土管一节一节随工具管从工作井前壁预留的洞口中向土层中顶进，同时将挤入工具管内的泥土运走，如此往复直到工具管到达前方的预先施工好的接收井。顶管作业时，管内的出渣又分干出渣和湿出渣。

在长距离复杂地段顶管施工中还要采用一系列的辅助措施，比如泥浆套润滑、气压顶进、中继站设置、激光纠偏等。顶管法工作井的设置应根据管道沿线地质条件，在满足顶管顶长的前提下，尽景减少工作井数量。工作井尽量设置在顶管中部，使工作井向左，向右两个方向顶管。工作井采用现浇钢筋混凝土结构，以逆作法或沉井法施工。接收井应尽量设置在顶管端部，井的大小满足接收顶管机头的要求。接受井采用现浇钢筋混凝土结构，以逆作法或沉井法施工。

2、水平导向钻机施工法

水平定向钻技术最早出现在70年代，是传统的公路技术的结合，这已成为目前广受欢迎的施工方法。水平影响最小的施工方法，这项技术同时还可以为管道提供最少了维护费用，同时不会影响河流运输并缩短施工期，证明是目前效率最高，成本最低的穿越施工方法。

使用水平定向钻机进行管线穿越施工，一般分为二个阶段：第一阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔：第二阶段是将导向孔进行扩孔，并将产品管线（一般为ＰＥ管道，光缆套管，钢管）沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中，完成管线穿越工作。

（１）导向孔

钻机施工前要对穿越路径进行查勘，查明障碍和其他管线，在施工中注意避让和避免损坏其他管线设施。根据穿越的地质情况，选择合适的钻头和导向板或地下泥浆马达，开动泥浆泵对准入土点进行钻进。钻头在钻机的推力作用下由钻机驱动旋转（或使用泥浆马达带动钻头旋转）切削地层，不断前进，每钻完～根钻杆要测量一次钻头的实际位置，以便及时调整钻头的钻进方向，保证所完成的导向孔曲线符合设计要求，如此反复，直到钻头在预定位置出土，完成整个导向孔的钻孔作业。

钻机施工中的导向，一般采用无线电传感仪器测控，发射单元位于钻头内，连续的发出电磁波。接收单元位于导向员或机械操作者处，接收机能检测倒钻头深度、水平位置、倾角、钻头板角度、温度等数据，通过这些数据指导操作手操作钻机。

（２）预扩孔和回拖管线：

在市政管道施工过程中，一般情况下，如果使用小型钻机时，直经在大于200毫米时，就要进行预扩孔，使用大型钻机时，当产品管线直径大于Dn350mm 时，也需进行预扩孔，预扩孔的直径和次数，视具体的钻机型号和地质情况而定．

回拖管线时，先将扩孔工具和管线连接好。然后，开始回拖作业．并由钻机转盘带动钻杆旋转后退，进行扩孔回拖，管线在回拖过程中是不旋转的，由于扩好的孔中充满泥浆，所以管线在扩好的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑，这样即减少了回拖阻力，又保护了管线防腐层，经过钻机多次预扩孔，最终成孔直径一般比管子直径大200mm，所以不会损伤防腐层。

在钻导向孔阶段，钻出的孔往往小于回拖管线的直径。为了使钻出的孔径达到回拖管线直径的1.3～1.5倍，需要用扩孔器从出土点开始向入土点将导向孔扩大至要求的直径。地下孔经过预扩孔，达到了回拖要求之后，将钻杆、扩孔器、回拖活节和被安装管线依次连接好，从出土点开始，一边扩孔一边将管线回拖至入土点为止。

一般来说，定向钻机适用于均质地层的施工，但遇到砂夹卵石地层时，在导向和成孔方面都存在问题，为了对付这种地质条件，可以采用全地层的钻机解决这个问题。

结束语

近几年以来在市政工程中，特别是深覆土大管径的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程、旧城区改建的管道工程中非开挖管道施工其优越性越发明显。目前已大量应用于自来水、燃气、雨污水、电力通讯管线的施工，顶管口径达到2400毫米，单次施工长度达到300米。

时代要前进，城市要发展。市政配套设施要完善，地下各种管道建设将会大量增加。。随着科学技术的发展，非开挖管道施工技术还将取得更大的进步和更广泛的应用。因此，我们要不断的学习和探讨，总结经验和教训，进一步地完善和提高我们的非开挖管道施工技术。