非开挖敷管技术在市政排水工程中的应用探析

甘芳名 孔 坚

（广西，南宁 530001）

排水管网作为城市基础设施的重要组成部分，因常年处于高水位中，受软土层不均匀沉降的影响，管道常发生大面积损坏的现象。同时，随着当前对城市排水要求的不断提高，原有地下管线的设计容量及运行能力已不能满足城市发展的需求，必须敷设新的管道。传统的开挖法施工，不但耗间耗力，成本又高，且会造成破坏园林绿地、堵塞交通等负面影响，此外，高速公路、河网、铁路及建筑物等障碍也加深了开挖敷管的难度，基于此，非开挖技术应运而生。我国目前采用的排水管道非开挖技术主要有盾构法(隧道施工法)、敷管法、顶管法以及气动矛法、夯管法等。其中，敷管法具有不破坏环境、不影响交通、施工周期短、综合成本低、社会效益显著等优点，随着我国城市化进程的加快以及人们生活水平的不断提高，该法在市政排水工程中得到了广泛应用，现就此进行粗浅探讨。

1 非开挖敷管技术概述

非开挖敷管技术也称拖拉管法，于上世纪90年代后期引入我国，是一种不开挖路面，在地下钻孔后，用拖拉的方式将管道从钻孔中牵引穿越，最终完成管道敷设的技术。其施工顺序大体为：利用置于地面的铺管机钻机，沿待铺线的设计轨迹先钻一个导向孔，再将导向孔回扩，扩大至适合待铺管道铺设的直径，最后将待铺设的管道拉入孔内。导向施工时，可由导向仪测量深度位置，并根据设计轨迹进行矫正调整。

2 施工技术要点

非开挖敷管技术主要工艺流程如图1所示，其主要施工环节具体如下：

2.1 管材选用

适用管材有钢管及PE管两种。一般情况下，钢管主要适用于施工场地开阔、拖托距离长的场合；PE管适用于施工场地相对受客观条件限制、拖拉过程中要求更加灵活的场合。相比较而言，PE管在拖拉法中更为常用。

2.2 导向孔轨迹的设计

导向孔是扩孔拉管的母线，也是最终形成的管线孔。与其他管线不同，重力管对导向孔的要求相对较苛刻，对于深度、坡度允许误差均有较严格的要求，因此，为保证引导的精度，需注意如下几点：1)通过对管道的技术、经济比较与论证，并对工程特点进行分析，选择最为适宜的管材。2)根据流量及试验压力确定管道的壁厚和管道外径D(m)。3)确定拖拉管水平段的埋深h(m)及长度l3(m)。l3一般是穿越障碍物的实际需要长度。4)确定拖拉管的曲率半径。拖拉管的曲率半径包括第一造斜段 (钻杆进入敷管位置的过度段)曲率半径R及第二造斜段(钻杆钻出地表的过度段)曲率半径R。拖拉管的曲率半径R通常是由钻杆的曲率半径与管材的曲率半径共同确定。

2.3 泥浆制备

泥浆的作用主要如下：一是在孔的四周形成泥皮，防止塌孔；二是泥浆使钻杆、钻头、管线得到良好的润滑，减少阻力；三是泥浆在孔内流动，可冷却钻头；四是泥浆可悬浮岩粉，并将它们带出孔外；五是泥浆在钻头前面起射流作用，有助于切削土层。非开挖敷管工艺成功与否的关键在于根据实际的地质情况来配制相适应的泥浆，以确保导向孔的稳定。泥浆配方要应根据现场地质条件制定泥浆性能参数，按照制定的性能参数配制泥浆。如，黏性土泥浆配方为：在每m水中混合45kg的膨润土，均匀搅拌，缓慢加入1L的孔壁稳定剂，再缓慢加入3.8L的表面活性剂，然后继续搅拌15～30min。砂性土泥浆配方为：在每m水中混合45kg的膨润土，均匀搅拌，再缓慢加入2.5～3.0kg降失水剂，再继续搅拌15～30min。

2.4 钻导向孔

启动钻机后，根据设定的钻进路径和定位仪的指示向前推进旋转的钻头，需要改变方向时，只需将钻头朝向设定钻进的方向，由钻机向前推进到一定距离即可，达到设计的偏转角度后，即可再旋转钻进。一般只有在需要纠正方向时才停止旋转。旋转钻进后，成孔的轴线为三维蛇形曲线。

2.5 扩孔与回拖

当钻孔时由钻机驱动装着楔形钻头的钻杆从地面钻入，再按预定的方向抵达目的地后，卸下钻头换上适当尺寸的特殊类型的回扩器。回扩器快速旋转并通过回扩器上的多排高压泥浆喷嘴冲刷孔壁，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大到所需要的直径（有时可能需要进行多次扩孔），同时或随后将需要敷装的管线进行回拖。回拖管线时，应密切注意钻机回拖力，扭矩变化。回拖应平稳顺利，严禁野蛮拖拉，为减少回拖阻力，管材应一次拖入，中途避免停顿。回拖管材施工中，应采取措施尽可能的减少管材与地面的摩擦阻力，回拖管材的工作槽沟应根据现场实际情况尽量长些，使地面管材与接受孔的角度保持在10°-30°之内。

3 工程应用

为避免将来施工设备再次进出及施工对场地的影响，全部采用敷管技术设计和施工。拖拉管设计为3根，2根DN700和1根DN450，根据流量进行组合使用。管材采用132mSDRl7型PEl00管加208mSDR21型PEl00管。管道净距为1.5m。拖拉管回扩孔采用多级扩孔，并使用根据地层实际情况配置的泥浆，确保孔壁稳定，泥浆流动顺畅。泥浆配置需采用定向钻专用膨润土和泥浆添加剂，以确保成孔质量。当第一级扩孔时，减慢扩孔速度，同时减小泵压，增大转速。扩孔完成后，为排出孔内多余渣土，用清孔器对孔行一次清孔处理，稳固成孔内壁。扩孔完成及确认冒浆后，回拉管道。在安装拉管头时应事先用封水堵堵好。拉管时，一边拉管一边向孔内加注优质泥浆充实孔隙及润滑孔壁；注意两端工作坑泥浆的流动情况，控制好回拖速度，记录钻机的扭矩、回拖速度及回拖拉力，确保顺利回拖。该工程经各方努力，拖拉管施工顺利完成，效果良好。

实践证明非开挖敷管技术极具先进性及优越性值得推广，但另一方面，该技术仍存在一定缺点，如非开挖敷管属地下隐蔽工程，遇到不良工程地质问题难以处理、相对顶管而言该技术目前尚不能用于大口径管道埋设，只能用于不大于小600mm的管道，等。因此，在采用非开挖技术时，体选择哪一种施工工艺，应综合考虑工程质、地下管线情况等各种因素，结合各种工艺技术的适应性与局限性，并做出技术经济比较以得出最佳的施工方案，提高经济和社会效益。

[1]邱易豪.市政排水工程中的非开挖敷管技术[J].建材技术与应用，2009（10）：35-36.

[2]易均田.浅谈给排水中管道钻技术的设计[J].管理观察，2010(5)：201-202.