市政公用设施建设中非开挖技术的应用

杨瑞娴

摘 要：在我国城市化进程不断加快的今天，城市公用管网铺设规模越来越大，传统开挖方式导致市区内布满了大量“战壕”式沟槽，“拉链式”马路的现象并没有得到有效解决。这种现象的长期存在，不仅会阻塞交通，还会产生大量安全隐患，将对城市形象造成极大影响，并会破坏整体投资环境，将大大增加市政设备重复养护费用，造成严重浪费。同时，由地面开挖坑槽进行管道埋设，或明挖修筑地下通道，都会对地面交通、施工场地造成极大影响。作为一项新型地下管线建设方式，非开挖施工技术水平的不断提高，在市政公用设施建设中得到了广泛应用。为此，本文在充分了解非开挖顶管技术概况的基础上，对市政公用设施建设中非开挖技术的应用进行了分析与探究。

关键词：市政公用设施建设；非开挖技术；概况

中图分类号：TU990.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）14-0088-02

伴随社会经济的快速发展及产业结构调整步伐的加快，加大了我国城市的建设力度，但其在高速发展的同时，也面临着环境、人口及资源等多方压力，市政工程对地下基础设施建设及服役性提出的要求也越来越高，传统“拉链式”明挖施工，因其存有大量负面影响，如堵塞交通、绿地破坏及空气污染等，已无法满足当前经济社会发展需求，正是在这种形势下非开挖技术应运而生。非开挖技术在我国市政公用设施建设被广泛应用于铺设管线、修复管道等。则在铺设管线时，往往可将其划分为顶管法、水平定向钻进法及导向钻进法等。其中最常见的为顶管法，为此，本文以顶管法为研究对象，对市政公用设施建设中非开挖技术的应用进行了分析与探讨。

1 非开挖顶管技术的概况

上世纪70年代非开挖技术诞生，并于90年代逐步向我国传入。现阶段在给排水、电力等方面的管理建设及修复中得到了广泛应用。非开挖是指选取多种岩土钻掘设施及技术方式，利用导向、定向钻进等方法在地表极小部分开挖的情况下，对地下各类管线敷设、更换及修复的新施工技术，与传统明挖技术相比，非开挖技术具有更多优势，其不会造成交通堵塞，不会破坏绿地，更不会影响周围的正常秩序，能够降低对人们生活、工作的影响程度，具有良好社会经济效益。

作为非开挖技术的重要类型，顶管法主要包含敞开式、泥水平衡式及气压平衡式等，在市政管网工程施工中顶管法得到了广泛应用。将相应数量的小基坑设置到管网施工路线上，以此作为工作井，且将其看做是某段顶管的起止点，并将圆孔设置到工作井侧壁上，以此看做是顶管进出口，出口圆孔壁对面侧墙为承压壁，随后将承压垫板及液压千斤顶安装其上，在管内端部位置进行土方挖掘，且按照设计中心线与高程规定，顶入完成铺设的管子。

2 市政公用设施建设中非开挖技术要点分析

某管网工程路段1长度为1599m，预埋玻璃钢污水支管DN300长度为602m，直径100cm检查井40座；2835m为路段2的长度，3158m为玻璃钢夹砂污水管DN400；81.9m为玻璃钢夹砂污水管DN500长度，1264m為DN300长度，直径100cm的检查井共有81座。

2.1 施工准备

施工前期必须详细调查施工现场的实际情况，主要内容包含以下几点：

第一，根据周围人、车流量的实际情况，进行交通导向牌的设置，特殊情况下，需指派专人进行交通指挥。

第二，在对有关资料详细查阅的基础上，选取探测技术对各个管道进行准确定位，如煤气、供水等。

第三，全面调查地下设施与土质实际情况。调查结果表明，施工地土层分布情况如下表1所示。

除此之外，还对工具管迎面阻力进行了测算，在顶进施工中管道受力指标等如下所示。

（1）工具管迎面阻力，公式如下：

其中，工具管迎面阻力可由Fp表示；

顶管外径可由D表示；

顶管内径可由d表示；

阻力系数可由k表示；

由此得出，280kN为此工程工具管迎面阻力。

（2）顶进施工中管道受力情况，公式如下：

其中，管道顶进环节整体受力可由F表示；

土层重力密度可由γ表示；

管道顶管土层厚度可由H表示；

管道土层内摩擦角可由j表示；

单位长度管道自重力则由ω表示；

管道顶进长度可由L表示；

摩擦系数则由f表示；

由此可见，2983kN为此工程管道顶进施工整体受力值。

2.2 井位设计

完成上述作业后，即可按照施工现场的实际情况，进行井位布局及设计，要求在流水位下游部位设置工作井，以此为及时排除管道积水提供便利。因工作井成本较高，基于经济性原则，可在此工程各段路分别进行1个顶管工作井及接受井。工作井长度为3m，宽度为4m，高度为6m，且将集水坑设置到工作井内，选取350mm以上砂砾道床用于工作井，相隔一定距离进行枕木安装，规格尺寸为200x150x2500mm，为偏差控制提供便利。除此之外，为避免工作井出现沉降问题，需在管底和枕木相隔40mm左右，将2根重轨设置到各路段两边，628mm为两轨距离。

2.3 顶进施工

完成井位设计及各项检查工作以后，需及时进行掘土、顶进施工。本工程选取的顶进设备为液压千斤顶，自重为200t，并配合其他设备，如顶铁、高压油泵等。选取工作井与接受井一起顶进施工的方式，通过人工掘土的方式进行主体顶进施工，顺着人工掘出的土壁将管子顶进，其施工质量对顶进施工的准确性起到决定性作用，为保证施工安全，应确保土壁能够和管壁平行，及时向指定堆放位置运送掘出的土，降低对设备、阀门等部位的损害，这对校验系统气密性的准确性极为有利。与此同时，要求掘土50cm，即进行一次顶进施工，要求匀速顶进作业，确保其速度的均匀性，顶进施工时，应对前方施工情况进行实时观测，避免出现偏移问题。

2.4 误差测量及校正

顶进施工前期，应将方向先及水准点预先设置到工作井内，顶进相应距离后，需对顶管前端方向、高程进行准确测量，如出现问题，需及时选取千斤顶做好校正工作。

3 非开挖技术的注意事项

近年来，伴随科学技术水平的不断提升，在我国非开挖技术得到了快速发展，但在具体实践中，非开挖技术仍存有诸多问题，其原因主要包含不具备完善的非开挖技术标准及规范、直接可观察性较低及建设风险等。为此，在市政公用设施建设中，必须提高非开挖技术水平，全面控制施工质量。其施工注意事项如下：

施工单位要将沉降观测点布置在管道上方的路面顶部，每天定期观测顶管机头穿越路面的情况，每完成一节的顶进，需要在顶前顶后各测一次，并将土体隆起曲线、隆起量、沉降和最大沉降详细记录下来。对每个沉降点位的原始资料进行测量，将测量得出的数据编制成册，同时根据沉降量对相关数据进行及时调整，使其在顶管施工中发挥重要作用，最大程度的降低顶管对路面的影响。

完成顶管施工后，不但要进行膨润土泥浆置换，而且要对路面下方加强补浆，水泥砂浆能够通过设置在管道上的注浆孔注入路面下方的土体中，使路面下方土体的空隙得到填补，使路面下方土体的强度能够最快速度的恢复到顶进前的状态，从而路面的稳定性得到提升，安全性有所保障。

4 结语

综上所述，随着各项城市基础设施建设的不断完善，对于市政道路建设的质量也有了更高的要求。非开挖技术在地下管网的施工中的应用越来越广泛，不仅有效的提高了地下管网的施工质量，也在最大限度上减少了施工操作对于周边自然环境的影响。顶管施工技术属于非开挖施工方式中的一种，通过提高顶管施工技术水平，规范施工工艺，可对其施工质量进行有效控制，进而为具体工程施工提供科学指导。

参考文献

[1]宋洋，任亮，阚红明，等.顶管技术在城市给排水管道建设中的应用[J].电子制作，2013，（15）：194-194.