浅析爆管法在市政建设工程中的应用

伍洋陈帅 张学军

（1.成都理工大学环境与土木工程学院 四川成都 610059 2.核工业西南勘察设计研究院有限公司 四川成都 610052 3.绵阳市水利规划设计研究院 四川绵阳 621000）

引言

市政工程的建设情况直接反应了我国的城市发展现状。其中，对分布在城市地下年久失修的管线系统进行及时的更换与维修是市政建设项目的重要组成部分，爆管法作为世界范围内使用最为广泛的一种非开挖管道更换方法，与传统的开挖更新管道方法相比可节省90%的开挖量，同时爆管法还可以增加管线的尺寸，从而可提高管线传输能力，相比于传统的明挖法，优势明显，应当得到合理的应用[1～3]。

1 爆管法简介

爆管法，又称胀管法，于20世纪80年代出现于英国，最初只是用于小直径的铸铁燃气管道的更换，现已发展到可以适用不同材料，不同口径和不同用途的管道更换[4]。典型的爆管法施工工艺是将一个圆锥型的爆管工具插入到待换旧管道中并通过拉或顶入的方法使它向前推进并将旧管道胀破，破碎的管道碎片被挤入到管道周围的土体里面，与此同时，接在爆管头后面的新管道也通过拉或推的方法铺设到原管道的位置。其中，爆管工具又称爆管头，其前端尺寸比旧管道小，后端尺寸比旧管道大，其后连接的新管道与旧管道相比，可以同径，也可以超径，但其尺寸比爆管头后端尺寸略小，以此减小新管前进过程中的摩擦。典型的爆管法施工工艺可见图1。

图1 爆管法施工工艺示意图

2 爆管法分类

根据爆管头破碎旧管道并向前推进的动力来源不同，可以将爆管法分为三种类型：气动冲击爆管法、液压胀管法、静力牵引爆管法。

2.1 气动冲击爆管法

气动冲击爆管法采用气动锤作为爆管头，在压缩空气作用下，气动锤有规律向前运动破碎旧管道，施工时通过小型牵引装置带动缆绳来引导钻头的前进方向，管子的碎片则被挤压到旧管周围的土体中。

2.2 液压胀管法

与气动冲击爆管法类似，采用液压胀管法施工时，也通过绞车牵引钢绳带动钻头顺着管道前进，不同的是此时破碎动力由液压胀管器中的液压油循环作用产生，由于张力垂直地作用到管道上，因而比其他爆管法更加强劲有力，一般用来更换污水管道。

2.3 静力牵引爆管法

静力牵引爆管法的爆管头内部没有动力装置，而是依靠钻杆或者链条与外部的牵引装置相连，牵引装置产生巨大的水平牵引力，作用到圆锥形的爆管头后一部分分解为垂直于管道的径向力，进而破碎旧的管道并为新管道的前进提供动力。三种爆管法的特点及其适用条件可见表1。

3 爆管法施工条件

虽然爆管法相对于传统的明挖法具有许多优点，但事实上并非所有情况下都能适用，在市政工程建设中，选择使用爆管法更换管道时应当考虑以下因素。

表1 三种爆管法的特点及其适用条件

3.1 地层条件

旧管所处的地层条件对爆管施工过程中地表移动的影响很大，在施工前应当仔细勘察。地层条件包括旧管所处地层的土体组成、物理力学性质，以及地下水分布情况等。如果所处地层可压缩性高（如可塑性粘土层），那么爆管施工对地表移动的影响就小，可扩径程度相应提高。如果地层土体紧实，则应留意施工造成地面隆起。此外，爆管法要求旧管周围一定范围内的土体相对均质，且具有一定的承载能力，松散的砂土或是新的回填土在爆管法施工时易出现下沉。

3.2 管道埋深

管道埋深直接影响爆管法的可施工性。根据施工经验，采用爆管技术增大管径时，每增大2.45cm，至少需要0.3m的覆盖层厚度来吸收压缩变形[5]。如若埋深较浅，爆管施工极易导致地表移动。如若埋藏较深，在施工时需考虑以下几点：

（1）是否存在地下水，如有，需考虑排水措施。

（2）管道上覆土质量增加，爆管施工阻力增大，需要更大能力的爆管设备。

（3）插入坑和接收坑深度增加，坑壁稳定性降低，施工时应做好支护措施。

（4）由于上覆荷载增大，管道的允许弯曲程度减小。

3.3 扩径程度

管道扩径程度是影响爆管施工的重要因素。一方面要根据地层条件和管道埋深，决定可扩径程度的大小；另一方面，在可扩径的条件下，要根据爆管能力选择合适的爆管方法，大比率地扩张管径不能采用静力牵引方法，因为此方法仅依赖牵引力，不足以破碎管道。

3.4 管道材质

爆管施工时将破碎的管道碎片挤入到周围的土体里面，破碎管片的大小会对周围土体产生不同的扰动，而破碎管片的大小又和旧管管材有直接关系，不同的管材自身强度不同，破碎后碎片的大小各异，施工前应根据旧管材质选择恰当的破管工具，将旧管尽量破碎完全，以减小对土体的扰动。

4 总结

在进行市政工程管道更换时，非开挖爆管法相对于传统的明挖法具有开挖量小，工作效率高，施工成本低，对周边环境影响小等优点。但并非所有情况下都能适用此法，施工前应从施工计划工作量、施工周期、人员条件、地层条件、管道埋深、管道材质、扩径程度、设备条件等方面综合考虑，选择最佳的施工方案，确保工程施工安全有效的进行。

[1]丁文捷.正在兴起的非开挖技术——爆管法[J].宁夏工程技术，2007，6（3）：235～238.

[2]陈历新，胡远彪.爆管法的进展[J].非开挖技术，2010（4）：43～45.

[3]Lueke J S，Ariaratnam ST.Rehabilitation of Underground Infrastructure Utilizing Trenchless Pipe Replacement[J].Practice Periodical on Structural Design&Construction，2015，6（1）：25～34.

[4]赵士鹤，陈亚洲，周俊，等.爆管法在北美地区的应用现状[J].非开挖技术，2014（4）：46～52.

[5]Erik，Waligorski，周鹏.选择合理的污水管道修复方法[J].非开挖技术，2014（2）：127～132.