论非开挖技术在市政管网工程中的应用

高政瑞

中国水利水电第十四工程局有限公司 云南昆明 650000

随着经济建设大刀阔斧的进行，市政管网工程的覆盖面积越来越广，施工过程也更加复杂，不仅需要在不同深度的地层中铺设各种管线，同时还要兼顾后续的维修与保养，因此具有很大的施工难度。如果施工区域属于居民密集区或者商业繁华区，明挖施工技术将会受到很大的应用局限。非开挖施工技术一种十分先进的施工技术，可将对周边的影响降到最低，现如今已经成为市政管网施工中的关键技术之一。

1 非开挖施工技术的概念和优势分析

1.1 非开挖施工技术的概念

所谓非开挖技术主要是对应明挖技术来说的，是指在施工过程中不在地表挖槽，而是利用钻凿等手段将不同用途和材质的管线铺设在不同的地层中，或者是完成不同深度、不同材质管线的维修和更换[1]。现如今在市政管网工程施工过程中，非开挖施工技术广泛应用于水电气和通讯等管网施工中，是一种十分重要的应用技术。

1.2 非开挖施工技术的优势

在城市的现代化建设中，挖掘施工不仅严重影响周边的交通，同时也存在着很大的环境隐患和安全隐患，而将非开挖技术应用在市政管网工程施工过程中，具有不破坏地面建筑、不挖掘道路、不破坏环境、不干扰人们的正常生活、施工高效安全等一系列应用优势。现如今所有新建小区的地下管线都必须与城市的市政主管线相接，而政府部门对管线施工的审批愈发严苛，需要开发商付出高昂的政策性掘路费用，所以对于房地产开发商来说，如果采用非开挖施工技术进行市政管网施工，虽然单位施工成本略高，但是可省去大量的中间费用和手续，能够对施工综合成本进行有效节约，可谓是一种被动获利的手段。除此之外，在非开挖技术的支持下，很多复杂的地层施工由过去的不可能转变为可能，甚至可以完成复杂地形下管网的原位修复，不仅免去了大量的沟槽开挖环节，而且不会破坏植被和道路，具有更高的可操作性和安全性，社会影响良好。

2 常见的非开挖技术概述

2.1 定向钻进技术

定向钻进技术的工作原理为：在导航仪的作用下，引导钻头和钻杆穿越土层，形成相应的孔径，并用扩孔器进行回拉扩孔，在孔径满足一定尺寸后，利用扩孔器回拉铺设地下管线。定向钻进的施工长度通常在50-1500m之间并且管线管径应小于1m，超过1m的管径应采用顶管法进行施工[2]。定向钻进施工技术有着十分显著的应用优势：在不开槽的情况下即可完成穿越施工；利用雷达进行导航跟踪，可准确躲避地下障碍物，做到自由穿越；施工速度快、不会对周边环境带来负面影响；有多种直径的回扩头可以利用，可满足单根管道和组管的多种施工需求。现如今定向钻进施工技术已经广泛应用于市政管网施工中。

2.2 顶管技术

顶管施工技术在应用过程中需要在工作井内安装千斤顶和支座，并将所需要铺设的管道放置在工具管之后，工具管会在千斤顶的作用下向前掘进，被切削下来的土屑被出土系统排出，在此节管道铺设完成后，需要由吊车吊装所需要铺设的管道，由千斤顶继续推进工具管，直至管道全部铺设完成。铺设结束后，由吊车将工具管吊至地面。

2.3 爆管法

爆管法就是对需要替换的旧管道进行爆破，并以旧导管为引导将新管道拉入或者顶入，通常所替换的管道直径不得小于旧管道直径。

3 非开挖技术在市政管网工程中的具体应用

3.1 管网铺设

在市政管网的铺设施工过程中，管道直径是选择施工技术的主要依据，现如今最常采用的非开挖施工技术，有顶管法、钻进法和爆管法。如果管道直径大于90cm，通常使用顶管法进行施工，如果管道直径小于90cm，通常采用钻进法进行施工[3]。采用顶管法进行施工时，需要技术人员结合市政管网工程的施工情况设计工作井，来完成管网的进出口施工，同时需要控制好工作井侧壁的圆孔施工质量，在顶进管道时，对于顶进速度和顶进间隔也要进行严格控制，必须要保证匀速顶进并且将顶进间隔控制在50cm之内，如此才可有效避免管道铺设发生偏斜。

3.2 管网置换

在市政管网工程施工过程中，管网置换是十分常见的施工内容，通常采用爆管法进行施工。爆管法主要是依靠径向力破碎技术，在安装新管道的过程中迫使旧管道膨胀爆破，在不重新开挖坑槽的前提下即可完成新管线的原位安装。值得注意的是，新管线的管径必须小于原管线直径的2倍，并且必须保证管线材质具有一定韧性和延展性[4]。

3.3 管网修复

在进行管网修复时，非开挖技术主要用来进行管道的现场固化，也就是需要在气压和水压的作用下，在管道内部置入未成形的树脂，然后对管道进行加热，完成对管道的修复。在修复完成后，工作人员要及时对管道进行清理同时做好必要的防漏水处理，从源头上保障管道的修复质量。

4 案例分析

4.1 利用定向钻进法进行管道铺设

由前文叙述可知，定向钻进技术在市政管网工程施工中有着十分显著的应用优势，不仅能够灵活躲避障碍物，同时具有更快的施工速度，但是在施工过程中却也普遍存在一些技术问题，需要引起工作人员的高度关注。

（1）工程概况。该施工区域为商业繁华区，人流、交通密集，并且地下管线错综排布，具有很大的施工难度。本次的施工内容为铺设供暖管道的供水管和回水管，管道材质为螺旋焊接钢管，在管道外包有5cm厚度的聚氨酯泡沫，在泡沫外包裹5cm厚度的塑料保护壳。管道的接口方式为电弧焊。技术人员通过综合考虑决定使用定向钻进法进行管道铺设。

（2）在施工过程中遇到的技术问题。因为地下障碍物会在很大程度上影响非开挖技术的应用，本次施工区域的地下管线错综复杂，带来了很大的施工难度，所以在施工之前技术人员对管线的分布情况进行精准探测，最大程度的保证探测结果的准确性。但是在地下分布着各类通讯和高压电缆，这些高压电缆所产生的电磁场会对探测仪造成一定影响，甚至产生了探测盲区，所以技术人员很难保证预先估算的准确性。除此之外，钻进法在应用过程中需要在地表层进行钻孔，但是地表层土质松软所以很容易出现孔洞塌方的情况，所以技术人员结合地质条件对泥浆配比进行了优化，最大程度的提高泥浆的护壁性能，并在钻孔过程中科学使用钻探用化学试剂，尽可能的提高钻进效率，同时为了在停止钻进时保证孔内压力，需要及时注入适量泥浆。

4.2 管道不锈钢衬里修复

不锈钢衬里管道修复技术就是将直径不大于原管道外径的薄壁不锈钢管，利用缩径压缩装置将其进行缩径处理，然后在牵引机的牵引下将其穿入到旧管道内，穿入结束后对其进行加压处理使其直径恢复到原来的程度，并且在原管和不锈钢衬里之间冲入填充物，使得二者紧密联合成为复合管中管结构，如此可有效提高原管的承压能力和使用周期。

（1）工程概况。某儿童公园的DN500供水管线为铸铁管线，已经连续使用接近20年，工作人员在日常检修过程中发现管道存在着漏水情况，经有关部门批准决定对该管线进行不锈钢衬里修复。需要修复的管线长度共计500m，埋在3m深的地下。因为施工地点位于儿童公园内，所以场地相对平整，并且施工区域内不存在过多的建筑物。

（2）施工关键要点。工作人员首先对待修复的管线进行了CCTV系统检测，明确了管道的结垢和锈蚀情况，并制定了科学的清洗方案，为后续管道修复奠定了良好基础。在本次施工过程中，技术人员使用了圆管缩径内衬不锈钢管修复技术，也就是所使用的不锈钢管的外径小于或等于原管道的内径，并利用压缩装置将不锈钢管的直径缩径10%，然后在机械的作用下将被缩径的不锈钢管拉入已被清洗好的旧管道内。在此基础上用水压对不锈钢管进行胀圆处理，并在新旧管线之间的缝隙中注入水泥浆使其固化，以此来确保被修复的管线能够具有更高的承压能力和使用周期。在全部管道施工结束后，工作人员还需要对管道进行水压试验，控制冲洗速度至少大于1.0m/s，直至出口处的水质与入口处的水质无异为止[5]。

（3）技术评价。在本次的管道修复过程中，技术人员采用了不锈钢衬里施工技术，此种施工技术只需进行少量的土方开挖，对周边建筑影响较低，工作效率高；被修复后的供水管道不易出现结垢和锈蚀，可有效保证水质安全；此项修复技术充分利用了原管道，无需产生额外的动迁和征地费用；被修复后的管道具有更长的使用寿命，并且承压能力被进一步提高，使用周期可达到50年以上。但是此种修复技术也有一定的应用缺陷，例如在施工过程中不锈钢衬管存在着很大的卡管风险，因为在本次施工中的等径压缩量仅为10%，如果原管存在着严重的错口现象，那么就很容易导致衬管卡管；因为在施工过程中需要去除掉一段原管线，所以只适合修复管道干线，对于支线修复则具有很大的施工难度。

5 提高非开挖技术应用效果的有效措施

5.1 对钻机钻头进行优化

现如今随着我国市政工程管道施工规模的不断扩大，非开挖施工技术已经有了越来越广泛的应用，特别是水平钻进法已经成为市政管网施工的重要技术之一，为了切实提高钻进效果，工作人员就必须保证钻头质量过硬，所以在钻进法应用过程中，工作人员一定要精准控制钻头尺度，确保其能够适合当前的地质条件，达到高效灵活施工的目的。

5.2 对钻液的应用进行优规范

在市政管网施工之前，技术人员必须要对施工区域的地质条件进行全面勘察，并依据勘察结果选用更为适宜的施工技术，不同的地质结构需要利用不同的钻头进行钻进，而钻液作为钻头的有效保护，所以在应用过程中必须要求技术人员能够明确钻液的用量和类型，从源头上保证钻头的钻入效果。

5.3 严格控制作业精度

在市政管网工程施工过程中经常出现管线交叉或者重叠的情况，所以要求技术人员必须能够对非开挖技术的作业精度进行严格控制，确保孔位精准，避免因施工误差而对其他管线造成干扰。

6 非开挖技术在应用过程中存在的困境分析

6.1 不具备明确的施工标准

虽然在一些工业发达的国家非开挖施工技术已经相对成熟，同时也具备了完善的施工标准和施工要求，但是在我国非开挖施工技术尚属于探索阶段，仍旧缺乏明确的规范与标准，在应用过程中多以民间协会私自制定的规程为指导，不仅缺乏一定的权威性，同时也无法发挥出技术的最大价值，导致我国非开挖施工技术在应用过程中没有足够的技术后盾做支撑，限制了技术的应用和推广。

6.2 可观察性差

虽然非开挖施工技术具有一系列应用优势，能够有效解决明挖技术的应用缺陷，但是在施工过程中可观察性差，技术人员无法用肉眼分辨施工质量是否符合设计要求，需要借助其他精密仪器进行勘测，并且对仪器的精度较高，受技术制约影响较大。

6.3 存在一定的建设风险

因为非开挖技术具有较差的可观察性，所以一旦决策失误，将很可能导致在施工过程中引发漏气和断电等严重后果，严重时甚至引起周边的建筑物和道路坍塌，这会对人们的生命财产安全带来严重威胁。所以很多施工单位为了规避风险，会采用传统的明挖施工方法，这也对新技术的推广和应用带来了一定不利影响。

7 结语

综上所述，将非开挖技术应用在市政管网工程施工过程中，是施工技术的改革和创新，也是我国市政管网工程施工的极大进步。虽然非开挖施工技术有着十分显著的应用优势，可有效提高市政工程的经济效益和环保效益，但是技术在应用过程中也不可避免的存在着一些应用局限，要求技术人员必须能够结合我国市政管网工程的实际情况，选择适合的施工技术并对施工技术进行改革和创新，以此为基础推动我国市政管网工程建设的顺利发展。