论非开挖技术在市政给排水工程中的实践

文／李明 北京华盛春升市政工程有限公司 北京 101400

引言：

在建筑工程基础设施设备建设中给排水工程是其中不可或缺的一个组成部分，在给排水工程建设中如果使用传统的施工技术会对城市的交通运输造成负担，还会影响周边居民的日常生活，此外，由于传统的给排水工程施工技术作业量大，施工效率低下，因此，必须要对给排水工程施工方法和技术进行改革和创新。非开挖技术与传统的排水管道施工技术相比，前者对城市的交通运输影响更小，对环境的污染以及周边居民日常生活的影响也更低，运用非开挖技术可以很好地弥补传统施工技术的弊端，缩小施工对地面的破坏，对应的地面修复的工程量更小，施工成本更低，可以为工程项目创造出更高的社会效益和经济效益[1]。

1.市政给排水工程中非开挖技术概述

非开挖技术是一种新型的技术，在市政给排水工程中使用非开挖技术可以最大限度降低施工对地面环境的破坏，尽可能将地貌环境保持原样。该技术的主要应用场景是地下排水工程管道施工环境内。非开挖技术比传统的管道开挖技术施工效率更高，可以大大缩减施工时间，有效降低给排水工程的施工成本，节约了大量的人力、物力、财力，还能够保证城市交通环境的稳定性。非开挖技术的施工流程是先使用地下钻孔法按照打孔设计轨迹进行导向孔工作，而后进行回扩，直至孔径大小与实际管道敷设尺寸一致便将管道拉入孔内[2]。在施工过程中，需要根据导向仪的数据对施工中的各项数据进行测量和校对，确保管道导向工作与管道的敷设保持较好的契合度，为后续市政给排水工程管道体系的完整性奠定基础。

另外在市政给排水工程施工中运用非开挖技术一方面可以最大限度保证交通体系的正常运行，另一方面则不破坏地貌植被，对人们的日常生活环境不会造成太大的负面影响。非开挖技术的施工优势是开挖技术无法比拟的，在相同的条件下施工，开挖技术很难确保整体工程环境的系统性，还不利于后续管道敷设施工的有推进。另外在存在高层建筑及交通干道的区域实施给排水管道工程，可以通过非开挖技术来确保地下空间环境的稳定性和安全性，在对应的管线条件下进行有效避让，从整体功能环境上分析，具备地下环境统筹优势，为给排水工程的质量提供保障[3]。但是在非开挖技术施工中如果存在大面积的地质阻碍情况，此时非开挖技术将很难妥善处理该情况，这也是当前市政给排水工程开挖技术的痛点，行业从业者应对该技术难题进行深入分析和探究。

2.非开挖技术种类及特点分析

2.1 不锈钢双胀环修复技术

不锈钢双胀环修复技术是非开挖技术的主要种类之一，该技术是指在给排水管道破损位置安装环状橡胶止水密封带和不锈钢套环便可实现止水效果，一般情况下该技术主要运用在超大口径的排水管道修复中，比如钢筋混凝土管材出现结构性的问题比如错位、脱节等，或者是管道内部存在沙眼、露石等问题，可以使用该技术。不锈钢双胀环修复技术具有修复难度小、速度快、便于施工且修复后稳固性较强的优势，并且不锈钢套环的抗压效果强[4]。但是该技术会对排水管道断面造成伤害，在后期的管道维修保养中需要注重管道疏通。

2.2 不锈钢发泡筒修复技术

该技术是指在给排水管道破损位置将卷成桶状的泡沫塑料板贴在其表面，而后在泡沫塑料板上喷涂发泡胶，使泡沫塑料板紧紧贴附与管道。该技术一般适用于塑料材质或钢筋混凝土材质的管壁结构稳定且无明显形变的排水管道局部修复中[5]。该技术可以带水作业，修复效果较好，修复难度较低，不需要开挖路面，对交通系统及周边居民的影响较小，其缺点同样是在后期管道维修保养中需要注重管道疏通。

2.3 现场固化修复技术

此技术具有多点位同时修复的优点，通过气囊成型技术使涂灌树脂的毡筒贴附在破损位置，而后使用紫外线固化，从而达到管道修复的目的。该技术主要应用在钢筋混凝土材质的排水管道的局部修复和整体修复中，但是如果是管道存在结构性问题比如管道基础断裂、管道变形等则不建议使用此项修复技术。

2.4 机械制螺旋管内衬修复技术

机械制螺旋管内衬修复技术是指在旧排水管道内部形成新管道，并在新旧管材中间注入泥浆，促使新旧管材的紧密贴合，而后形成一个全新的管道结构。该技术通常运用在大型的矩形箱涵或不规则排水管道的修复场景中。如果存在严重沉降问题或管道接口错位的窖井内则不建议使用此项修复技术。该技术对作业环境有要求，必须要将水流保持在30%的水平开展管道修复工作，由于新管道是在旧管道内部形成的，因此新管道的口径与旧管道相比会小5%左右[6]。另外，由于新管道的内部粗糙系数较低，内部光滑，因此，对水管的整体水流输送能力没有太大的影响。机械制螺旋管内衬修复技术的缺点在于该技术涉及到土体注浆技术，在新旧管材的连接固定上需要使用灌注泥浆，所以在后期的管道养护上也要注意疏通作业。

3.非开挖技术在市政给排水工程的优势

3.1 节约成本

在传统给排水工程施工中，一般是选用直接开凿埋管的方式施工，这样的施工方式与非开挖技术相比成本更高，不仅存在管道铺设成本，而且还涉及到机械设备的损耗、开挖道路的修复、园林项目的修复以及建筑的还原等，而使用非开挖技术则可以大大节约成本，为项目工程创造出更大的经济效益。

3.2 简化流程

传统的给水系统的施工流程是现场测量-引入管道-水平干管-立管-支管-接器具支管，而排水系统则远远复杂于给水系统，在排水系统施工中，会用到大口径钢管，且钢管的埋填深度较大，为了确保埋填管道的稳定性，一般情况下会使用碎石、混凝土地基来取代自然地基。由于钢管的直径较大，埋填的深度较深，在土层开挖之后需要对钢管做支护系统[7]。倘若未达到地下水的高度，此时则需要开展降排水工作，如此一来，排水工程工序流程的复杂程度和繁琐度远远高于给水工程。而非开挖技术则可以适当简化施工流程，在一定条件下还能减少支护处理，使给排水工程的施工效率大幅度提升。

3.3 节省施工时间

在市政给排水工程中使用传统的挖槽技术，由于该技术的施工流程复杂，开挖范围广，作业量大，需要消耗大量的时间成本，稍有不慎便有可能对底下建筑结构造成破坏。通常情况下给排水管道是敷设在道路下方的，使用传统的方式需要临时封闭管道沿线的道路，影响了交通系统的通行，对人们的日常工作和生活带来不便。一旦管道出现问题，在抢修过程中定点难度较大，而且还会消耗更多的人力成本和时间成本。而非开挖技术的应用则可以大大节省施工时间，最大限度降低施工对管道沿线居民的负面影响。

3.4 降低管道置换难度

随着我国城市化进程的有序推进，城市的基础设施建设质量越来越高。由于市政给排水系统使用时间过长，难免会存在需要置换管道的情况。一般而言更换城市管道的主要方法是爆管法或破管顶进法两种，通过非开挖技术的应用可以大大降低管道置换难度。爆管法是指运用爆管工具将旧管破坏成若干个碎片，而后将旧管碎片挤入土层，最后拉入现管，达到置换管道的目的。该方法的优点是可以同时完成旧管的拆除和新管的安装，整个施工过程不需要耗费大量的时间，对地面的影响相对而言较小。而破管顶进法则是运用水平钻机来削碎旧管及周围的坚硬土层，形成一个孔洞，并在孔洞内顶进新的管道，实现管线置换的目的。该方法适用于原始管道土层地质条件较坚硬、旧管破碎后较难外挤的施工场景。

3.5 提高施工安全性

在市政给排水系统使用中应用非开挖技术可以大大提升其使用安全性。由于传统的开挖方式需要挖掘的面积较广，且管道埋填的深度较大，一旦没有做好支护工作，极容易出现塌方问题，严重威胁着施工人员的生命财产安全。而非开挖技术对地面的破坏较小，地下的安全性能也能得到保障，大大提升了施工人员施工的安全性。

4.非开挖技术在市政排水工程中应用要点

在市政给排水工程中应用非开挖技术有助于全面提升市政给排水工程的施工效率和质量。非开挖技术在市政给排水工程中的应用应当注意以下内容：

4.1 管道选材

管道材料多种多样，在应用非开挖技术时，需要选择最合适的管道材料，以免由于管道材料选择不当而影响了市政给排水工程的施工质量。在管道材料的选择上，应当根据市政给排水工程的标准和要求来选择，常用的管道材料包括但不仅限于陶土管、金属管道、塑料管道、钢筋混凝土管道等。

4.2 排水管道敷设

在市政给排水工程施工中，排水管道敷设是其中一项重要施工技术，其目标是完成排水管道张铺作业，使管道施工有序推进。在排水管道敷设中灵活运用非开挖技术，可以在不开挖路面的情况下完成管道铺设工作，大大提升排水管道敷设工作效率，降低施工成本。在排水管道敷设中运用非开挖技术的主要方法是顶管施工方法，该方法在施工成本、施工效率方面具有明显优势，对周围环境的影响更小。

顶管施工方法是指先建立基坑作业井，而后将基坑作业井视为顶管的施工位置。在顶管施工过程中，需要在作业井的两端分别预设进口和出口，而后使用千斤顶等工具开展管道顶管施工，当工具管抵达预定管道预埋位置后，把工具吊起，预埋管道便可进入作业坑内完成管道敷设工作。

在市政给排水管道施工中顶管施工技术的应用频率较高，该技术保障了管道敷设效果，有助于提升管道施工的效率和质量。

4.3 更换排水管道

在市政给排水工程中更换排水管道是其中一个重要工序，在更换排水管道施工中，使用排水管道更换技术可以全面保障管道施工的效率和质量。爆管法是非开挖管道更换技术中一种应用频率较高的方法，可以确保管道施工的合理性，该施工方法可以一次性直接去除旧水管并更换新水管，施工效率较高。在使用爆管法时，会使用管道扩张器将旧管道挤压涨破，并自外向内把旧管道破损后的碎屑推至管道周围，当管道破裂后，将新管道推送至原本需要更换的旧管道的位置，由此便完成了排水管道更换工序。在更换新的排水管道时，新管道的口径应为旧管道口径的1.5 倍。在市政给排水工程排水管道更换中采用爆管法，可以更好地掌握管道施工效果，使管道更换的质量更好，与传统的管道施工方式相比，工程量得到了大幅度的缩减。

4.4 排水管道维修

在市政给排水工程施工中，排水管道维修占据着重要位置，影响了城市的给排水系统，在排水管道维修中常用的方法有注浆法、套换法两种，以下是两种方法的简单介绍：

4.4.1 注浆法

注浆法通常运用在管道口径大于800mm 的维修场景内，通过注浆法可以对管道渗漏问题进行填补维修，在运用注浆法时，需要分析管道材料的差异性，根据管道材料来科学配置水泥砂浆材料，而后将配置的水泥砂浆材料预堵住管道口，实现良好的管道处理效果。

4.4.2 套换法

套换法涉及到的套环材质各不相同，有钢套环、不锈钢套环及PVC 套环等，使用套环可以大大提升管道的密封性能，使管道的质量满足使用标准和要求。在市政给排水工程中应用非开挖技术可以提升给排水工程的应用效果，相关人员应当对非开挖技术进行深入探究，从而确保非开挖技术的应用范围更广，应用效果更强。

5.非开挖技术在市政排水工程中的控制措施应用

5.1 管线轨迹的设计

排水管道与常规的管道不同，前者具有重力流特性，因此必须要控制好其坡度误差和高度误差，所以说，在排水管道拔管成孔中必须要控制好精度。为了确保施工导向精度，需要注意以下四点内容：第一，在管线轨迹设计中应当重视导向实施的科学性和可行性；第二，确保工作坑设置的合理性，按照标准控制好入土的标高和角度；第三，为了确保管线设计的科学性，需要准确转换管位深度，根据实际需求，可以按照0.5m/次的频率测量管位深度；第四，选择合适的时间进行测量，降低测量施工中外部因素的干扰，尽可能在车辆少和生产间歇内测量。

5.2 成孔质量控制

重力流排水管是具有一定坡度的直线段，与传统的管线相比，重力流排水管对误差的要求更高，且设计过程中没有曲线，其施工难度极高。为了满足施工要求，必须要控制成孔质量，一方面开发出合适的入出土工作井，并在适当的出土角度控制出土点；另一方面还需要将出入口附近的管道并联起来并顺直到检查井内，使管线段呈现出顺直且具有坡度的状态。

5.3 沉降预防

在市政给排水管道施工中经常出现沉降问题，这是因为回扩头的大小和质量不同，并且地下土层土质的差异性导致水管外侧出现缝隙，这种由于沉降而出现的缝隙远远大于常规的管道缝隙，尤其在埋填深度较浅的管道路段内更容易出现沉降问题。为了最大限度避免沉降问题的出现，在管道线路沿线区域应当做好沉降预防措施。

实践表明，在宽度小于2m 的管道路段中很少出现沉降问题，而埋填稍浅的局部地区会在施工完成后的2 个月内出现轻微的沉降问题。为了最大限度避免沉降问题的出现概率，在市政给排水工程施工中应当通过以下三种方法来有效规避沉降问题：第一，多次完成管道扩张，可以起到很好的支撑效果，这样的话，可以避免由于土体受扰而出现变形问题；第二，通过合适的管道管径刀头来降低管道间隙内的缝隙，从而避免沉降问题的出现；第三，对于软土层等容易出现沉降问题的路段实施补救措施，比如，在完成拉管后封堵好井端管外的缝隙内用注浆机灌注泥浆，降低路面沉降问题的出现概率。

5.4 非开挖技术目前在市政给排水工程中存在的困难

现阶段非开挖技术在我国已经得到了一定程度的发展，在市政给排水工程中的应用相对而言较为完善，但是在应用非开挖技术时，仍然存在诸多问题，这些问题不利于市政给排水工程技术的高质量发展。第一，在市政给排水工程施工过程中容易受到气候、水文等因素的干扰，此时检测出来的地下数据的精准性和完整度得不到保证。在新时代背景下，城市地下埋藏的管线众多，比如燃气管道、高压电线、轨道交通等，这些通信设备以及管线会对施工人员的信息检测工作造成干扰，从而影响市政给排水工程的有序推进，另外由于检测数据的完整度和精准性不够，也会对整体的施工进度和施工成本造成负面影响；第二，目前，非开挖技术尚且缺乏系统的理论基础，在不同的土壤环境下，其应用效果不同，无法运用该技术来解决实际施工问题，甚至还会对施工方案的实施造成负面影响。所以，施工人员必须要对非开挖技术在市政给排水工程中的应用进行深入探究和分析，发现问题，解决问题，全面提升非开挖技术的可行性和应用效果，推动市政给排水工程的稳定发展。

结语：

总而言之，随着我国建筑行业的发展，基建经验越来越丰富，非开挖技术在市政给排水工程中的应用优势得到了行业专家学者的认可。在可持续发展理念和环保意识的驱使下，全国各区域都相继出台了政策法规来规范施工开挖行为，为非开挖技术的推广和发展创造了便利条件。在市政给排水工程中使用非开挖技术可以最大限度避免施工对地面交通及人们生活环境的负面影响，还能降低工程量，提升管道置换效率，压缩施工成本，在城市建设中发挥着正面影响，推动了城市的可持续发展。