关键词：非开挖技术；管线；修复
非开挖管线技术以其突出的优点，现已成为城市现代化进程中的一项关键技术。在日益注重环保的今天，将城市相关基础设施建造于地下，己成为城市建设发展的必然趋势，而首当其冲的是城市各类管网的地下化和城市交通的立体化，因此，非开挖技术发展前景广阔。但另一方面，非开挖技术也存在一些缺点。
1.非开挖技术概述
在市政排水工程中必须因地制宜，充分利用非开挖技术的各种优点，克服缺点，综合考虑各因素，如此才能很好地利用。国外利用非开挖技术铺设地下管线已有百余年历史，我国的非开挖铺管技术发展起步相对较晚，1978年首次引进水平螺旋钻，1985年引进了首台HDD钻机及气动矛、夯管锤。1990年以后，我国开始自主研发HDD钻机及气动矛、夯管锤，并在市政工程中大力推广应用。近年来，由于受交通条件的制约，以及新材料、新工艺的引进，我国非开挖技术也有了飞速发展。非开挖施工方法很多，目前仍在不断增加，按其用途可分为管线铺设、管线更换和管线修复三大类：1）管线铺设：根据施工的管径分2类：管径>900mm的可进入管线铺设方法：顶管施工法、隧道施工法等；管径<900mm的不进入管线铺设方法主要有：水平钻进法、水平定向钻进法、冲击矛法、夯管法、水平螺旋钻进法等。2）管线更换：有吃管法、爆管法等。3）管线修复：有内衬法和局部修复两种。
2.非开挖技术的分类及应用
非开挖地下管线施工技术可分为：非开挖铺设新管线、旧管的原位更换和修复破坏的旧管道三种基本类型。从设计角度来说，非开挖铺设新管线较为常见且常用，目前铺设排水管道非开挖技术主要分为定向钻法，顶管法和盾构法三种。
由于设计管径大小的不同及地质情况的不同，在使用哪一种非开挖技术埋管上也是需要做综合性的比较最终确定经济且合理的方式指导进一步的施工，由此对该三种非开挖技术做一个综合性分析:
可以看出，管径小于800mm时，可以采用水平定向钻或者顶管两种施工方式，但从造价及占地等方面来说，水平定向钻较为有优势，因此在设计过程中，埋深不是太深的小管径来说多半会选择水平定向钻这一种非开挖方式。
3.市政排水工程非开挖技术的应用
3.1施工准备
管材选择。所选PE管需满足如下要求：管材的强度及环刚度必须满足施工及使用阶段的荷载要求。管材质量应符合现行国家标准或行业标准，使用寿命不得低于50a。质量密度，短期弹性模量MPa，抗拉强度标准值不小于20.7MPa，抗拉强度设计值不小于16.0MPa，环向弯曲刚度不小于，管材允许的拖拉应力按12MPa控制。管材的外观颜色一致，内外壁光滑平整，无划伤、毛刺等缺陷；接管前端面平整且与管中心轴线垂直，长度方向不得有明显弯曲；内径必须满足设计管径要求。
钻机配备。本次工程采用STD-320型水平定向钻机进行施工，其性能参数如下：额定扭矩11000N・m；入土角调整范围0～15°；最大回拖管径1000mm；最大穿越距离：1500m；最大推拉力3200kN；钻机结构形式为履带式；控向仪及方式为进口向导五无线导航探测仪。
选择管道焊接场地。近管道全线中间的一个钻杆出土点有块较大的闲置空地，将其按市安全文明施工规范要求用彩钢瓦围档作为管道焊接场地。
施工临时用电。用30kW柴油发电机组在施工现场发电。
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3.2管道修复技术
管道修复是指，对破损，泄漏的输送管道采取各种技术使其恢复正常的使用功能，其修复包括外防腐层修复与内修复两中技术：对于内外防腐修复是指，对于管道外防腐层进行外防腐层检测与评估然后再根据评估报告进行修复；内修复技术难度比较大，一般有软管翻转法内衬技术：是把带防渗膜的纤维软管经树脂充分浸渍后，采用气压或水压使之翻转紧贴在旧管道内壁上，热固成型后形成光滑的内衬玻璃钢管，从而完成对旧管道的修复。
3.2.1复合软管翻转内衬
复合软管翻转内衬是采用水压或气压将柔韧的内衬材料翻转进入管道的内壁，然后在热水或蒸汽的作用下，使内衬材料固化形成坚硬的管道内壁。该法的优点是：施工交通影响小，速度快，不受管道曲率半径的限制。能解决老管道局部渗漏，防止因管道锈蚀对水质的污染，延长管道的使用寿命。该技术在上海浦东环龙路DN500自来水旧管网改造中得到应用，并取得良好的效果。
3.2.2PE管缩颈或压U内衬
该技术是利用PE材料具有恢复“记忆”的特性，将PE采用缩颈或压U型的方法穿入旧管中，经气压或自然恢复使PE管紧贴在旧管壁上，从而达到旧管内衬修复的目的此法的优点是：适用范围广施工速度快，一次修复距离长，能解决老管道局部渗漏，防止因管道锈蚀对水质的污染，延长管道的使用寿命2006年上海自来水特种工程有限公司与山东邦柯林瑞尔管道工程有限公司合作，在上海松江区场西路自来水管道修复中成功采用了该技术，并取得较好的效果。
3.2.3高压射水清洗
输水管产生积垢的原因很多，金属管线清垢的方法很多，应根据积垢的性质来选择。对于松软的积垢，可提高流速进行冲洗，冲洗时的流速比平时流速提高3-5倍，其压力应控制在允许范围之内。而高压射水是指高压清洗车的喷头能够进入管道内部喷射出高压射水流，强力的射水流能够将管道内的结垢、沉积物冲刷干净，使管道恢复正常运行冲洗工作应经常进行，以免结垢变硬后难以用水冲去。
管线更换
3.2.4爆管法（胀管法）
爆管法是在世界范围内使用最广的一种非开挖管道更换工艺，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通过管道并将管道破裂，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。大部分的管道安装都是采用拉力的方法铺设的。
爆管法管道更换工艺根据爆管头的爆管方式的不同可以分为：气动冲击爆管、液压爆管和静拉力爆管。气动冲击爆管工艺所采用的爆管头是靠里面的气动冲击锤在压缩空气作用下产生冲击力进行爆管；液压爆管工艺首先将爆管头插入到需要替换的管道中，然后通过液压使爆管头有规律的张缩来爆裂管道，静拉力爆管工艺是靠拉力来使爆管头通过挤压破碎管道的。
爆管法可使管道的过流能力不变或增大，施工效率高，成本低。但施工中要注意旧管破碎下来的碎片可能会对新管造成破坏。
3.2.5吃管法
在微型隧道掘进方法中有一种变通方法叫“吃管法”，即原位管线替换法，吃管法是以专门的隧道掘进机，以旧管为导向，将旧管破碎，形成更大的孔，同时顶入直径更大的管道。该技术能增大管道的过流能力，主要主要用于更换埋深较大（大于4m）的非加筋污水管道。
4.结语
随着城市的发展，城市地下管网的建设越来越受到人们的关注与重视，非开挖技术的应用不但解决了管道埋设施工、破坏建构筑物、阻碍交通等的一些难题，更是在穿越铁路、公路、河流等障碍物时体现出了一定的优势，这将使其在市政给排水设计中获得广泛的应用。
参考文献：
[1] 叶建良，蒋国盛，窦斌.非开挖铺设地下管线施工技术与实践[M].武汉：中国地质大学出版社，2015，17(8):24-27.
[2] 张慧峰；非开挖技术在市政工程中的应用[A]. 建筑学研究前言.2016，22(2):69-70.
论文作者:林贵宣
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/6
标签：管道论文; 管线论文; 技术论文; 非开挖论文; 内衬论文; 方法论文; 钻机论文; 《防护工程》2018年第17期论文;