摘要：经济全球化的迅速发展，使得人们的生活水平质量不断提高，对于自身居住的环境也有了一定的追求。市政工程施工过程中，传统的开挖施工由于破坏了地面，容易造成交通堵塞、建筑垃圾、毁坏绿化等问题，影响到了居民的生活环境和日常出行。鉴于此问题带来的诸多不好影响，能保证不破坏原有路面和建筑物的非开挖技术走入人们的视野中，成为市政工程施工的新方法。与传统的开挖施工相比，非开挖技术具有不影响交通、社会效益高、工期短、成本低、应用范围广等优点。将非开挖技术运用到市政工程中，不但可以满足人们对于生活环境的需求也为良好的市政工程建设提供了良好的保证。
关键词：市政工程；非开挖；施工技术
1非开挖技术的发展
非开挖施工技术起源于 20 世纪 70 年代，1986 年世界非开挖协会在伦敦建立后，有 26 个和地区会员举办了20 多次专业展览在，非开挖技术是一种地下管道施工的技术革命，在各个国家的眼中都占据着重要的地位，凭借自身的技术特点和广阔的市场前景，逐渐发展成一个新兴的产业。开挖施工技术的发展实际可以分为三个阶段：（1）地下挖掘后再进行管道铺设。一般仅适用于短距离的工程，效率不高，而且安全性得不到好的保障；（2）常规钻、掘机械挖掘施工、铺设管道阶段。技术上有局限性，无法准确的控制管道铺设方向，如果铺设较长的管道会容易出现问题；（3）现代非开挖管道施工技术。该技术采用专属的施工设备和技术，具有施工效率高、工程质量好，工期时间短等特点。相较中国非开挖施工技术的应用和相关设备的开发落后一步。于 20 世纪后期引入的现代非开挖技术，尽管已经过几十年的发展，已经拥有了新的工业样机，建立了开发基地，拥有了自己的设备设计。但是与西方发达国家相比，还有很多问题。随着中国国民经济的高速发展和对环境保护意识的逐步加强，对道路挖掘进行管道施工引起的社会问题，交通问题和环境污染问题已引起我国越来越多的关注，在进入 21 世纪以来，非开挖工程量和设备的投入数量以每年40％的速度增加，中国的市政工程建设正在进入到一个飞速发展阶段，而市政工程离不开地下管道的建设，所以我国非开挖技术的应用具有一个良好的社会环境，其产生的经济效益和社会效益都将是巨大的。
2 非开挖技术的优势
（1）良好的社会效益。通过使用先进的技术和设备，不对地面造成破坏，这样避免对地面的交通造成阻碍，确保了人们的正常出行，减少了可能会造成的社会问题，它还保护了植被和环境，保障社会生活和谐和生产秩序稳定；（2）良好的经济效益。因为非开挖技术的使用可以不对地面进行挖掘，所以可以节约施工完成后对地面和植被的恢复成本，与此同时，对周围居民生活环境的影响也降到最低，间接经济效益得到保证。总的来说，非开挖技术在经济开发中的应用可以起到提高总体水平和效益最大化的作用[4]；（3）施工时间短效率高。相比较而言，由于进行地下施工，避免了修复开挖地面和恢复植被工作，节约了时间，有效避免了对其他市政管道设施可能造成的破坏，提高了市政工程的工作效率，同时也减少了工程前期和后期辅助工作的劳动成本；（4）广泛的应用前景。非开挖技术不仅可以应用在传统开挖技术应用的场所，对于不适宜传统开挖技术使用的场所，非开挖技术也能良好的解决可能遇到的技术问题，确保项目的顺利完成。
3管线施工中对非开挖技术的应用
3.1顶管法
该方法使用过程中仅需在地面进行工作坑开挖，然后使用顶管机即可完成施工。其中，顶管机主要由以下部分组成：切削部分、出渣部分、顶进部分、导向部分与控制系统。在施工中，切削产生的土通过螺旋钻杆进入坑底，也可用膨润土进行搅拌，形成泥浆，再通过管道排放。后者能为工作面提供压力，使工作面保持稳定。由导向系统对顶管机所在位置与方向进行连续监测，并对偏斜参数进行准确测量，再通过对纠偏系统的操作实现纠偏。实际施工精度主要受操作人员因素影响。通常需要将垂直与水平两个方向的实际偏差限制在±25mm之内，比传统方法有较高精度，并且管道受到的外力也更加均匀。该方法几乎能在所有类型的土质地层中使用，但不能有地下水。适用管径在100～1000mm范围内，有效施工长度在30～500m范围内。主要优势为：对地表造成的干扰相对较小；如果埋深较大，则成本低于传统施工方法；精度较高；适用范围广泛。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但也存在以下缺点和不足：开工前必须进行详细到位的勘察工作；如遇较大障碍，则会对施工造成直接影响，使施工无法完成；设备投入较大，若工作量较少，则会增加成本；对设备的操作人员有很高要求。
3.2水平定向钻进
导向功能的钻头，在地表成10°～15°开始钻入，以此形成先导孔，其孔径为900mm。钻进时，由于钻杆和孔壁会产生很大摩阻力，所以要用套洗钻进的方法，即在导向钻杆端部套上套洗钻杆，其直径一般为125mm。交替进行导向钻进与套洗钻进，到目标点为止。然后拆除套洗钻头与导向钻杆，更换扩孔钻头通过回拉实现扩孔。在扩孔的过程中，应通入泥浆进行排屑，同时保证孔壁稳定性。以新铺管的管径为依据，确定扩孔的次数。在最后一次扩孔的过程中，将新管接于钻头后，在扩孔的同时使新管进入孔中。施工中，对钻孔轨迹进行监测与调整控制是关键环节，现在主要通过随钻测量确定工具面向角、钻孔方位角及钻孔顶角，再由弯接头对钻进的方向进行控制。从理论上讲该方法能在所有地层环境中使用，在跨越大型障碍物的新管铺设工程中最为常用，其适用管径在300～1500mm范围内，有效施工长度在100～1500mm范围内。主要优势为：成型速度快；能对方向进行控制，精度易于保证。但也存在以下缺点和不足：当地层为卵砾石与非粘性土时，施工难度较大；开工前必须仔细勘查场地。
3.3导向钻进
使用具有导向功能的钻机及挤压式钻头实施钻进，其成孔方式主要有湿式成孔与干式成孔。利用斜面钻头对钻进的方向进行控制。如果对钻杆进行同时给进与回转，则斜面将丧失方向性，即进行保直钻进；如果仅对钻杆进行给进，则斜面上的反力将改变钻头旋转方向，即进行造斜钻进。此外，在钻头中装有发射器，能通过与接收器的配合对钻孔轨迹进行监测。该方法在小径管的开挖施工中应用较多，适用管径在50～350mm范围内，有效施工长度在20～400m。要注意的是，该方法不得在砾石层与砂层中使用，因为深度将受到明显的限制，通常深度不能超过10m。
3.4螺旋钻进
利用回转运动的切削头对土层进行切削，再用螺旋钻杆向坑内不断排土，待铺设的钢套管在螺旋钻杆外，开始进行向前不断顶进。完工后，切削头可通过指定工作坑来回收。该方法适用管材为钢套管，可在其中进行其它类型管线的铺设。在硬度为软到中的土层中使用。其适用管径在100～1500mm范围内，有效施工长度在20～100m范围内。由于施工中无法对方向进行有效控制，所以其精度有限，并且在极软土与卵砾石层中施工难度较大。
3.5冲击矛法
施工过程中，在工作坑内使冲击矛出发，经冲击排土后得到管道孔，冲击矛和新管同时进孔，也可在成孔后进行扩孔入孔。该方法的使用在目前十分普遍，尤其是分支管线新铺。其适用土层为无水均质土。适用管径在30～250mm范围内，有效施工长度在20~100m范围内。虽然该方法实际应用较多，但其存在以下缺点：当土质不均时，将使孔位发生较大偏离；无法对方向进行控制，施工精度一般；在特殊地层中无法使用。
3.6夯管法
是指利用夯锤沿设计线路将钢管打入到地层中。如果钢管的直径相对较小，则可采用闭口套管。而直径较大的钢管，需使用开口形式的套管，完工后，用高压水进行排土。该方法可在没有大块卵石的多种地层中使用，在含水地层中也可进行施工。
结束语
综上所述，对市政管线施工和管幕法施工中的非开挖技术具体应用进行分析。实践表明，通过对非开挖技术的合理应用，不仅能达到预期的施工效果，而且还能减少对地表造成的破坏，缩短工期，是一种值得在市政工程领域大规模推广应用的技术方法。
参考文献:
[1] 李冉，朱丽珊，章广斌.非开挖定向钻牵引技术在市政工程中的应用[J].青岛理工大学学报，2010，31（6）：103-106.
[2] 胡光岩.非开挖技术在市政供水管道工程中的应用及技术研究[J].中国建筑金属结构，2013（2）：60+69.
论文作者:丛日旭
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
标签：技术论文; 非开挖论文; 钻杆论文; 范围内论文; 钻头论文; 方法论文; 管道论文; 《基层建设》2019年第7期论文;