摘要：为保证城市生活的有序进行，在给排水管道施工中，非开挖管道施工技术得到的应用更广泛。本文对市政给排水管道施工中的非开挖施工技术和运用进行讨论，对拉管施工技术做了阐述，对于进一步推动给排水管道的非开挖施工应用具有一定的借鉴意义。
关键词：市政给排水；非开挖施工；拉管施工技术
随着经济的不断发展与进步，我国城市市政建设工程也越来越多。在当今市政建设的过程中，给排水管道施工是非常重要的一个组成部分，而传统的挖槽埋管地下管线施工技术由于对地面交通影响较大，使本来就拥挤繁忙的城市交通和市民出行如同雪上加霜，这已经成了一个迫切解决的问题。
1.工程概况
某工业区的环境综合整治项目涉及30多家企业，约2.8km长的生活污水、生产废水管网及纳入城市给排水管网的部分支管管网改造。为了最大程度地减少对企业的道路影响，厂区内外的污水纳管工程广泛使用了非开挖拉管技术，避免了因拆迁、断路而所需的手续办理；并且施工周期很短，不破坏现况管线，取得了显著的经济效益和社会效益[1]。
2.拉管施工技术特点
非开挖拉管技术具有如下特点：
（1）综合造价低。拉管施工工艺能降低大量成本，造价降低。
（2）施工工期短。非开挖拉管施工工艺无须拆迁，可连续施工，受季节变化的影响小；占用施工场地极小，减少或杜绝了地表交通、人群干扰，从而加速了施工进度。
（3）环保。噪声污染及振动低，地下施工无粉尘，不破坏周边环境，非开挖从一定程度上减少了建筑垃圾的数量，而且地表完好，因此不阻断交通，方便居民出行。
（4）施工难度低。拉管施工工艺使明开槽施工难以逾越的障碍变得简单；无须破除原路面，不阻断交通；能轻松避让地下管线及地表构筑物，可穿越河流、铁路等，且不影响其使用功能。
拉管施工法使明开槽施工难以逾越的障碍变得简单，并且在造价、施工速度、环境保护等方面有着非常明显的优势。
3.拉管主要施工工艺
非开挖技术是指通过导向、定向钻进等手段，在地表极小部分开挖的情况下（一般指入口和出口小面积开挖），敷设、更换和修复各种地下管线，对地表干扰小的施工新技术。拉管施工技术是非开挖技术中的一种，主要施工工艺有导向钻进、回拉扩孔、热熔焊接、管线回拉[2]。
3.1导向钻进
拉管工艺成败的关键是导向钻孔的好坏。导向钻头可比喻为一只导向的眼睛，关键的问题是如何运用这只眼睛为施工服务。
3.1.1工艺流程
将探测仪的探头置于导向钻头上，测试探头反射信号是否正常，再将导向钻头钻入土中，通过给进和钻进过程直到接收井。在导向钻孔过程中，技术人员根据所测获数据，判断钻孔位置是否偏差，再指示钻机操作人员进行调整。
3.1.2注意问题
（1）施工前须对导向仪进行校准，严格按照导向孔轨迹预布控制桩。
（2）为使钻机操作人员能更好地控制导向钻头的空间走向，需严格控制导向仪的校核频率。
（3）施工过程中须避开信号干扰强的地段，如交通信号线路、有线电视；在附近使用相同频率的其他信号源也可能会干扰远程显示器的操作。对于一般性的干扰地段，应采取屏蔽等措施；对于强烈的干扰地段，需应用地磁导向仪。
（4）钻机操作人员应依据地层的转变和深度的变化调整钻进参数。由于导向钻进过程中，现场的地下状况有许多的不可预见性，如未探明的地下管线、不可逾越的障碍物等，因此钻机操作人员务必集中精力，密切注视钻进数据，发现异常需立即停机，查明原因，待采取解决方案后方可开工。
（5）导向孔完成后须对工作坑出入口标高和方位进行复核，以确保按设计轴线成孔[1]。
3.2回拉扩孔
3.2.1工艺流程
导向钻进结束后，卸下传感器，换成规定尺寸的钻头，拉管机对钻头施以旋转拉力，拖动钻头沿着导向轨迹进行修边扩孔，在钻机对面的出口处将回扩钻头连接于钻杆上，再回拉回扩，在其后不断地加接钻杆，如此反复，最终将钻孔扩大到适合铺设管道的孔径。
3.2.2注意问题
（1）严格按照扩孔级别进行扩孔，禁止越级扩孔。逐级扩孔应尽可能减少对土体的扰动，这对于防止管线的沉降起到巨大作用。
（2）扩孔孔径要严格控制在设计管径的1.2～1.5倍之间。若孔径大于1.5倍，容易发生塌孔事故，且增加注浆工程量，增加施工成本，甚至还会影响管道的高程。若孔径小于1.2倍，拉管过程中泥浆不易排出，在拉管施工时容易发生抱管的事故，严重时导致工程失败。
（3）在钻进回扩过程中，机械操作人员若发现轴线角度、扭矩、顶拉力等异常情形，应立刻停止施工，查明原因，待采取相应措施后再继续施工。
3.3泥浆护壁
无论是导向钻进还是扩孔、铺管，泥浆的作用都极为重要，泥浆使用的好坏，几乎能左右整个工程的成败。泥浆具有吸附、凝聚和悬浮的特性。拉管施工过程中，泥浆能迅速流动，减小拖管回拖阻力，起到润滑及清除孔中钻屑的作用。同时泥浆能吸附在刚成形的孔壁，并迅速凝结，形成较坚固的护壁，防止泥土、沙石塌落，堵塞孔洞，出现事故。
3.3.1工艺流程
施工中，将水、膨润土、聚合物等加入混合仓，进行充分搅拌形成钻液，再由钻液泵将钻液通过中空钻杆输送至孔底钻头，并与孔中钻屑混合形成泥浆。在泥浆搅拌机内搅拌成糊状，用高压注浆机在第二次扩孔时一并注入，形成泥浆套[3]。
3.3.2注意问题
（1）根据地质情况的变化应及时调整泥浆配合比，在同一施工段可注入不同种类的泥浆。在粘土层中施工，应选用清水泥浆：水75%+膨润土24%+钻液宝1%。在粘性土层、老黄土层中施工，应选用碱水泥浆：膨润土22%+钻液宝1%+水75%+工业纯碱2%。
（2）泥浆使用过程中，不可中断泥浆的注入，保持在整个钻进过程中有“返浆”。泥浆在土层中容易流失，而泥浆流失后，孔中缺少泥浆，钻杆及管线与孔壁间的摩擦力增大，导致管线回拖力增加，加重钻机负荷，甚至出现塌孔等事故。
（3）对于有可能发生管线下沉的地段，短距离拉管工艺可采用随管注浆，避免管线下沉情形的发生。
（4）泥浆的清理要规范。应临时搭建一个泥浆处理池，不可随意排放；要依据工程实际，有选择地进行人工清理或机械抽除。人工清理外弃泥浆量较少，但费时费力；机械清理因抽取时需注水使泥浆变稀，增大泥浆外弃量，对于缺少泥浆排放场地的工程不宜采用。
3.4热熔焊接
热熔焊接是一种用化学反应作为热源的焊接方法，其化学反应速度特别快，仅几秒钟就可完成焊接。本工程选用的管材为PE管，PE管线具有易施工、速度快、耐腐蚀、无污染、使用寿命长等特点，是拉管工艺中最常用也是最为理想的管材[4]。
3.4.1工艺流程
将管固定在热熔机上，管头齐平且管头削切干净后，对管头两端用加热板加热。当温度达到210℃左右时，抽出加热板，端口接触，恒压稳定，直至焊口冷却。
3.4.2注意问题
（1）热熔对接时密切控制温度、时间和压力3个因素，防止焊口处出现拉断事故。
（2）寒冷或大风天气进行操作时应采取保护措施，雨天严禁操作。
（3）焊接结束后，检查焊口质量。
3.5管线回拉
3.5.1工艺流程
扩孔结束后，在钻杆末端接上回扩器，其后连接分动器和锥形铁头进行接管，钻机操作人员对管道进行回拉（图1）。
图1管线回拉
3.5.2注意问题
（1）操作人员应平稳牵引管线，切不可生拉硬拽。
（2）管材尽可能一次性拖入孔洞中，回拖过程中，除发生不可抗力外，严禁中途停机，以减小回拖的阻力以及泥浆、钻液流失与浪费。
（3）管线回拖时要做好管线的保护工作，尤其要避免非金属管线损伤。
4.拉管工艺质量控制
拉管工艺能否应用于排水工程中，关键在于施工过程中能否将成孔的坡度和标高控制在一定范围内[4]。
（1）前期准备阶段。应严格控制工作坑间距，依据管线的设计标高，开挖相应深度的工作坑，以便以较小的坡度控制出入土点。
（2）导向钻进阶段。务必做到勤于复测，实时调节导向钻头，保证成孔的空间位置。务必减少其他信号干扰，可采取夜间施工或采取其他防干扰措施。
（3）回拉扩孔阶段。必须分级扩孔，减少对土体的扰动，防止管线发生沉降。
5.拉管工艺的局限性
5.1期待解决的问题
（1）砂石基层施工难度大。由于砂石影响，导向钻头钻进异常困难，而且精度差；即使导向成功，砂石类土没有可塑性，扩孔施工时，钻孔易塌陷，甚至不成孔。
（2）难以逾越坚硬障碍物。在导向钻进和扩孔施工中，遇到地下比较坚硬的障碍物时，导向钻进和扩孔根本过不去，导致最终失败。
5.2在给排水管线施工中的特殊性
（1）非开挖导向轨迹的设计因施工工艺的特点，不可避免地需采用曲线段，而重力流给排水需要的是带有一定坡度的斜线段，因此管线的坡度不易控制。
（2）在整个施工过程中，尤其是在回拉扩孔阶段，受钻头自重的影响，将不可避免地导致导向轨迹的弯曲程度加深。
（3）注浆加固的牢固性堪忧，管线最终的标高位置不易控制。
（4）其他一些不可预知的因素，如地下地质状况不明等，对成孔质量将造成巨大影响。
6.结语
综上所述，给排水管道施工作为市政道路施工的重要组成部分，其施工技术水平的高低将直接影响到工程建设的社会效益。近年来，越来越多的非开挖施工技术得到了应用，随着实际施工经验的增长，其施工技术和工艺将得到不断的优化和提高，在市政工程中发挥更大的作用。
参考文献：
[1]焦丽娟.非开挖技术在市政给排水管道的应用及研究[J].科学技术创新，2016（9）：220-220.
[2]郭一光.非开挖技术在市政给水管道施工中的应用[J].城市建筑，2015（33）：254-254.
[3]方炳东，王雪荣.非开挖技术在市政给排水管道建设中的应用[J].科技致富向导，2011（14）.
[4]张富海，郑真真.浅析非开挖技术在市政给水管道施工中的应用[J].山东工业技术，2015（3）：139-139.
论文作者:钟志坚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/23
标签：泥浆论文; 管线论文; 导向论文; 钻头论文; 拉管论文; 管道论文; 给排水论文; 《基层建设》2018年第18期论文;