王晓辉
深圳市华西安装工程有限公司
摘要：现在给水管道中常用的非开挖施工方式主要有两种：一种是顶套管的施工方式；一种改变原设计管道的材质，用拉管方式施工。本就两种施工方法在某道路管道给水工程实例中进行了比较，根据实际情况确定了切实可行的施工方式。
关键词：非开挖施工方式；顶管；拉管；钻导向孔
1.工程概况
A道路是城区北部的一条主要交通干线，该道路给水管道工程位于该城区甲镇境内，甲道路路中北侧。给水管道由东向西铺设，起点为甲镇工业区园盈路与A道路路口西侧，终点为B路与A道路路口西侧，给水管道在园盈路至C路段位于路中向北20m处，在路北侧绿化带内；在C路至B路段位于路中向北12.5m处，在非机动车道内。工程途经华威家具厂厂区门口、C路、甲河和B路。C路以西在甲道路北侧非机动车道内施工，C路以东在路北侧绿化带内施工。管线全长3.4km，施工图设计时管材为全部为K9级球墨铸铁管，主管管径为DN400mm。
因施工中部分路口及河道不能明开施工，需对非开挖方式进行分析、比较，确定试合本工程的施工特点的施工方式。确保工程顺利竣工。
2.施工中所发现的问题
家具厂门口和C路不充许破路施工，家具厂大门口除了正门主路以外还包括停车场，防碍管线施工部分的硬路长度为57m。经多次协商后，仍坚持不能破路施工。C路为城区西部的一条主要交通干线，路面宽度20m，因车流量较大，故路政部门亦坚持只支持非开挖方式施工。甲河常年有水且在施工雨季施工，如按明开方法施工则导流面积太大，施工现场场地狭小，不能建导流管涵施工。
3.非开挖施工方式的分析
目前，非开挖施工方式主要有顶管、盾构、浅埋暗挖、定向钻拉管及夯管等施工方式。本工程主管道为DN400mm，因管径较小不适合使用盾构和浅埋暗挖的施工方式。夯管在高程和平面位置精度方面不易掌控，对地下障碍物复杂等要求精度较高时不能采用。现在小口径给水管道中常用的非开挖施工方式主要有两种：一种是顶套管的施工方式；一种是改变原设计管道的材质，用定向钻拉管方式施工。
3.1施工方式的比选
（1）定向钻拉管施工
定向钻拉管施工是确定入土点、出土点和钻进轨迹后，再用扩孔器将孔扩大至所需直径，然后将在地面上安装合格的管材一次性拖入完
（2）确定管材和管径
定向钻拉管施工的管道接口需采用焊接或热熔连接的方式，只有这样才能保证在拉拖的过程中接口不会开裂。给水管道一般采用钢管或PE管施工。现就以DN400mm 为例对管材和再防腐情况做一下比较，如表1所示：
因钢管的外防腐在拖拉过程中可能被破坏，存在一定的风险，再修复较困难，所以在拉管施工时一般采用PE管，本工程中规格为De450mm管。
（3）拉管施工工艺的主要过程
地质核察—穿越曲线设计计划—测量入地方位角—钻机就位—钻导向孔—预扩孔及磨孔—拖管—环境保护—恢复地貌
a.钻导向孔
确定好线位后开始钻导向孔，导向孔完成后，经施工负责人检查合格后方可进行预扩孔。
b.预扩孔及磨孔
扩孔时边钻孔边打入泥浆，视旋转压力及回拉压力逐渐加大扩孔级别扩孔完毕后，采用D600mm磨孔机磨孔1～2遍，根据回拖、旋转压力而定。
c.拖管
拖管采用专门的回拖器，同时采用边打泥浆边旋转回拖的方法，将焊接完成的管道由钻杆出土点拖至钻机一侧。
d.施工完毕后清理现场，恢复地貌
（4）顶管施工
顶管施工作业在工作坑内进行，操作坑内顶进后背采用钢梁、枕木结合的方式，油压千斤顶产生动力，后背提供反作用力，推动砼管向土体切入，管内的土由机械或人工取出后提升至地面，边出土边顶进，顶入土内不大于1/2根时接另一根，直至顶入长度过到设计要求。
a.顶管施工的基本数据
顶管施工中需先确定顶管的管径，本工程中给水管径为DN400mm，参照施工规范，选用1200mm钢筋混凝土管做做为顶管管材。因本工程中管径较小，可采用手掘式方式施工。
①顶进方法与作业坑的尺寸
顶进方法采用油压千斤顶对砼管进行吃土顶进。作业坑的尺寸
作业坑的长度：1.8倍砼管长+千斤顶长度+后背、横梁
A=1.8×3+0.8+1.2=7.4m（管长一般为3m）
作业坑的宽度：管外径+1m×2
作业坑的深度：地面高程-管底设计高+0.2m
工作坑位置根据现场实际情况选定，一般采用直槽式开挖，四周设挡土板、钢管支撑连接。
②后背最大顶力的计算
根据桥涵工程施工手册测试计算，顶进的最大顶力，是构件的重量乘以摩擦系数2.5～3为最大顶力；
Nmax=砼管重量（根）/每根长度×总长度×（2.5～3）
后背宽度：管外径+0.8倍管径×2
后背高度：管外径+0.8倍管径
b.后背、滑道、基础及支撑的施工方法
①后背的施工方法
顶力中心在砼管管径的2/3处，钢桩后背采用3.0m工字钢不少于6根，中间主力顶位中心处加6根50型钢轨。钢梁后面以油枕作持力层支撑。
②滑道作法
滑道的宽度以计算尺寸而定，滑道枕木距砼管下皮为30mm，滑道作法采用2根5m导轨铺设，为防砼管倾斜，做3～4个定位钢卡。
③基础的施工方法
为满足基础的稳定性，保证工程质量，可采用砼刚性基础。但工期占用较长，因而采用50cm厚碎石垫层作基础，碎石上面铺设油枕，枕木间距不大于1 m，以增加基础的稳定性，基本能满足施工。
c.顶进与放管
①砼管的顶进采用320t千斤顶一台套。
②砼管接口：外口采用橡胶密封胶圈，内口膨胀水泥砸实、抹平。
③放管采用16t汽吊，为防止放管时管口损坏，放管时用橡胶垫保护。为防止顶进过程中砼管损坏，两根砼管应放平对齐。
d.施工技术与安全质量措施
①施工技术措施
施工中采取24小时连续作业，中间停镐时间不得大于6小时，如因设备发生问题，即时汇报，并更换备用设备，否则，因停镐时间过长，顶进将不能启动。
②质量保证措施
施工人员进行质量教育，使大家认识到工程难度和高精度要求，提高质量意识。做好技术交底，使操作者做到心中有数，防患于未然，领导和技术人员亲临现场，随时处理一些技术问题。做好数据记录及交接班记录。
e.安全技术措施
严格执行安全操作规程及安全制度。坚持班前教育，强化安全意识。设备吊装搬迁必须有专人负责。
3.2顶管施工与拉管施工工艺特点
（1）长度分析
顶管所需长度与不能明开施工的长度基本一致，只需满足安全施工要求；拉管施工中间段满足不能明开段长度，前后还需增加入土和出土长度。以3m深，De450mm管道为例，入土点一侧需要加20m，出土侧需要加40m长度。
（2）管理和维护
因顶管施工有套管保护，被其它施工单位损坏的可能性很小，即使内部管材出现问题，也可以将管材取出后重新铺设。同时原来非开挖地段在维修时不需要开挖。定向钻拉管施工直接将所用PE管做为管材使用，可能被其它施工单位损坏。一但破坏，因埋深较深，不方便维修，同时还需明开施工。
4.各节点具体施工方案分析
4.1家具厂门口
给水管所穿位置位于大门口停车场处，硬化路面顺管道长度量57m。因路面长度较小，且无地下障碍物，选用顶管施工方式，顶管长度为60m。此地选用定向钻拉管长度，拉管长度为60+20+40=120（m）；
4.2 C路
C路为连接城区西部的一条主要交通干线，经公路局确认，不能断路施工，只可采用非开挖方式施工。施工前对顶管位置进行了分析，因路下管线较多，顶管施工埋深太大，实际施工时还需降水施工。故施工中采用避开管线，调整路由绕行的方式施工。
4.3家具厂门口和C路口施工的费用分析
分别家具厂门口和C路不能明开施工为例，进行一下费用分析：家具厂门口非开挖施工，顶管长度60m，定向钻拉管长度为60+20+40=120（m）；按120m长给水管道进行施工费用比较，则明开时使用120m长球墨铸铁管；顶管时钢筋混凝土管长度为60m，球墨铸铁管长度为120m；拉管时使用PE管长度为120m。
C路非开挖施工，顶管长度27m，所需拉管长度为27+20+40=87（m）；按87m长给水管道进行施工费用比较，则明开时使用87m长球墨铸铁管；顶管时钢筋混凝土管长度为27m，球墨铸铁管长度为87m；拉管时使用PE管长度为87m。
根据表4-1所示，在家具厂门口时顶管施工费用略低于定向钻拉管施工，在C路路口施工时顶管施工费用明显低于定向钻拉管施工。这说明只有在较长的管道中，拉管施工在费用上才有一定优势。根据表4-1所示，在家具厂门口时顶管施工费用略低于定向钻拉管施工，在C路路口施工时顶管施工费用明显低于定向钻拉管施工。这说明只有在较长的管道中，拉管施工在费用上才有一定优势。
4.4甲河
因过河时管道不能在桥下方通过，在桥区段向北侧让开桥墩3m，而河两岸有单位，不允许延直线方向拉管施工，故桥区段采用曲线施工的方式，使出土点和入土点均在路中向北12.5m处。
5.结束语
经过分析，区家具厂门口和C路路口选用顶管施工方式，甲河处选用拉接管施工方式。在给水施工中，尽量采用明开施工方式，遇有过路过河时，根据地下障碍物情况再进行具体分析。因拉管施工在管道最低点不能加排泥阀而导制管道可能会出现存泥情况。如确需施工降水等有施工困难的情况发生，则再考虑选用拉管施工。
参考文献：
[1]GB50268―2008给水排水管道施工及验收规范[S]
[2]CJJ/T98―2003建筑给水聚乙烯类管道工程技术规程[S]
论文作者:王晓辉
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿
论文发表时间:2015/12/18
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