临沂市政集团有限公司 山东省临沂市 276000
摘要：近年来，随着城市经济的飞速发展，城市规模的不断扩大，同时由于地下管线越来越多、城市的交通日益繁忙，对城市市政配套管道设施建设中技术性、环保性、经济性的要求越来越高。在施工过程中，非开挖施工技术以其不需开挖路面、不影响交通、对周围环境影响小、管道埋深范围较大等独特优点，在繁华大都市市政工程建设中越来越广泛的应用。本文简要分析了非开挖施工技术在市政工程中的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。
关键词：非开挖施工技术；市政工程；应用
一、非开挖施工技术的特点
1、非开挖技术施工的优点
①避免了干扰地面交通、断路堵车的弊病，对穿越公路、铁路及河道的工程其优势显著，不会产生对城市社会治安管理的障碍，具有良好的社会效果。②不必进行土方开挖，不会破坏地表结构，可以减少对路面、绿化、基础设施的破坏；不必拆迁地面建筑物和地下管线，节约征地拆迁费用，工时少，工程造价低。③施工场地小，可以在交通繁忙、商业繁华地段施工，对周围景物损坏小，商业环境影响少，且施工过程中不会产生噪声、粉尘等对环境的污染，有利于城市环境的保护和稳定。④非开挖技术机械化、自动化程度高，节省劳动力，全年可施工，施工速度快，工程周期短，能加快整体设计工程的施工速度，提高工作效率。
2、非开挖技术广泛应用面临的缺点
（1）施工直接观察性差；（2）施工有较高的技术要求；（3）缺少成熟的应用理论和力学模型；（4）相关技术标准和规范还有待于完善。
二、非开挖技术在市政工程中的应用
1、非开挖管道铺设技术
1.1、水平导向钻进法
水平导向钻进法是一种无需建造工作井，就能够快速铺设地下管线的钻进方法，是非开挖施工法中应用较广的一种。其施工过程是先设计好铺管路线，然后由钻机驱动装有楔形钻头的钻杆从地面钻入，按照设计的轨迹绕过地下障碍抵达目的地，再卸下钻头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩孔器，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径，并将需要铺装的管线同时返程拖回至钻孔入口处，在扩孔的同时注入化学泥浆使钻孔不致坍塌。
水平导向钻进法根据土质条件的不同每次钻进的距离可达100～600m不等，能够铺装管线的最大直径可达1m左右。适用于铺装 PVC管、PE管、HDPE管、钢管、电缆、光缆等各种不同材质的工程管线。目前，这种方法已广泛用于通讯、电力化工、燃气、石油、给排水以及交通、市政等不同行业和部门的地下管线安装工程。它的优势是可以灵活处理施工中遇到的地层复杂情况，不足的是对施工场地有一定要求，所铺设管道的两端都必须有足够长的空地，如果有一端靠近建筑物，没有开挖下管坑的场地，就不能单独运用定向钻进完成铺管。
1.2、夯管法
夯管法就是采用低频、大冲击力的气动夯管锤将待铺设的钢管沿设计路线直接夯入地层。其施工过程是把夯管锤的冲击力直接作用在钢管的后端，通过钢管传递到前端的管靴上切削土体，并克服土层与管道之间的摩擦力使钢管不断进入地层。随着钢管的前进，被切削的土芯进入钢管内，在第一节钢管夯入地层后，后一节钢管与其焊接在一起，如此反复，直到夯入最后一节钢管，待钢管全部夯入后，可采用压缩空气、高压射流、螺旋钻杆、人工掏土等方法将管内的土体排出。
夯管法可以铺设直径在2m以内、长度100m以内的各种钢管。与水平导向钻进法相比，夯管法只要求一端有下管坑的场地既可；对于直径较大的钢管的铺设，工作效率更高。该项技术靠动荷载夯进，在施工时不需要靠背支撑，施工时不掏土，也不会发生局部沉降，其地层适应性广泛，施工周期短。不过，夯管法也存在明显的局限，如遇到地层复杂情况，如较大块石、混凝土块等，导致夯管无法进行下去，夯进去的钢管又难拔出，易造成管材的损失。
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1.3、顶管法
顶管法是按照设计开挖一定数量的小基坑作为工作井，利用主顶千斤顶及管道中继间千斤顶的推力，将管道从工作坑内穿过土层一直推到接收坑，同时，将紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间，分为人工顶管、机械顶管、水射流顶管、挤压顶管四大类。
顶管施工适用于埋设直径在600～4000mm 之间的管道。过去，顶管法作为一种特殊的施工手段，一般不轻易采用，现在，顶管施工作为一种常规施工工艺已被广泛应用。顶管施工最早主要用在下水道施工，近年来，越来越多地运用到自来水管、煤气管、动力电缆、通信电缆等许多管道的施工中，且使用愈来愈普遍。顶管技术最主要的优势是在交通繁忙的城市道路下进行给排水管道施工时，可以在不切断正常交通的情况下实现管道的铺设难题。
2、非开挖管道更换技术
2.1、爆管法
爆管法是使用爆管工具从进口坑进入到旧管管口，在动力作用下挤碎旧管，并用扩孔器将旧管的碎片挤入旧管周围的土层中，同时牵引等口径或更大口径的新管即时取代旧管的位置，以达到去旧换新的目的。具体施工方法是将碎管设备放入旧管中，由卷扬机拉动，并沿旧管方向前进，由碎管设备将旧管破碎，在碎管设备后连着扩管头，扩管头的管径比原有旧管大，负责将破碎的旧管压入到周围的土壤中，紧跟着是内衬管线，一般为HDPE管材，管径小于扩管头，在卷扬机的拉动下拖入原有管道的管位。爆管法的优点主要有：非开挖施工不影响地面交通和环境、破除旧管和完成新管一次完成等。爆管法的缺点是：管埋深较浅或在不可压缩的地层中施工时可能引起地表的隆起以及不适合于弯管的更换等。
2.2、吃管法
吃管法是使用特殊的隧道掘进机，以旧管为导向，将旧管连同周围的土层一起切削破碎，形成相同直径或更大直径的孔，同时将新管顶入，完成管线的更换。该技术能增大管道的过流能力，主要应用于深的污水管道的更换，主要用于更换埋深较大的非加筋污水管道。吃管法的优点：对地表和土层无干扰、可在复杂的地层中施工，尤其是含水层等。吃管法的缺点是：需要开挖两个工作坑、地表需要有足够的工作空间。
3、非开挖管道修复技术
3.1、原位固化法
原位固化法可以修复不同大小，不同形状以及不同过渡区的地下管线。原位固化法在100～3000mm的管径范围内都可以安装使用，即现有的旧管内壁上衬一层液态的热固性树脂，通过加热（利用热水、蒸汽）使其固化，形成与旧管紧密配合的薄层管，而管道的过流端面损失很小，但流动性能则大大改善。使用这项技术修复的管道寿命可达30～60年。该技术可以修复弯曲，变直径管线以及重力和压力管线，连续修复的长度可达几千米。衬管和紧贴在旧管上的树脂材料完全可以满足市政污水管线的使用要求，同时在含有高温及高浓度化学物质的工业管道中也可正常使用。
3.2、局部修复法
局部修复法是指在管道破损处进行树脂注浆或化学注浆。由于破裂或接头失效，可在比较完好的管道内产生局部破损。在直径100～600mm的管道内，可考虑采用遥控注浆（树脂）封堵局部破坏，修复法要求解决四个主要问题，使松散、分离的未加筋的旧管道具有类似于石拱的承载力；提供附加的结构性能，有助于受损坏的管道承受结构荷载；具有防修功能；能代替遗失的管段。采用脲酯或类似材料的化学注浆对排水管进行修复已经有多年历史了，尤其是在北美地区。采用遥控或人进入的方法对失效的接头和裂缝进行注浆，可防止管道的渗漏，避免管周形成空穴。
三、结 语
随着我国经济和社会的快速发展，以及城市化进程的推进，城市的不断繁荣，城市地下管线越来越复杂，民众环保意识的增强，原有的开挖式地下管线施工方式将受到限制。实践证明，非开挖技术是一项技术先进、实用性强、适用面广、效益好的施工技术。非开挖技术的推广，对加快城市基础设施建设，保护城市环境都有着十分重要和深远的意义。
参考文献：
[1]罗正国. 试探非开挖技术在市政工程中的应用[J]. 建材与装饰，2017（38）.
论文作者:滕飞廷
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/2
标签：管道论文; 管线论文; 钢管论文; 技术论文; 非开挖论文; 直径论文; 地层论文; 《建筑模拟》2018年第29期论文;