非開挖頂管施工技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用

張雪

摘要：非開挖技術(shù)是指在地表不用挖槽或通過最小開挖量的基礎(chǔ)上完成各類地下管線鋪設(shè)、修復(fù)或更換的一類施工新技術(shù)，涉及到的技術(shù)包括現(xiàn)有地下管線探測與檢測、現(xiàn)場勘察等。因現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了建筑行業(yè)的進(jìn)步，城市內(nèi)部各種建筑相繼拔地而出，增加了建筑物的密集度，地下管線數(shù)量也不斷增加，使得市政工程施工存在開挖難度加劇。市政工程施工中非開挖施工技術(shù)的應(yīng)用，加快了施工速度，讓施工進(jìn)程免受干擾，故而致力于市政工程施工中非開挖施工技術(shù)應(yīng)用的研究很有必要。基于此，本篇文章對(duì)非開挖頂管施工技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：非開挖頂管;施工技術(shù);市政工程;應(yīng)用分析

引言

城市排水管網(wǎng)是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是衡量現(xiàn)代化城市水平的重要標(biāo)志，我國部分城市排水管網(wǎng)建設(shè)覆蓋率已達(dá)到95%。城市中地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，交通道路的負(fù)荷也越來越重，導(dǎo)致地下管線在修復(fù)的過程中存在大量的技術(shù)問題。目前，我國仍有許多城市采用管道開控修復(fù)方法對(duì)排水管道進(jìn)行修復(fù)，此法具有較高社會(huì)成本及環(huán)境成本，而且會(huì)對(duì)城市交通、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)等方面產(chǎn)生不利影響。非開挖鋪管、修管和換管技術(shù)以其不影響交通，效率高、無環(huán)境破壞、不影響人們的正常工作等一系列優(yōu)點(diǎn)給地下管道修復(fù)作業(yè)帶來了極大的便利。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局城市司公布的數(shù)據(jù)，截至2017年末，我國已建成地下管網(wǎng)中排水管道總長超過了63×10km。排水管道的維護(hù)在城市的發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用。

1非開挖技術(shù)的優(yōu)勢、工藝和特點(diǎn)

1.1非開挖技術(shù)的優(yōu)勢

在上世紀(jì)末期，美國就已經(jīng)對(duì)非開挖頂管技術(shù)進(jìn)行研究，同時(shí)，將其應(yīng)用于建筑行業(yè)、城市公共基礎(chǔ)建設(shè)，目的是為了增強(qiáng)美國建筑行業(yè)在國際市場上的競爭力以及技術(shù)水平。為了更好的應(yīng)用該類技術(shù)，美國的諸多高校開設(shè)相關(guān)課程，一方面培養(yǎng)專業(yè)技能型人才，一方面開展深入研究。此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)入我國較晚，但是由于該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢較為明顯，在當(dāng)前已被廣泛引入實(shí)際建設(shè)中。此技術(shù)在實(shí)施時(shí)，能夠有效減少與地下其他燃?xì)?、排水、電力等公共設(shè)施管道的重疊與沖撞，在通信工程、電力工程管道安裝等方面的應(yīng)用獲得了專業(yè)人員的一致認(rèn)可。在施工的過程中，對(duì)于周邊居民的影響較小，不會(huì)產(chǎn)生噪聲污染，同時(shí)減少施工過程阻攔交通運(yùn)輸情況發(fā)生，地下作業(yè)也能避免出現(xiàn)揚(yáng)塵現(xiàn)象。

1.2技術(shù)原理

非開挖定向穿越施工技術(shù)顧名思義就是不用在地面進(jìn)行開挖，而是利用水平定向鉆機(jī)沿著預(yù)定的方向進(jìn)行鉆進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)地下管道鋪設(shè)、修復(fù)及更換等施工技術(shù)。其中利用水平定向鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)鋪管是最為常用的施工方法，首先利用水平定向鉆在地面上鉆出一個(gè)導(dǎo)向孔，接著再換成擴(kuò)孔鉆頭實(shí)施反向擴(kuò)孔，再把所要鋪設(shè)的管道拉入擴(kuò)充好的鉆孔內(nèi)，擴(kuò)孔次數(shù)主要根據(jù)現(xiàn)實(shí)施工的工作量及管道直徑大小來確定。具體來說，非開挖定向穿越施工的技術(shù)原理就是通過鉆機(jī)提供鉆機(jī)動(dòng)力，再利用水平定向鉆機(jī)上的可操作、可控制鉆進(jìn)系統(tǒng)，根據(jù)施工要求進(jìn)行導(dǎo)向鉆進(jìn)。導(dǎo)向鉆進(jìn)過程中可以根據(jù)鉆桿的旋轉(zhuǎn)情況及一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的楔形鉆頭實(shí)現(xiàn)三維控制。同時(shí)鉆進(jìn)過程中，若需要改變鉆進(jìn)方向，則只需停止鉆桿旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)實(shí)際需要把楔形鉆頭的楔面固定到相應(yīng)位置上，再開啟鉆桿進(jìn)行鉆進(jìn)便能實(shí)現(xiàn)變向。地表的電磁接收設(shè)備可以通過接收探測儀傳回的信號(hào)來確定鉆頭位置及鉆進(jìn)傾斜角度等。鉆進(jìn)結(jié)束回拉鉆桿前，應(yīng)用錐形擴(kuò)孔器把楔形鉆頭換下來，然后進(jìn)行擴(kuò)孔并回拉管道。

2工程概況

在對(duì)某項(xiàng)目研究的過程中，專業(yè)技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)目的地理位置較為復(fù)雜，施工區(qū)域周邊的居民建筑較多，安裝管線與建筑的距離只有10m左右，施工現(xiàn)場沒有頂管需要的放坡系數(shù)，頂管總長度為514m，根據(jù)施工中頂管直徑840mm，內(nèi)部直徑為700mm，一段關(guān)節(jié)的長度為24m。在具體施工中，最大受重能力不可超出140t。在進(jìn)行襯砌接縫施工環(huán)節(jié)中，防水所應(yīng)用的材料一般會(huì)采用橡膠制品。

3非開挖頂管施工技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用分析

3.1施工準(zhǔn)備

在正式非開挖施工前，須結(jié)合燃?xì)夤懿暮椭睆降惹闆r，明確燃?xì)夤艿赖淖畲笤试S彎曲角度;再根據(jù)燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)埋深及現(xiàn)場地質(zhì)情況，確定最優(yōu)施工路線，確保管道施工長度最短;再滿足施工需要調(diào)配的各種施工機(jī)具及材料的要求。另外，在現(xiàn)場要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，利用導(dǎo)向儀等測量并確定燃?xì)夤艿朗┕さ闹行木€和觀測點(diǎn)。

3.2頂進(jìn)中進(jìn)出洞施工

出洞頂進(jìn)在頂管施工中是最基礎(chǔ)的作業(yè)環(huán)節(jié)，繼挖掘工作坑之后，就開始實(shí)施。為了保證出洞頂進(jìn)工作順利進(jìn)行，防止在工作井施工中出現(xiàn)塌方問題，在出洞前務(wù)必將鋼板裝訂于磚封門之前。在鋼板樁達(dá)到工作井底板的深度后結(jié)束。在管道出洞的同時(shí)進(jìn)行磚封門的拆除，設(shè)置鋼封門能夠減少土體涌入。在頂管機(jī)與鋼封門到達(dá)一定的距離后，此時(shí)洞口安裝的止水圈開始對(duì)出現(xiàn)的水汽進(jìn)行隔離。為了減少頂管機(jī)在拔除中對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響，減少空隙問題出現(xiàn)，在拔出的同時(shí)頂進(jìn)需要同步進(jìn)行，不可出現(xiàn)短暫的間隙，影響施工質(zhì)量。

3.3頂后處理

（1）管材修補(bǔ)。貫通后管材有以下破損時(shí)必須進(jìn)行修補(bǔ)：①管道內(nèi)表面有局部破損，破損總面積不超過管材內(nèi)表面積的1/20，單塊破損面積不超過800cm2;②管道接口處有局部破損，破損總長度不超過管口周長的1/4，單塊破損長度不超過管口周長的1/8;③鋼筋混凝土管材表面有鋼筋露出，但鋼筋沒有變形斷裂。（2）鋼筋混凝土管材要求。貫通后鋼筋混凝土管材有以下破損時(shí)須更換：管道表面破損總面積超過管材內(nèi)表面積的1/20;管道接口處破損總長度超過管口周長的1/4;鋼筋混凝土管材的鋼筋變形嚴(yán)重，出現(xiàn)斷裂;管身出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫;無法通過嚴(yán)密性檢驗(yàn)。（3）管縫、注漿孔和管端封閉。貫通后，須對(duì)管材接縫與注漿孔進(jìn)行封閉處理，對(duì)于柔性接口管縫封閉時(shí)應(yīng)使用柔性材料，對(duì)于剛性接口使用防滲水泥;注漿孔應(yīng)使用防滲水泥封閉。頂進(jìn)貫通后，應(yīng)填充管外壁與土體之間的空隙，并對(duì)被擾動(dòng)的土體進(jìn)行膠結(jié)固化處理，使用注漿法填充管外壁的空隙及固結(jié)土體，并將管端與工作井接口處補(bǔ)齊，注漿材料適宜為水泥+粉煤灰漿液。

3.4工程事故及應(yīng)急措施

非開挖施工基本都是地下機(jī)械施工，雖然施工效率高、操作簡便，但是地下環(huán)境復(fù)雜，不可預(yù)見因素較多，所以也可能出現(xiàn)一些問題或事故。鑒于此，項(xiàng)目部應(yīng)提前制定應(yīng)急方案，以便發(fā)生事故后可以及時(shí)處理，且必要的情況下，也應(yīng)上報(bào)建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位及監(jiān)理單位等，召轉(zhuǎn)角討論會(huì)，及時(shí)制定針對(duì)性補(bǔ)救方案。

結(jié)束語

依托我市某排水管道修復(fù)工程，通過對(duì)常見的排水管道非開挖方法各自的特點(diǎn)、適用范圍優(yōu)缺點(diǎn)等的對(duì)比，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，由于現(xiàn)場大部分施工區(qū)域?yàn)榛炷凉艿狼掖嬖诓糠址菆A形管道，綜合施工速度、修復(fù)效果、對(duì)路面交通等的影響程度，對(duì)于部分典型區(qū)域采用墊襯法進(jìn)行現(xiàn)場施工作業(yè)，并通過計(jì)算確定了最佳的灌漿厚度。通過現(xiàn)場施工效果的反饋，非開挖法很好的修復(fù)了排水管道，對(duì)過流能力影響較小，實(shí)際效果理想。

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