孔凡寅

（山東省聊城市市政工程管理服務(wù)中心，山東聊城252000）

0 引言

市政工程是現(xiàn)代城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)，其能呈現(xiàn)一個(gè)城市的發(fā)展面貌。近些年中，我國(guó)的城鎮(zhèn)化水平有很大的提升，市政工程的功能配套設(shè)施日益完善，早期建設(shè)的城市給排水等管線工程已經(jīng)不能滿(mǎn)足廣大市民的需求[1]。并且，部分早期建成的道路需要改擴(kuò)建，合理應(yīng)用非開(kāi)挖技術(shù)，能減少市政工程施工活動(dòng)對(duì)市區(qū)民居生活及周?chē)值澜煌ㄖ刃蛐纬傻挠绊?，確保市政施工項(xiàng)目能保質(zhì)保量地竣工。

1 非開(kāi)挖技術(shù)

非開(kāi)挖技術(shù)，即應(yīng)用巖土鉆掘設(shè)備，開(kāi)挖管網(wǎng)鋪設(shè)的入口與出口，并且在導(dǎo)向及定向鉆的協(xié)助下，執(zhí)行市政工程管網(wǎng)的鋪設(shè)、調(diào)換及修復(fù)任務(wù)。和傳統(tǒng)的明挖施工技術(shù)相比，非開(kāi)挖技術(shù)有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，可以從如下幾個(gè)方面分析[2]：①施工操作階段不會(huì)對(duì)地表區(qū)域形成較大的破壞力，且無(wú)須大范圍地挖掘地面，只需鉆出設(shè)備和管線的入口就可以，從這一點(diǎn)分析這種工法具有較強(qiáng)的應(yīng)用性；②對(duì)市政工程周邊居民正常生活造成的影響偏小，這主要是因?yàn)榉情_(kāi)挖技術(shù)無(wú)須過(guò)渡挖掘地面，故而生產(chǎn)實(shí)踐中不會(huì)形成較多的噪聲等環(huán)境破壞因素，減輕對(duì)居民生產(chǎn)、生活活動(dòng)形成的干擾程度；施工操作時(shí)，也不會(huì)占用較大的區(qū)域引起交通堵塞問(wèn)題；③經(jīng)濟(jì)性較高，非開(kāi)挖施工階段運(yùn)用多種機(jī)械設(shè)備和自動(dòng)化工具，故而和傳統(tǒng)工法相比較能短縮工期，也規(guī)避能源過(guò)度消耗的問(wèn)題。

2 市政工程中非開(kāi)挖施工技術(shù)的常見(jiàn)類(lèi)型

2.1 頂管法

既往就有關(guān)于頂管法用于市政排水工程施工中的報(bào)道，近些年中，該項(xiàng)技術(shù)日益完善、成熟，當(dāng)下主要被用在永久性的公用管道建造領(lǐng)域中。首先，要在管道設(shè)計(jì)路線內(nèi)選定一定數(shù)目小基坑，作為頂管的工作井，并且要合理布置一段頂管的起點(diǎn)與終點(diǎn)。其次，在工作井的單面或兩面?zhèn)缺谏喜贾脠A孔，為預(yù)制管節(jié)預(yù)留出入口與出口，其中頂管出口孔壁的對(duì)面?zhèn)葔槌兄乇?，需要將液壓千斤頂與承重墊板組裝在承重壁上局部位置。再者，頂管施工階段，作業(yè)人員需要利用管頂油缸與中間的頂進(jìn)力，在工作坑中完整地穿進(jìn)工具管，并預(yù)接收坑中將其吊起，隨后將管道穩(wěn)妥的埋設(shè)在兩個(gè)基坑之間。最后，工程參建人員應(yīng)明確，一個(gè)完整的頂管施工活動(dòng)是由諸多部分構(gòu)成的，包括工作坑和接收坑、掘進(jìn)機(jī)和中繼間、吊起裝置等。

2.2 導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管

應(yīng)用這種鋪管技術(shù)施工時(shí)，工人可以嘗試使用方向可控與水射流破土的鉆進(jìn)方法，在地面上鉆進(jìn)，按照前期設(shè)計(jì)出的軌跡先鉆出一個(gè)倒孔，隨后進(jìn)行擴(kuò)孔處理，并將管線鋪設(shè)到其內(nèi)[3]。具體施工時(shí)，人工可參照鉆機(jī)設(shè)備的實(shí)際能力及地層條件等因素，選擇使用一次或兩次鉆孔等工法，配合應(yīng)用斜面的鉆頭，嚴(yán)格控制其回轉(zhuǎn)狀態(tài)，精準(zhǔn)調(diào)控實(shí)際的鉆孔方向，并做好鉆頭的定位工作，在人工手持式儀器的協(xié)助下檢測(cè)出鉆頭傳送出的電磁信號(hào)。導(dǎo)向鉆進(jìn)階段，小口徑施工工況建議選用管徑50～350mm鋼管或塑料管，盡量將施工長(zhǎng)度控制在20～400mm內(nèi)。

2.3 舊管道改造鋪設(shè)

以往在舊管道改造施工活動(dòng)中，常規(guī)做法是挖出一條新的管道，對(duì)舊管道做報(bào)廢處置。如今，城市建設(shè)中需要進(jìn)行改造的舊管道多數(shù)分布在人口密集區(qū)段，這些區(qū)域地下煤氣、熱力及電力等管道錯(cuò)綜分布，勢(shì)必會(huì)增加改造工程推進(jìn)的難度[4]。原位換管法應(yīng)用中把舊管道作為導(dǎo)向應(yīng)用，再利用剪切或壓碎等手段，把新管道進(jìn)原管道敷設(shè)范圍內(nèi)。以上這種工法能順利地完成和舊管道等直徑的管道更換工作，在聚乙烯、PVC管道等改造工程領(lǐng)域中表現(xiàn)出較高的適用性。實(shí)踐中，也可以嘗試?yán)帽芊ɑ驓鈩?dòng)錘沖破原管道，而后牽拉進(jìn)新管道。

2.4 管道修繕

市政管道長(zhǎng)期投運(yùn)后，會(huì)出現(xiàn)不同程度的老化問(wèn)題，針對(duì)管道運(yùn)營(yíng)后期的維護(hù)工作，重點(diǎn)內(nèi)容是清除管道中儲(chǔ)留的污垢及腐化等問(wèn)題，并結(jié)合實(shí)際要求有針對(duì)性的改善管道的流動(dòng)性，盡可能地延長(zhǎng)地下管道的使用年限。技術(shù)人員可以嘗試采用如下兩種工法去開(kāi)展市政管道的修繕工作[5]。①采用實(shí)時(shí)修復(fù)管道方法，在水力或空氣壓力的作用下導(dǎo)入一種具有較強(qiáng)穿透力的物質(zhì)，在其抵達(dá)一定溫度后整合至舊管道內(nèi)，利用高溫定格原理有機(jī)結(jié)合新舊管道；②應(yīng)用滑動(dòng)平移內(nèi)襯方法，具體是將內(nèi)徑小于舊管道的新管道穿到己腐化的主管道內(nèi)，新、舊管道之間能形成封閉式環(huán)面空間，將適量水泥漿填充到其中，起到強(qiáng)化密實(shí)性的作用。近些年中，我國(guó)內(nèi)襯施工技術(shù)已經(jīng)有很大的完善，其應(yīng)用新管道材質(zhì)特有的性能，利用自然力的推力或加熱壓縮等方法使新管道與舊管道實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，能幫助新管道順利通行舊管道的復(fù)雜路徑。除了以上這兩種常規(guī)修復(fù)方法之外，還包括貼身契合、點(diǎn)滴修繕等，但其應(yīng)用頻率相對(duì)較低。

3 工程案例

3.1 項(xiàng)目概況

已知某污水處理廠配套管網(wǎng)項(xiàng)目，實(shí)測(cè)路段I長(zhǎng)達(dá)到1598m，預(yù)埋的玻璃鋼污水支管DN300長(zhǎng)度達(dá)到603m，38座?400cm檢查井；路段II長(zhǎng)2830m，玻璃鋼夾砂污水管DN400、DN500、DN000長(zhǎng)度分別為3155mm、81m、1262m，78座?100cm檢查井。

3.2 前期調(diào)查與技術(shù)準(zhǔn)備

正式開(kāi)工前要對(duì)施工場(chǎng)區(qū)進(jìn)行全面調(diào)查，主要內(nèi)容有：

（1）觀察周邊人、車(chē)流量，布置交通導(dǎo)向牌，特殊時(shí)間段指派專(zhuān)人指揮、疏導(dǎo)交通。

（2）通過(guò)翻閱有關(guān)資料或在探測(cè)技術(shù)的協(xié)助下，對(duì)煤氣、供水、電力等管道等進(jìn)行精準(zhǔn)定位。

（3）調(diào)查地下設(shè)施分布及土質(zhì)狀況。

經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，施工場(chǎng)區(qū)土層分布如下：素填土、粉土層、粉質(zhì)黏土、圓礫層厚度分別是0.3～2.7m、3.5～5.7m、3.6～9.5、8～13m，承載力特征值依次是80kPa、150kPa、205kPa、505kPa。并且測(cè)算了工具管的迎面阻力，頂進(jìn)階段管道承受的壓力、后背抗力等指標(biāo)。其中，可以采用式（1）計(jì)算出工具管迎面阻力（FP）[6]：

D、d分別是頂管外徑、內(nèi)徑；k是阻力系數(shù)（kN/m2）。工程工具管的迎面阻力是280kN。

3.3 設(shè)計(jì)井位

在充分落實(shí)前期準(zhǔn)備后，結(jié)合施工場(chǎng)區(qū)的土質(zhì)特征、構(gòu)（建）筑及高空障礙物分布等，設(shè)計(jì)井位，工程中把工作井布置在流水位的下游，為管道中積水排出創(chuàng)造便利條件?？紤]到節(jié)約成本的問(wèn)題，工程決定在每一路段布置頂管工作井和接受井各1個(gè)，工作井尺寸3m×4m×6m，工作井中布置集水坑。工作井應(yīng)用厚度大于350mm砂礫道床，每隔500mm布置200mm×150mm×2500mm枕木，管底和枕木距離40mm。工程各路段左右分別布置1根6mm×135mm，38kg/m重軌，兩軌距離控制625m。

3.4 頂進(jìn)施工操作

在井位設(shè)計(jì)完，且經(jīng)檢查確認(rèn)各位置均準(zhǔn)確無(wú)誤以后，就可以進(jìn)入掘土與頂進(jìn)施工。工程選擇了200t液壓千斤頂作為主要頂進(jìn)設(shè)備，配合使用頂鐵、高壓油泵與工具管等輔助裝置，采取利用工作井、接受井同時(shí)同步頂進(jìn)施工的方法，組織工人通過(guò)掘土的方法完成主體頂進(jìn)的施工任務(wù)。因?yàn)楣艿朗茄刂斯ぞ虺鐾帘陧斶M(jìn)的，故而頂管前掘土工作是頂進(jìn)施工活動(dòng)中的重要一環(huán)，其施工情況直接影響頂進(jìn)進(jìn)度、效果，也關(guān)系著地面建筑物的安全性[7]。具體施工階段要確保土壁與管壁兩者持平，掘出的土要盡可運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)，遠(yuǎn)離被頂進(jìn)管道，將其對(duì)設(shè)備、閥門(mén)、儀表造成的損害降到最低，進(jìn)而使地下管道的氣密性與檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性得到更大保障。為確保施工過(guò)程安全性，工程中每掘土50cm就頂進(jìn)一次，確保頂進(jìn)施工作業(yè)勻速推進(jìn)，并且頂進(jìn)全程均要指派專(zhuān)人在頂管前方觀察是否出現(xiàn)偏斜，一旦出現(xiàn)就要及時(shí)進(jìn)行糾偏處理。

3.5 測(cè)量與糾正誤差

在頂進(jìn)施工前，要在工作井中布設(shè)方向線與水準(zhǔn)點(diǎn)，每頂進(jìn)一段距離后就要測(cè)量1次頂管前端的方向與高程，如果發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)偏差，則要盡早利用千斤頂進(jìn)行校正。

4 結(jié)語(yǔ)

將非開(kāi)挖技術(shù)用于市政管網(wǎng)工程施工活動(dòng)中，不僅確保廣大市民生活的安寧性，也對(duì)城市化建設(shè)、發(fā)展腳步起到一定的作用，可見(jiàn)推廣非開(kāi)挖技術(shù)是大勢(shì)所趨。但是我們要清晰認(rèn)識(shí)到，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用時(shí)也面對(duì)一些問(wèn)題，比如相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不完善、直接可觀察性不足及存有安全建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)等，這預(yù)示著非開(kāi)挖技術(shù)的推廣任重道遠(yuǎn)，需要市政建設(shè)單位即政府職能部門(mén)的協(xié)同努力，工人在實(shí)踐中也要不斷總結(jié)方法經(jīng)驗(yàn)，最大限度提升非開(kāi)挖施工效率，創(chuàng)造更多的工程效益。