發(fā)布時間：2022-02-13所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： [摘 要]排水工程是市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程中的重要工作，但是傳統(tǒng)的作業(yè)方式會一定程度上影響交通和市民的日常生活，隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，非開挖技術(shù)已逐漸運用到市政工程工作中，本文就非開挖技術(shù)的概念、在市政給排水工程中的重要性并結(jié)合案例對非開挖技術(shù)的應用策
[摘 要]排水工程是市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程中的重要工作，但是傳統(tǒng)的作業(yè)方式會一定程度上影響交通和市民的日常生活，隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，非開挖技術(shù)已逐漸運用到市政工程工作中，本文就非開挖技術(shù)的概念、在市政給排水工程中的重要性并結(jié)合案例對非開挖技術(shù)的應用策略進行論述。
[關(guān)鍵詞]排水工程 ;市政工程 ;非開挖技術(shù)
隨著我國經(jīng)濟的高速增長，國民經(jīng)濟水平不斷升高，城市建設(shè)速度不斷加快，大量人口進入城市生活，給城市基礎(chǔ)設(shè)施的運行帶來不小壓力，給排水系統(tǒng)也時有發(fā)生故障，為了讓城市居民的生活更便捷，必須完善城市的給排水系統(tǒng)，及時消除故障，但是在處理過程中，勢必要對故障地點進行封閉處理，且傳統(tǒng)技術(shù)施工范圍大，施工時間長，嚴重影響市民生活，非開挖技術(shù)能有效減少對其他建筑物的破壞，節(jié)約工程成本，且效果顯著，在城市給排水工程工作中受到青睞，得到了廣泛運用。
1 非開挖技術(shù)的概念
非開挖技術(shù)是指在不挖開地面或在極小程度破壞地表的情況下，利用多種巖土鉆掘設(shè)備和檢測設(shè)備，通過定向、定點鉆探的方式全程實行地下作業(yè)的管線施工技術(shù)，在給排水工程中，通過將內(nèi)襯件安置在現(xiàn)有管道內(nèi)，將內(nèi)襯件作為主要基礎(chǔ)，進而實施管道維修和施工。非開挖技術(shù)最早出現(xiàn)在 20世紀七八十年代，傳入我國后，受當時技術(shù)水平和工作概念的限制，并沒有被廣泛運用，主要在一些施工要求嚴格的部位使用。因為其施工方式對周圍環(huán)境影響小，不阻礙交通，施工效率高，也不會破壞植被，不影響居民的正常生活，所以現(xiàn)在被廣泛地應用在市政工程中，包括給排水、電力、燃氣和通信等，還能用于文物和古建設(shè)的保護和維修，具有非常高的社會經(jīng)濟價值 [1]。
2 非開挖技術(shù)的分類
2.1 定向鉆施工法
是指通過傳統(tǒng)挖掘和推進的方式無法進入工作區(qū)，或者作業(yè)人員因為體型限制等無法到達工作區(qū)，必須使用機器來進行挖掘鉆探、泥土殘渣清理及控制方向，并同時在鉆孔后將各種管線埋入地下的施工形式。其工作原理是先利用鉆頭噴射高壓水柱松土，鉆桿旋轉(zhuǎn)跟進。當前作業(yè)中采用的高科技鉆頭可直接擊碎直徑在300mm 以下的石塊，鉆桿也可在 33m 的彎曲半徑內(nèi)全方位調(diào)整行進方向。采用該方法鉆孔后輔助拉管方式鋪設(shè)管道，更多用于小直徑管線的鋪設(shè)，靈活性更高，且不需要工人進入危險作業(yè)區(qū)，有效保障工人安全。
2.2 頂管施工法
指在地下作業(yè)區(qū)中，利用頂進設(shè)備的頂力克服管道和土壤之間產(chǎn)生的摩擦力將管道頂進前端土壤中，并將管道中的土壤利用人工或者機械方式挖出，一節(jié)管道被頂入土壤中后繼續(xù)下一節(jié)管道頂進，直到把所有管道從工作坑中推進到接收坑內(nèi)。這種方法更多地用于鋪設(shè)中小口徑管道，管道基本為鋼管或鋼筋混凝土管道。頂管施工法又可細分為對頂法、后頂法、對拉法等，可在地下工程施工中根據(jù)工程的要求、特點、相關(guān)規(guī)程等實際情況采取不同的頂管施工方法。這種方式能大幅減少土方產(chǎn)生，并且節(jié)約施工場地，特別在鋪設(shè)穿越建筑物的管線時，頂管施工法更為有利 [2]。
2.3 盾構(gòu)施工法
是指利用盾構(gòu)機進行地下挖掘，在護盾的保護下進行襯砌和掘進工作，進而構(gòu)建成隧道的施工方式，由穩(wěn)定開挖面、盾構(gòu)機掘進和襯砌三個環(huán)節(jié)構(gòu)成，主要用在隧道的建設(shè)中。盾構(gòu)施工法的進行主要靠旋轉(zhuǎn)推進刀盤，通過盤形滾刀擊破巖石使得一次性建成隧道的施工方式。雖然問世時間不長，但在國內(nèi)外都取得了不小的成效，也因為其高效、安全的特點，被廣泛應用在交通水利采礦等行業(yè)中 [3]。
3 非開挖技術(shù)在鋪設(shè)管道中的技術(shù)要點
結(jié)合工程案例，對非開挖技術(shù)在鋪設(shè)管道中的技術(shù)要點進行整理。某生活社區(qū)內(nèi)需要改造約2.8m 長的生活污水管道網(wǎng)絡(luò)，將其歸入城市排水系統(tǒng)中，并最大程度減少對市民日常生活的影響 [4]。
3.1 設(shè)計導向孔軌跡
擴孔拉管的母線是導向孔，最終會成為管線孔。重力管對坡度、深度、角度的要求非常嚴格，允許存在的偏差小，施工難度大。因此對于鋪設(shè)給排水管道時導向孔的設(shè)計既要考慮土質(zhì)情況，又要結(jié)合施工現(xiàn)場實際操作，確保管線鉆入土層時有較小角度。
3.2 計算回拉力及選擇定向鉆機
定向鉆機應根據(jù)實際穿越長度計算出需要的回拉力后選擇，回拉力的計算公式參考福建省2007年頒布的建設(shè)標準《水平定向鉆進管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)程》，公式為 ：F 拉 =πL2f[D2 γ 泥 /4-7.85δ1(D-δ1)]+K 粘 πDL2， 公 式 中，F(xiàn) 拉表示為計算的拉力，kN ;L2是穿越的長度，m ;f 是摩擦系數(shù)，f=0.1~0.3 ;D 為生產(chǎn)管的直徑，m ;γ 泥 是泥漿密度，kg/m³ ;δ1 是生產(chǎn)管壁厚，m ;K 粘 是粘滯系數(shù)，K 粘 =0.01~0.03。根據(jù)不同項目的不同要求，計算回拉力后合理選擇定向鉆機 [5]。
3.3 選用管材
根據(jù)設(shè)計思路和方案選擇 HDPE 管，這是一種通過高密度聚乙烯制作的管材，具有較好的經(jīng)濟性，具體有以下幾種優(yōu)點 ：用電熔方式完成聚乙烯管道之間的連接，接頭強度甚至比管道本體強度大，更耐拖拉;聚乙烯能在 -60℃ ~60℃溫度內(nèi)安全使用，低溫脆化程度低，冬季施工時不會因為溫度問題發(fā)生管道破裂情況;HDPE 管道能承受多種化學腐蝕，不會因為土壤中存在化學介質(zhì)對管道進行侵蝕，并且不導電，不利于真菌和藻類的生長，不會因為長時間使用發(fā)生腐爛、導電或者生銹現(xiàn)象;根據(jù)實驗表明，HDPE 管的耐磨性更強，是鋼管的4倍之多，且管道內(nèi)壁光滑，水流阻力小，加長了管道的使用壽命 ;和傳統(tǒng)鋼管或者混凝土管道相比，HDPE 管道重量更輕，更方便搬運和安裝，降低了對設(shè)備和人力的要求，大幅度降低安裝成本 [6]。
3.4 配置泥漿
泥漿選用膨潤土泥漿混以少量聚合物而成，聚合物和膨潤土與泥漿質(zhì)量的比約為1 ：50，采用該比例配置的泥漿擁有良好的造壁性能，大幅提升潤滑性能，并且沒有發(fā)生或塌陷的現(xiàn)象。
3.5 導向孔施工
控制定向鉆機鉆進向已經(jīng)預先測量定位準確的軸線，用控向儀等設(shè)備在路面上掌握并調(diào)整鉆頭的深度和方向，按照設(shè)計軸線嚴格施工，鉆通一條直徑為100mm 的圓孔通道，需要鋪設(shè)管道的中心線就是圓孔通道的中心線。施工時根據(jù)實時掌握土壤變化，及時調(diào)整參數(shù)，且需要密切關(guān)注鉆進過程中出現(xiàn)的異常情況，如果出現(xiàn)問題應即刻停工，確認問題發(fā)生原因并采取應對措施后再繼續(xù)鉆進。完成鉆進導向孔后，需要對其進行復核，保證質(zhì)量。
3.6 擴孔
回擴是在完成導向孔鉆進后更換回擴鉆頭的再次施工。需要在施工過程中時刻保持泥漿量的穩(wěn)定，不定期檢測泥漿的各項參數(shù)，及時調(diào)整。并且根據(jù)地層的變化實時調(diào)整回擴速度，以便及時排渣。一般在3-5次施工后可完成擴孔，用相應的擠擴式鉆頭完成最后一次擴孔，為了保證孔壁的穩(wěn)定性，在出現(xiàn)較大回拖力和回擴扭矩的情況下，可多進行一次回擴。在施工過程中，實時記錄施工數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)扭矩、軸線角度、鉆進時間等異常情況，應立馬停工并檢測異常原因，采取相應措施后繼續(xù)施工 [7]。
3.7 回拖管材
在回拖管材前應對管材連接情況進行嚴格檢測，檢測其是否按要求對 HDPE 管道進行電熱熔施工，待焊接點自然冷卻后對其進行質(zhì)量檢測，符合標準后才能進行拖管施工。在拖管施工過程中，應實時關(guān)注鉆機扭矩和回拖力的情況，保持高度緊張，保證其平穩(wěn)自然鉆進，禁止出現(xiàn)蠻拖情況。且施工應一次成型，避免中途停頓增大回拖阻力。
4 非開挖技術(shù)的優(yōu)勢
4.1 節(jié)約成本
傳統(tǒng)給排水工程的施工方式一般選用開槽埋管施工法，從費用方面考慮，傳統(tǒng)施工方式的弊端是不僅要考慮施工中的管道鋪設(shè)費用，還要將施工中涉及的機械損耗費用、道路修復費用、園林恢復費用和建筑還原費用都納入施工成本中，得不償失，非開挖技術(shù)能獲得的經(jīng)濟效益明顯遠高于開槽埋管技術(shù) [8]。
4.2 簡化流程
給水工程施工流程為現(xiàn)場測量—引入管道—水平干管-立管—支管—接器具支管，排水系統(tǒng)較給水系統(tǒng)更為復雜，在施工中會大量使用大口徑鋼管，填埋深度較大，為了穩(wěn)固管道，地基會用碎石或混凝土代替自然地基，因為管道口徑大、埋管深度大，挖開土層后會對其進行支護處理。如果達不到地下水的水位，還要再增加降排水工作，使得給排水工程的施工程序更為繁瑣。非開挖技術(shù)雖不能完全省略以上施工程序，但特定情況下能減少支護處理工作，優(yōu)化施工流程，大幅提升給排水工程的施工效率 [9]。
4.2 節(jié)省施工時間
通過傳統(tǒng)挖槽技術(shù)實施給排水工程施工時，施工環(huán)節(jié)較多，開挖范圍大，很容易對其他地下建筑造成破壞，且作業(yè)量大，施工周期長。給排水管道一般鋪設(shè)在道路下方，采用傳統(tǒng)作業(yè)方式必定要大范圍的封閉道路，影響交通。若是實施對管道的搶修工作，若定點錯誤，更會浪費大量人力物力。非開挖技術(shù)的應用大幅降低了以上事件發(fā)生的概率，更有效地節(jié)省施工周期，最大程度減小對市民的影響。
4.4 降低管道置換難度
城市建設(shè)速度的增加，也加大了市政工程中置換管道的工作量，非開挖技術(shù)降低了管道置換工作的工程難度，一般采用爆管法或破管頂進對城市管線進行更換。爆管法也叫破管外擠，是利用爆管工具破壞舊管，并把舊管碎片擠入土層中，同時拉入新管的置換方法。優(yōu)勢是可同時完成舊管拆除和新管安裝，施工速度快，對地面影響小 ;若原始管道周圍土層較為堅硬，不利于舊管破碎后外擠，則可以使用破管頂進法，該方法利用水平鉆機以舊管為導向，同時削碎舊管和周圍土層，形成同等直徑或其它直徑的孔，并頂入新管，完成管線置換。
4.5 提高施工安全性
非開挖技術(shù)的廣泛應用還大幅提高了施工過程中的安全性，傳統(tǒng)開挖方式挖掘面積大，且一般埋管深度大，容易造成塌方事故，對施工人員的安全帶來極大威脅。非開挖技術(shù)的推廣需要施工人員提升自身技術(shù)水平，不僅提升了一線人員的專業(yè)素養(yǎng)，且其重點施工的挖掘特點，很大程度上提升了施工人員的安全度。
5 結(jié)束語
隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)經(jīng)驗的積累，非開挖技術(shù)在應用中的眾多優(yōu)勢取得了業(yè)內(nèi)的廣泛認可，隨著現(xiàn)代社會對環(huán)保意識重視程度的增加，各個地區(qū)都出臺了不同的限制施工開挖的法律規(guī)定，帶動了非開挖技術(shù)的高速發(fā)展。在市政工程的給排水工作中，合理采用非開挖技術(shù)，其不僅能減少路面開挖范圍，保證路面的正常使用，且能大幅節(jié)省施工成本和費用，降低施工工程量，增強管道置換效率等。非開挖技術(shù)的應用對城市建設(shè)起到了良好積極的作用，對城市發(fā)展及保護環(huán)境具有重要意義。——論文作者：莊海河
參考文獻
[1] 劉珊 . 淺談非開挖技術(shù)在市政給排水工程中的應用 [J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015(31)：103.
[2] 崔健，楊赫男 . 淺談市政給排水工程非開挖技術(shù) [J]. 城市建設(shè)理論研究 ：電子版，2014(35)：4471.
[3] 梁浩釗 . 淺談非開挖技術(shù)在市政給排水管道的應用及研究 [J]. 城市建設(shè)理論研究 ：電子版，2013(20)：1-7.
[4] 廖治中 . 淺灘拖管非開挖技術(shù)在排水管網(wǎng)工程中的應用 [J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017(32)：104.
[5] 鐘修傳 . 淺談城市道路建設(shè)給排水施工非開挖技術(shù)的應用 [J]. 區(qū)域治理，2018(49)：20.
[6] 侯淑鵬，陳禮儀 . 淺談非開挖技術(shù)在城市排水工程中的應用研究 [J]. 非開挖技術(shù)，2016(2)：35-38.
[7] 張凌宇 . 淺談城市道路建設(shè)給排水施工非開挖技術(shù)的應用 [J]. 工業(yè)，2016(8)：218.
[8] 陳衛(wèi)東 . 淺談市政給排水工程的非開挖拉管施工技術(shù) [J]. 大陸橋視野，2011(8)：186-187.
[9] 黃賽琴 . 淺談城市道路給排水施工 [J]. 科技創(chuàng)新與應用，2014 (4)：122.
