李輝

［摘 要］本文針對市政排水工程的施工技術(shù)進行研究。采用文獻收集法、案例借鑒法，從市政排水工程的特點入手，介紹了非開挖施工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和相關(guān)技術(shù)方法，結(jié)合工程案例詳細闡述了頂管法的施工技術(shù)要點。研究表明：采用頂管法對市政排水工程進行施工，不僅對現(xiàn)場環(huán)境的破壞性小，而且施工質(zhì)量較高，可在類似工程項目中推廣應(yīng)用。

［關(guān)鍵詞］市政排水；非開挖施工；頂管法；技術(shù)要點

［中圖分類號］TU99文獻標志碼：A

市政排水工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，主要功能是雨水和污水的收集、輸送、處理和排放。近年來，伴隨著城市化進程加快，對排水工程的施工提出了新的要求，如何兼顧質(zhì)量、經(jīng)濟和環(huán)保效益，成為相關(guān)企業(yè)的關(guān)注要點。非開挖施工是在不開挖地表的條件下，完成排水工程的鋪設(shè)、修復與更換，最大的優(yōu)勢在于施工速度快、不影響交通、不污染環(huán)境。數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，在西方發(fā)達國家的地下管線工程中，非開挖管線工程的施工量占比達到10 %～40 %［1］。我國在這方面起步較晚，現(xiàn)有文獻報道多集中在傳統(tǒng)開挖作業(yè)法，關(guān)于非開挖施工技術(shù)的研究較少。鑒于此，本文結(jié)合實踐探討了非開挖施工技術(shù)在市政排水工程中的應(yīng)用，以期為同業(yè)人員提供參考。

1 市政排水工程的特點

結(jié)合大量實踐，市政排水工程的特點包括以下幾個方面。

第一，施工條件復雜。市政排水工程和道路工程緊密結(jié)合，地上部分行人和車輛川流不息，地下部分各類管線較多，由于施工作業(yè)的場地狹窄，容易受到外部環(huán)境的干擾。另外，緊張的工期限制，進一步加大了現(xiàn)場施工難度。

第二，基坑開挖深度大。市政排水管線深埋在地下，因管道直徑較大，基坑開挖深度大，需要做好支護、地下水抽排、沉降位移監(jiān)測等工作。而且，基坑回填質(zhì)量會影響路面施工質(zhì)量，關(guān)系到交通安全和行車舒適度。

第三，施工質(zhì)量要求高。主要體現(xiàn)在兩個方面：一是施工技術(shù)的應(yīng)用，必須結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境、設(shè)計方案和規(guī)范要求，合理配置人、機、料等資源，打造優(yōu)質(zhì)工程。二是要落實文明環(huán)保施工方案，采取可靠措施減小對周邊環(huán)境的干擾，把對居民生活的影響降至最低。

2 非開挖施工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

非開挖施工，是利用巖土鉆掘設(shè)備和技術(shù)，通過導向或定向鉆進的方式，僅在出入口部位小面積開挖，完成地下管線的輻射、修復與更換等作業(yè)。

2.1 非開挖施工技術(shù)的優(yōu)點

與傳統(tǒng)的開挖施工相比，非開挖施工技術(shù)的優(yōu)點包括以下幾個方面。

第一，適用范圍廣。在穿越河流、交通干線、建筑物等特殊場地，開挖法無法施工或不允許開挖作業(yè)，此時可采用非開挖施工技術(shù)。例如：遁地穿梭矛鋪管技術(shù)可穿越流泥、流沙和卵石帶；頂管鋪管技術(shù)則適用于各種地質(zhì)條件。

第二，經(jīng)濟效益好。開展非開挖施工時，因基坑支護、回填等輔助工程少，施工速度明顯提高。而且，相同條件下非開挖施工的綜合成本低于開挖施工，管徑越大、埋深越大。

第三，社會效益高。非開挖施工過程中，一方面不會破壞路面環(huán)境和交通，另一方面也不會影響道路沿線的工作和生活秩序，有效避免了“拉鏈路”這一問題的發(fā)生，能夠產(chǎn)生良好的社會效益［2］。

2.2 我國非開挖施工技術(shù)的發(fā)展歷程

1978年，我國首次引進水平螺旋鉆；1985年，引進了首臺HDD鉆機及氣動矛、夯管錘；1990年以后，開始自主研發(fā)相關(guān)設(shè)備?？傮w來看，我國非開挖施工技術(shù)的發(fā)展分為三個階段。

第一階段：20世紀70年代至20世紀80年代中期。市政管線工程施工中，部分路段不允許開挖路面，促進了非開挖施工技術(shù)的發(fā)展。此時非開挖施工技術(shù)只是一種應(yīng)急手段，不僅技術(shù)水平不高，而且設(shè)備不夠先進，工程施工結(jié)束后沒有繼續(xù)研究，尚未形成完整的市場和產(chǎn)業(yè)。

第二階段：20世紀80年代中期至20世紀90年代中期。改革開放后我國城市建設(shè)速度加快，尤其在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上的力度加大。為滿足非開挖施工要求，我國從國外引進先進的技術(shù)和設(shè)備，推動了非開挖施工技術(shù)的迅猛發(fā)展，相應(yīng)的市場和產(chǎn)業(yè)開始形成。

第三階段：20世紀90年代中期以來。在引進國外技術(shù)設(shè)備的同時，我國也在積極進行自主研發(fā)，并且取得了顯著成績，降低了對國外技術(shù)設(shè)備的依賴性。與此同時，以非開挖為核心的施工企業(yè)不斷出現(xiàn)，相應(yīng)的市場和產(chǎn)業(yè)進一步完善。

展望未來，在城鎮(zhèn)化發(fā)展的過程中，首先要實現(xiàn)交通的立體化、各類管網(wǎng)的地下化，非開挖施工技術(shù)具有良好的發(fā)展前景。如今，隨著機械設(shè)備的升級，應(yīng)用范圍不斷擴大，定向和導向鉆機向著自動化、智能化的方向發(fā)展，頂管掘進機向著小型化、高精度的方向發(fā)展，同時出現(xiàn)了一批新的施工材料和工藝，為非開挖施工技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

3 市政排水工程中非開挖施工技術(shù)方法

3.1 頂管法

頂管法施工時，利用傳力頂鐵、導向軌道和液壓千斤頂，將管道壓入土層中，同時將管道正面的泥土挖除運走。第一節(jié)管道全部進入土層后，繼續(xù)施工第二節(jié)管道，并且進行接口處理，直至所有管道鋪設(shè)完成。頂管法適用于軟土或含水量高的土層，通常管道的直徑為1.5～2.0 m，尤其在穿越道路、河流、地面建筑物的工程中具有優(yōu)勢［3］。近年來出現(xiàn)的小口徑頂管法，利用激光導向系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測小口徑頂管機的位置及前進方向，測量數(shù)據(jù)進行糾偏，可將垂直、水平方向上的偏差控制在±25 mm以內(nèi)，不僅提高了施工精度，而且管道受力更為均勻。

3.2 導向鉆進鋪管法

導向鉆進鋪管法，是采用方向可控和以水射流破土為主的鉆進技術(shù)，在地表放置鉆機，按設(shè)計軌跡鉆出導孔，然后在擴孔和回拉的同時鋪設(shè)管線。該施工技術(shù)適用于小口徑管道施工，管徑為5～35 cm，施工長度為20～400 m，埋深在5 m以內(nèi)。但不適宜在砂層、礫石層使用。

3.3 定向鉆進鋪管法

定向鉆進鋪管法與導向鉆進鋪管法類似，一般采用定向鉆按設(shè)計軌跡鉆出先導孔，然后經(jīng)過一次、二次或多次回拉擴孔，最后拉管完成鋪設(shè)。相比之下，定向鉆進鋪管法的不同之處在于：一是使用螺桿馬達、彎接頭進行定向鉆進；二是使用測斜儀對鉆頭進行定位和導航；三是穿越大型障礙物時，需在導孔鉆柱外增加套洗鉆，來減小鉆進阻力［4］。該施工方法適用于各種地層，管徑為300～1 500 mm，施工長度為100～1 500 m，埋深最大可達60 m。

3.4 沖擊矛鋪管法

沖擊矛鋪管法是以氣動沖擊矛為動力，通過擠密土層的方式成孔。氣動沖擊錘是整個過程中的核心，可在孔中自行前進，連接的膠管用來輸送壓縮空氣。該施工方法適用于可以擠密的地層，如黏土、粉質(zhì)黏土等，管徑為3～25 cm，施工長度為20～100 m，具有機具簡單、施工方便、成本低、速度快的優(yōu)點。

3.5 微型隧道鋪管法

微型隧道鋪管法是一種新技術(shù)，是可導向、可遙控的頂管施工方案。整個系統(tǒng)包括鉆掘、激光導向、頂管、泥漿潤滑、出渣、操作控制6個部分，主要用于鋪設(shè)精度較高的非進人管道。該施工方法在軟巖、硬巖中均可使用，可鋪設(shè)混凝土、鑄鐵、鋼、強化樹脂、PVC等多種材質(zhì)的管道，管徑為20～300 cm，施工長度為90～200 m，由于精度控制高，因此施工成本也比較高。

4 頂管法施工技術(shù)要點實例分析

4.1 工程概況

某市政污水管網(wǎng)鋪設(shè)工程，污水管道距離道路中心25～38 m，管徑設(shè)計為50～80 cm，埋深在3.6～14.5 m之間，設(shè)計管道坡度為2 ‰～5 ‰，總長度為1 205 m。該污水管網(wǎng)位于城市主干道路旁，沿線是商業(yè)建筑和住宅區(qū)，為了最大程度上減小對交通和生活的干擾，決定采用泥水平衡頂管掘進施工方案。

4.2 頂管施工技術(shù)

4.2.1 測量放線

根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和勘察結(jié)果，將地面上的水準點引至井底穩(wěn)定部位，用于標高測量控制。然后放出管道的中心樁位，施工過程中用來控制頂管的中心。

4.2.2 洞口施工

本工程中，后背墻的施工尺寸是4 045 mm×3 500 mm×1200 mm。在另一個方向頂進時，將洞口處的護壁、后靠背鑿除。雨水管到位后，頂入千斤頂并在兩者之間設(shè)置柔性墊片，防止管道頂裂。對洞門位置精準測量后進行預(yù)留，并采用防水止水措施，防止地下水影響施工作業(yè)，允許偏差見表1。另外，本工程中工具管外壁和洞門之間有縫隙，洞口處的水可能通過縫隙進入工作井。為解決這一問題，在工作井內(nèi)的洞口處設(shè)置橡膠止水圈，在集水坑內(nèi)設(shè)置排污泵。

4.2.3 千斤頂和頂鐵安裝

為滿足頂管施工要求，本工程中配置200 t液壓千斤頂2臺，均設(shè)置在工作坑內(nèi)。頂鐵安裝時，一是保持平順狀態(tài)，禁止扭曲、歪斜。二是頂進作業(yè)時，工作人員不能站在頂鐵上方或側(cè)面。三是退千斤頂時放置長度最大的頂鐵，盡量減少頂鐵的使用數(shù)量。

4.2.4 頂管機始發(fā)

4.2.5 頂管施工關(guān)鍵工序

第一，動態(tài)監(jiān)測。頂管施工期間，在觀測臺上布置激光經(jīng)緯儀，作為頂管導向的基準線。一旦頂管機頭發(fā)生偏斜，此時激光點與靶位中心不重疊，通過調(diào)整千斤頂?shù)纳炜s量，即可達到糾偏效果。測量作業(yè)中的要點包括：一是布設(shè)四等水準路線，在井口處設(shè)置臨時水準點；二是根據(jù)導線點和水準點，測量工作井的平面位置、深度等參數(shù)，指導開挖作業(yè)，確定始發(fā)井和接收井的管道中心點；三是在始發(fā)井邊緣放出頂進方向的坐標，并且向井下投設(shè)方向線，保證臨時水準點的可靠性。

第二，頂進糾偏。頂管機向前推進時，受到土層性質(zhì)、作用力等因素的影響可能出現(xiàn)偏差，應(yīng)多次、緩慢糾偏，不能采用強制性措施。其中，頂進初期偏差糾正最重要，以工具頭頂進的5～10 cm為例，要求軸線偏差在50 mm以內(nèi)，高程偏差在30 mm以內(nèi)。允許偏差見表2。

第三，接口處理。相鄰管道之間的縫隙，可能發(fā)生滲漏現(xiàn)象，應(yīng)使用水泥砂漿進行填充。其中，水泥砂漿由膨脹水泥、砂、水組成，質(zhì)量比為1：1：0.3，充分攪拌后保證砂漿的均勻性。水泥砂漿隨拌隨用，在拌制后30 min內(nèi)用完；填充前先對接口灑水濕潤，分層填充并抹平。

4.2.6 管道壓漿

管道壓漿環(huán)節(jié)，施工技術(shù)要點包括：一是通過試驗確定漿液的配合比，保證各項技術(shù)參數(shù)符合設(shè)計要求。二是采用同步注漿法，注意檢查各個推進段漿液的形成情況，確保管路嚴密，注漿設(shè)備穩(wěn)定運行。三是管道頂進到位，檢查井成型后，對污水管道壓漿，產(chǎn)生固結(jié)作用，防止地面沉降。四是在各管節(jié)的橫斷面上，預(yù)留孔徑為30 mm的灌漿孔并編號。五是灌漿壓力控制在200 kPa，灌漿初期適當減小壓力，然后逐漸增壓至設(shè)計值。六是灌漿壓力達到設(shè)計值，且吸漿量低于0.12 L/min時，維持30 min后停止灌漿。

5 結(jié)語

市政排水工程施工條件復雜，基坑開挖深度大，施工質(zhì)量要求高，采用頂管法進行施工，在滿足質(zhì)量的前提下可減小對地面環(huán)境的干擾，提高經(jīng)濟效益和社會效益。未來，隨著城市發(fā)展速度加快，排水工程施工中可大力推廣頂管法，從而達到降本增效、節(jié)能環(huán)保的目標。

參考文獻

［1］何朝貴. 市政排水工程管網(wǎng)設(shè)計與施工質(zhì)量控制探討［J］. 城市建設(shè)理論研究（電子版），202309）：146-148.

［2］祁曉彬. 市政排水管道安裝施工技術(shù)要點探析［J］. 工程建設(shè)與設(shè)計，2023（3）：198-200.

［3］唐巍. 非開挖拖拉管技術(shù)在市政排水工程中的應(yīng)用初探［J］. 江西建材，2022（12）：312-313，316.

［4］夏宇佳. 歷史地段道路的排水工程系統(tǒng)改造方法研究——評《水利工程管理與施工技術(shù)》［J］. 灌溉排水學報，2021，40（4）：155.