浅谈市政给排水管道不开槽设计及施工

浅谈市政给排水管道不开槽设计及施工

乐明明

上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司浙江分公司浙江省杭州市310000

摘要：随着我国城市化进程的不断推进，更小的施工空间、更大的交通流量、更密的建筑群落，对于市政工程给排水管道的设计与施工技术提出了进一步要求。不开槽技术在市政给排水管道的运用，使得管道建设不易受到上部环境和季节的影响，同时不开槽设计挖土方量小、施工快捷，在实际的市政管道建设工程中取得了良好的经济效益和社会效益。

关键词：市政；给排水管道；不开槽设计；施工技术

引言：

目前我国常见的市政给排水管道不开槽施工技术主要为顶管技术，针对小管径的管道则采用牵引拖拉。牵引、顶管技术是一种非全线明开挖的施工方式。在管线的特定位置开挖，通过暗挖辅助管线进行定位、铺设、修复、更换。根据工程实际情况设计选用合适的不开槽技术，可保证市政给排水管道施工顺利进行，提升市政工程基础设施的建设效率与建设质量。

一、市政给排水管道不开槽技术设计

（一）地质水文及环境因素的分析

管道不开槽设计必须以勘查地质，水文资料为前提依据，才可对影响工程的因素进行分析评估和判断，排除安全隐患。对于分化残积土、粉质土，不开槽设计具有普遍适用性，而淤泥沼泽地质就需进行详细的勘查分析。地质如果是岩石的话，不开槽设计就只适用于强风化岩，并且在空隙大的卵石层也较难实现。如遇到地下水位较高时，则后期会有大量的水积于工作坑内；如为小孔径牵引施工，则较易发生塌孔现象。对此应加强周边降地下水措施，使水位降至适合的标高层。当周围水质条件较差，埋设环境对具有强腐蚀性时，则需要加强管道的防腐措施，在预先涂制传统防腐层基础之上，还应对该处土体进行化学药剂改性。管材为金属管道，视情况后期可增加阴极保护措施。

（二）适用条件

传统的顶管技术一般适用于管径为DN800～DN3500的给排水刚性管道，穿越山丘山坳地段，沼泽泥潭的大管径管道建设工程；一般做法是先将工作井（坑）和接收井挖好，然后通过一边挖掘一边用千斤顶顶，将管道一截一截的顶进工作坑。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进至接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两工作井（坑）之间。因上跨桥梁段、公路、铁路、河川或拥有重要保护建筑群，而无法进行大开挖的实际工程项目建议采用顶管技术来解决管道的施工埋设。

对于管道管径≤600的非开挖管道，可以进行拖拉管道施工。但长距离的管道、平直段要求高的重力流管道、管材刚度大的管道均不建议采用拖拉管道施工。牵引拖拉实为顶管技术的一种，其不同于顶管的是将管道的前进动力形式由顶推改为拖拉，机械设备位于管道出土段。拖拉牵引的施工因为导向钻孔、扩孔工序的难以把控，其对部分管道无法精确控制标高，且长距离造孔可能发生塌孔现象；而造斜段的存在也要求拖拉管须具有一定的柔韧性。

综上所述，并结合以往工程经验，将不开槽设计使用条件归结为以下几点：

①当因为特定的因素，而无法满足管道明挖开槽施工埋设条件，可设计使用不开槽技术（顶管或牵引拖拉）。

②管径≤600mm可以拖拉施工，实际进行拖拉施工最佳的管径控制应≯400mm；管径800～3500mm的管道宜采用顶管，最大管径最好控制在2000mm以内。

③常使用的拖拉管管材为优质PE材质；刚性管材管道，例如钢筋混凝土管、钢管，球墨铸铁管等均推荐采用顶管。

④小管径管道穿越河道，下凹地形可以采用牵引拖拉施工做成倒虹形式，牵引必须使用弹性管材；大型管道穿越开挖困难的大河、沼泽或凹地时，推荐采用顶管施工，如为倒虹段，则应做成一字型倒虹。

（三）注意细节

在对某段管道进行不开槽设计时，首先必须要对前期资料有较为完整的收集度，包括规划、地勘、水文资料等关键性的资料。其次要求设计人员把握各种材质排水管的特性、结构、参数，并严格按照对应的规范逐条进行设计。再者，要对现场进行踏勘，根据现场实际情况和具体施工条件来设计“接地气”方案，并对方案进行论证，保证其经济合理性。最后则是细节部分，尤其是说明，明确施工的材料、位置以及标准，图纸上针对容易忽略的细节用差异性符号标识出来。

二、市政给排水管道的不开槽设计、施工注意要点

（一）顶管（机械）顶进的合理选择

当采用敞口式的顶管机，应将地下水降至管底以下不小于0.5m处，并做好施工的防水措施，防止其他水源的进入给排水管道；如地下水的水位环境不允许进行降水措施，就应该采取封闭式土压平衡顶管机进行顶管施工。顶管施工需要穿越公路或者其他建筑物，则应做好有效的保护措施；管口口径较小，顶力较强，则可以采用一次性的顶进挤密土层的顶管方法进行施工[1]。

（二）管节的设计要求

钢管制作的质量控制应严格按有关规定及设计标准执行，焊缝等级不低于Ⅱ级；排水管道外侧防腐结构层的设计，需满足防水、防潮、防腐以及强度要求，在顶进时保证不会被磨损；钢筋混凝土管材强度应满足顶管的要求，其钢承口的防腐制作均同钢管要求执行；玻璃钢管材质量符合我国现行的相关标准以及技术规范；根据管径和顶进情况进行衬垫厚度的综合设计[2]。

（三）进行科学的盾构机选择

盾构机的选择主要是考虑到给排水管道穿越河流和铁路的情况，降低市政给排水管道对于周围建筑物的扰动以及对地面生态体系的影响，如在软土层或者粉砂层进行施工，应该选择开放型的盾构机，其构造简单，造价低，能够适应流塑性较高的涂层；如使用部分敞开式盾构机，则须对出土量精准控制。定向钻机回转扭矩和回拖力的确定，在确保设备安全前提下，应考虑终孑孔径、轴向曲率半径、管道长度等因素的制约。浅挖深埋的方案，应根据断面的形式和结构、埋深、长度等因素，结合工程水文地质，环境安全等级，通过经济技术比较确定。夯管锤的选择要根据钢管实际的力学特性，有效检测出附属构筑物的实际位置[3]。

（四）顶管施工要点

顶管施工应按照施工根据施工的具体情况以及施工技术要求进行顶进施工方案的选择，提升其灵活性。施工应绕开周边建筑群落，防止施工对建筑物造成不良扰动。开挖应遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则。工作井洞圈应距底板至少0.6m，设置止水装置，联结环板与预埋件焊接密实，并用胶凝材料封堵。土层条件湿度较高，容易造成大规模沉降的现象，针对此种情况，可采用土压平衡顶管机进行顶进，减少路面的沉降系数，也可以采用敞口式顶管机进行顶进施工，从而保障施工的安全系数与稳定性能[4]。

（五）安全防护施工要点

在管道进行敷设之前，对施工作业井的环境条件，尺寸等因素进行安全防护形式的确认，在确保井壁支护体系以及盾构推进都能够满足设计需求后，再进行施工。起重作业前应试吊，离地面0.2m时检查拥扎情况和制动性能，吊物至工作面小于0.5m时，人员才可靠近；工作井底环境保持干燥和稳定，同时在地面井口的周边应该设置防汛设施和安全护栏；上下安全通道宽度满足工作面要求。

三、结束语

通过对工程拟建地的水文地质、施工条件、环境安全因素的分析，选择合理不开槽施工技术是确保市政工程得以顺利实施的前提条件。在设计时，要提高设计标准，加强设计质量，确保施工工艺流程科学合理；在施工中，明晰相应的技术要点和施工设计的要求，加强施工验收管理，节约经济成本和时间成本，带来更高的经济效益与社会效益，促进我国的市政基础设施建设。

参考文献：

[1]孙伟娜.市政给排水管道不开槽设计及施工技术探索[J].建筑工程技术与设计，2018，（16）：3039.

[2]李红梅，李勇虎.市政给水排水管道不开槽设计及施工技术[J].价值工程，2012，（32）.

[3]罗俊，唐亮，杨靖.市政给水排水管道不开槽设计及施工技术经验谈[J].城市建筑，2013，（4）：174.

[4]刘珊.浅谈非开挖技术在市政给排水工程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2015，（31）.