[12-11 16:59:29] 来源：http://www.tmgc8.com 市政工程 阅读：3209次
1非开挖施工工艺
非开挖施工方法最早应用于天然气行业。随着科学技术的发展,非开挖施工方法在给水管施工中也得到应用及推广,此法具有施工占地面积小,施工简单、对周围的交通和环境影响小等优点。市政给水管道经过多年运行,缺少必要维护及其它因素的影响,给水管道腐蚀、跑冒滴漏现象严重,造成管网水损居高不下,而传统的施工方法要开挖路面,不仅耗资大,实施也比较困难,使得城市管网的更新率一直得不到提高。非开挖施工方法的应用使城市旧管网的更新改造得到有效提升,给新管铺设也带来良好的社会效益。
非开挖施工的工艺主要有:
(1)管道在线修复翻新工艺——内衬管滑(拉)入衬装、无缝衬装、管道内衬修复。
(2)在线管道更新工艺——爆(碎)管衬装。
(3)非开挖敷设管道工艺——导向钻进铺管技术、气动矛铺管技术、机械顶管技术。
2管道非开挖技术
2.1管道在线修复翻新工艺
2.1.1内衬管滑(拉)入衬装该方法是将一条新的直径小于原管道的PE管拉入到旧的管道中(如图1所示)。内衬管前端要装圆锥扩管头,以克服拉入过程中原管道的阻力,同时圆锥扩管头前用牵引绳与卷扬机相连。原有管段的端部要加装PE管保护圈,以防PE管拉入时被划伤。PE管衬装完后,为固定内衬的PE管,要在原有管道和PE管之间灌注水泥砂浆。施工时,PE管可以事先用对熔焊机焊接好,小管径的PE管还可以装配成管道盘轮,这样可以极大地减少拉入衬装的时间。一次拉入的长度可达几百米,在分支管、消火栓、阀门等处要挖工作坑,并在PE管上开口接支管。
2.1.2无缝衬装该法适用于更新管直径大于或等于原管道管径的情况,是将新的PE管衬入旧管道中,衬装后PE管变形复原并与原有管道内壁紧紧贴在一起而无需灌入砂浆固定。施工中所使用的 PE管一般为高、中密度的薄壁聚乙烯管材,衬装的方法类似于滑(拉)入衬装工艺。该法的关键是要在衬装前将内衬管的截面积减小。截面的变形可以是弹性的或半永久塑性的,变形管的复原可以是自然的或是通过注入外界的高压或高温介质(如压力水、高温水、高压蒸汽)而屈服复原。
变形的方法为:
(1)将PE管拉长(在管壁厚度不变的情况下,当某种PE管被拉长4%时则管径将缩小6%),衬入后,由于不再受拉力的作用,管长缩短、管径变大,从而达到无缝贴衬的目的。
(2)将管道横截面变形(PE管在生产时被挤压),再通过专用的设备将横截面变为“U”或“C”形,也可以在现场将PE管沿管壁圆周方向扭曲变形,然后进行衬装并利用水压、高温水或高压蒸汽的作用将变形的管道复原。
无缝衬装需要较高的技术水平,要精确计算内衬PE管的横截面变化情况,同时还需要特制的内衬管缩径钢模或扭曲钢模等设备。
2.1.3管道内衬修复管道内衬修复技术适用于大管径、长距离管道,它是将浸润树脂的玻璃纤维材料从井口拉入管道中,利用蒸汽的压力和温度将材料吹起,紧贴在管道内壁上并使其高温固化,内衬材料形成坚硬的管道内壁而成为管道骨架的一部分,从而达到内衬修复旧管的目的。管道内衬一次施工的长度可达几十米以上,修复完后,在各支管、消火栓、阀门等处挖工作坑进行人工开孔接支管,也可通过专用的设备开孔接支管。
目前该技术工艺比较成熟,材料比较先进,在冬季的低温环境下,也可正常施工,工期较短,修复后的新管内壁光滑,材料耐强酸碱腐蚀,壁薄强度大,应用范围较广。
2.2在线管道更新工艺——爆(碎)管衬装
该方法主要适用于原有管为易碎管材(如灰口铸铁管、水泥管等)且管道老化严重的情况。新管的管径可以比原有管道管径大,具体施工方法是将碎管设备放入旧管中,由卷扬机或冲压杆拉动并沿途将旧管破碎,在碎管设备后连有扩管头(扩管头的直径大于原有旧管),一方面负责将破碎的旧管压入到周围的土壤中,另一方面将内衬的PE管拖入原管位。如图2所示:
2.3非开挖敷设管道工艺——导向钻进铺管技术
该技术是利用水平定向钻机设备,将钻探技术与控向技术巧妙结合的现代非开挖施工新技术,它施工时采用导向探测与管线探测相结合的技术在钻孔时有效调整钻头,可快速准确地完成钻孔,再进行分级扩孔将钻孔扩至合适的直径,然后将待铺设的管道与回拉头、扩孔头及钻杆连接,由钻机牵引将管线拉入已扩钻孔中,完成管道铺设。
随着导向定位精度提高、施工设备能力增强、管材业的发展,铺管能力由初期的小口径、短距离、单一钢管,发展到大口径、长距离、多种管材的铺设,成为非开挖领域的发展重点,该工艺适宜在粘土、粉土、砂土等复杂地层条件下采用,主要用于管径在DN40到DN800之间的塑料管(PVC、PE等)、钢管等管材,已广泛应用于市政自来水管线的铺设中。www.tmgc8.com
3技术经济比较
3.1非开挖更新修复管道工艺
表1给出了在线非开挖管道更新修复工艺的相关技术经济指标。
表1在线非开挖管道更新技术经济指标
项目 典型施工
速度(m/d) 施工费用(以管径为
150mm为例)(元/m)
内衬管滑(拉)入衬装 100 492
无缝衬装 60～120 740
管道内衬修复 100～200 980～1230
爆(碎)管衬装 100 740
注:3施工速度是在满足8h内使更新管道恢复供水的条件下得出的,而不是因为技术本身的限制。
3.2非开挖敷设管道工艺
表2是各种非开挖敷设管道工艺的相关技术指标对照表:
表2非开挖技术敷设管道工艺的对照表
比较项目 气动矛 导向钻进 机械顶管
管材 钢管 钢管、PVC管、PE管 钢管、钢筋混凝土管、复合管、PE管、陶管
管径 50～300mm 50～1000mm 200～3000mm
一次施工距离 20～40m 一般100m左右,特大型1km左右 管径<800mm;130m左右,管径≥800mm;1km以上
适用土质 软土,在混合层中困难 一般土,在砂砾,岩层中困难 粘土,砂砾至岩层全土质均可能(且不用井点降水)
平衡地下水 不能 困难 能(且不用井点降水)
控制地面沉降 不能 不能 能(顶进面有压力管理)
机械原理 采用压缩空气、冲击型 先钻进,后扩孔回拖 前面刀盘切削土体,后方顶进
施工速度(同土质比) 0.5～2m/min 2～5m/min 70～200mm/min
施工精度 施工中无诱导 地面方向有诱导 激光定位,机头纠偏
曲线施工 不能 用钻管前方导向板 任意曲线,曲率半径可小于50mm
占地面积 小 较小 较小
穿越对象 穿一般通路 穿路,过河(须设置管内导向) 穿路、过河、市区房下顶管
用途 电缆、通信、煤气、自来水支管 电缆、通信、天然气、自来水管 所有管线,包括重力流的下水、污水,雨水管线
4结语
随着我国城市化速度建设的加快,现代文明意识和环保意识的逐渐加强,开挖路面进行地下管线施工导致的社会问题、交通问题和环境污染问题越来越受到人们的关注。因此近年来非开挖技术以前所未有的速度应用到市政给水管道的更新和铺设中。具体选择哪一种施工工艺,应综合考虑工程地质、地下管线情况等各种因素,结合各种工艺技术的适应性与局限性,并做出技术经济比较,最后得出最好的施工方案,提高经济和社会效益。
作者简介:韩明(1974-),男(身份证号:422622197401150070),研究方向:给排水工程设计、预结算和施工管理。
