探讨市政工程非开挖施工技术

摘要：随着我国社会经济的快速发展，城镇化进程不断推进，在市政工程施工中面临着建筑物密集、地下管线众多、场地狭小、明挖施工等困难，因此非开挖施工技术已广泛应用于市政工程。本文结合笔者多年来的施工经验，详细分析了市政工程非开挖施工技术的应用，以供同行参考。

关键词：市政工程；非开挖；施工技术

1 引言

铺设地下管线的传统方法是在地表挖沟（槽），然后将管线放人沟（槽）中，最后进行回填土方。随着社会的进步、经济的发展，地下工程建设和应用日益广泛，传统开挖施工方式显现出很大的局限性，由此，非开挖技术应运而生。

2非开挖技术的优势

非开挖技术的优势：可以避免开挖施工对居民正常生活的干扰和对交通、环境、周边建筑基础的破坏；在传统开挖施工无法进行或不允许开挖施工的场合（如河流、湖泊、重要交通干线、重要建筑物的地下管线），可用非开挖技术从其下方穿越铺设，并可将管线设计在工程量最小的地点穿越；可以高精度地控制地下管线的铺设方向、埋深，并可使管线绕过地下障碍物（如巨石和地下构筑物）；能取得较好的经济效益和社会效益。

3非开挖技术的发展与分类

我国非开挖施工技术和设备的开发、研制工作起步较晚，相应的科学研究与试验尚处于初期阶段，与国外先进国家相比差距较大。但近 20 年来，我国的非开挖技术发展速度较快。中国的非开挖施工技术的应用和发展进程，大致可以分为 3 个阶段：第一阶段（1953 年-1985 年）使用传统的非开挖技术阶段；第二阶段（1985 年-1994 年）引进国外现代非开挖技术与装备阶段；第三阶段（1994 年至今）在引进的同时，自行研发非开挖装备与相应技术阶段。

非开挖施工方法按用途可分为管线铺设、管线更换和管线修复三大类。对于管线铺设，其施工方法包括顶管法、隧道施工法、小口径顶管法、导向钻进法、螺旋钻进法、顶推钻进法、水平定向钻进法、冲击矛法、夯管锤法、冲击钻进法；对于管线更换，其施工方法包括爆管法、胀管法、吃管法；对于管线修复，其施工方法包括内衬法、改进的内衬法、软衬法、缠绕法、喷涂法、灌浆法。本文主要介绍管线铺设中的水平定向钻进法。

4水平定向钻进法

4.1施工方法

在所有的非开挖方法中，水平定向钻进法是唯一适用于所有土层的非开挖施工方法。该方法源自石油工业，最初是用于精度不高的小口径管道穿越河流，现广泛应用于压力管道穿越较大的障碍物下铺设，如穿越机动车道、大江大河、机场跑道等。

施工时，采用方向可控的旋转钻头从地表以10?一15?的角度钻入（通常导向孔直径为90mm，且使用泥浆护孔）。钻进过程中，在导向钻杆外跟进1根直径为125mm的套洗钻杆，其位于钻头后约100m处，连续并交替使用导向钻杆和套洗钻杆进行钻进，直到两者均钻达对面的出口坑。卸下导向钻杆，在套洗钻杆上连接旋转式筒状扩孔器进行回拉扩孔，此时钻进泥浆被用于冲走钻屑并支撑扩大钻孔。在达到需要的孔径前，可持续多次扩孔。最后，将欲铺设的成品管与扩孔钻头连接并拉人钻孔。水平定向钻进法能铺设长度达1.5km、直径达1200mm的管道。

4.2工艺流程

水平定向钻进法的施工工艺流程为：施工准备弓规划与设计钻孔轨迹斗应用钻液。钻导向孔、回拉扩孔*回拉铺管。

4.2.1施工准备

进人施工现场后，需调查该管道施工范围内有无其他地下管线，若有则需作出标记，以防止在拉进过程中对原管线造成损害。根据设计单位交付的设计资料，对所有导线点和水准点进行测量，根据测量结果进行管线放样、水准点引点等工作。

4.2.2规划与设计钻孔轨迹

导向孔轨迹设计是否合理，对管线施工能否成功至关重要。钻孔轨迹根据工程要求、地层条件、地形特征、地下障碍物的具置、钻杆的人出土角度、被铺设管线和（或）钻杆允许的曲率半径等情况，设计出最佳钻孔路线。该设计路线还会根据施工时遇到的实际情况进行调整。

将探测棒插人导向头内，将导向头后端与钢管连接，然后用顶管机给钢管施加压力，从而推进导向头，将导向头打人地下；导向仪可随时接收导向头的方位与深度，顶管机可根据此信息及时旋转导向头，使导向头可向前、向上、向下、向左、向右运动，随时改变导向头深度和方向，在地下形成一个直径为100mm的圆孔通道，孔道中心线即为所需铺设管道的中心线。

4.2.3应用钻液

钻液（俗称泥浆）在施工中起到以下重要作用：①清孔（首要目的）――清洁孔洞，以便拖管，减少回拖阻力；②稳定地层――成孔护壁，维持地层原始状态；③悬浮钻屑――帮助排屑，随泥浆回流带出；④冷却――冷却信号棒，降低钻具磨损，减小功率损耗。

此外，钻液还能作为一种重要的工具，在水平定向钻进施工中起到“血液”的重要作用，主要目的是减少施工阻力和风险。

钻液主要由水和（或）膨润土以及其他添加剂聚合物组成。在不同的地质条件下，需要使用不同配比的钻液。钻液的品质越好，其流动性和悬浮性越好，可以与钻屑混合使携带、排出能力更强，成孔效果也越理想，工程成功的概率越大，因此，在施工中不能用水替代钻液。用水代替钻液会影响工程施工效率和孔道质量，甚至导致工程失败。

4.2.4钻导向孔

根据不同的地质条件以及工程的具体情况，应选择合适的钻具和钻进方法来完成导向孔的钻进。在钻进导向孔时必须按设计曲线钻进，这对钻头的准确定位及变向控制非常重要。钻进过程中信号传送的方法主要包括电缆法和电磁波法。电磁波法的测量范围一般在600m以内水平距离，其工作原理为：在导向钻头中安装发射器，通过地面接收器，测得钻头所处的深度、钟面、侧仰角等参数，然后与设计曲线进行对比，以便及时纠正。地面接收器具有显示与发射功能，可以将接收到的相关信息同步传送至遥显仪（远程显示器），以便司钻手能按照要求控制钻机，使其沿设计制钻机的轨迹钻进。