隨著城市化進(jìn)程的加快,帶動了城市建設(shè)的發(fā)展,市政工程建設(shè)也取得了飛速發(fā)展。市政地下管道網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大,大大增加給排水系統(tǒng)難度。在排水施工時應(yīng)用非開挖拉管技術(shù)能解決這些問題,污水管道設(shè)置合理,對城市道路影響較小,管道鋪設(shè)速度快,施工率高,在市政排水工程中得以應(yīng)用和推廣。
1 非開挖拉管技術(shù)的相關(guān)概述
市政排水工程一般分為開挖式排水管道工程和頂管(拉管)式排水管道工程。由于絕大多數(shù)排水管道需埋設(shè)在地底下,并且會穿越各種各樣的建筑物,在實際的施工過程中,為了要減少后續(xù)施工及維護(hù)的問題,一般會將排水管道安置在城市道路的兩邊,而且在不影響交通運(yùn)行的基礎(chǔ)上,大部分會采用明挖的施工模式。若出現(xiàn)影響城市交通,出行安全等各種問題,亦可使用較先進(jìn)的頂管(拉管)施工技術(shù)進(jìn)行施工,但是在實際的施工過程,施工人員應(yīng)務(wù)必考慮相關(guān)實際情況,選擇采用合理的頂管工藝及配套設(shè)備?,F(xiàn)僅對市政排水工程中的非開挖拉管技術(shù)作如下簡述。對非開挖拉管技術(shù)的概念,可將其理解為不采取地表挖槽的基礎(chǔ)上完成的一系列管線修復(fù)、鋪設(shè)等過程的施工技術(shù)。在長期優(yōu)化與改進(jìn)過程中,該技術(shù)已逐漸以多管施工取代傳統(tǒng)的單管施工,而且更適用于長距離給排水施工方面,如典型的氣動、導(dǎo)向鉆進(jìn)等都為非開挖拉管技術(shù)的主要方法。從其應(yīng)用的優(yōu)勢看可歸納為三方面,即:第一,可操作性較強(qiáng)。市政給排水施工中只需保證線路設(shè)計合理、鉆機(jī)防止準(zhǔn)確以及焊接鉆頭不存在問題的基礎(chǔ)上,便可施工;第二,生態(tài)環(huán)保效益較高。利用該技術(shù)施工中無需考慮其是否會影響城市交通運(yùn)行情況,而且其能夠?qū)β坊约暗貙悠鸬揭欢ǖ谋Wo(hù)作用,同時對環(huán)境造成污染較小。第三,施工工期較短。與傳統(tǒng)挖槽埋管技術(shù)相比,非開挖拉管技術(shù)應(yīng)用下無需引入如堆放雜土或運(yùn)輸?shù)裙ば?,從前期?zhǔn)備工作直至竣工所耗費的時間極少,且因工期的縮短與施工工序的減少對節(jié)約給排水工程成本具有極大的作用。
2 施工中應(yīng)用非開挖拉管前期準(zhǔn)備工作
市政給排水施工中的準(zhǔn)備工作首先從設(shè)計導(dǎo)向孔方面著手。其中的導(dǎo)向孔亦可稱為管線孔。非開挖拉管技術(shù)應(yīng)用過程中需結(jié)合排水工程實際情況進(jìn)行管道設(shè)計,管線通過導(dǎo)向孔鉆進(jìn)過程中要求保證入土角度較少,若管線較深情況下還需考慮到入土工作坑設(shè)計工作,以此使入土角度更為合理。其次,前期準(zhǔn)備工作中需合理選用管材。目前非開挖拉管技術(shù)在應(yīng)用中,要求管材在抗刮痕、抗拉等能力方面較高且保持較高的韌性。以 HDPE 管材為典型代表,其在連接強(qiáng)度、可撓性能等方面都可滿足非開挖拉管技術(shù)要求。最后,做好泥漿配置工作。施工中涉及的你將材料主要以聚合物加強(qiáng)型泥漿為主,配置過程中要求引入少量聚合物以及膨潤土,一般可使二者比重占泥漿總量 2%最為適宜。這樣可使?jié)櫥阅芤约翱古ぞ啬芰Φ确矫娴靡蕴岣?,降低塌陷問題發(fā)生的概。
3 非開挖拉管技術(shù)的具體應(yīng)用
3.1 從導(dǎo)向孔施工角度
在導(dǎo)向孔設(shè)計合理的基礎(chǔ)上,便需進(jìn)行導(dǎo)向孔的具體施工。施工中要求以定位軸線為基礎(chǔ),利用導(dǎo)航儀器對鉆頭深度與方向進(jìn)行控制,設(shè)計中可使圓孔通道保持在 100mm 左右的直徑,這樣管道鋪設(shè)過程中便可以孔道中心線為基準(zhǔn)完成施工。但需注意鉆具使用過程中往往難以保證具有較強(qiáng)的導(dǎo)向性,對此可采取輕壓慢轉(zhuǎn)的方式。實際施工中,若發(fā)現(xiàn)存在漏失泥漿或鉆壓發(fā)生變化等情況,要求及時采取相應(yīng)解決措施以保證施工質(zhì)量。另外,導(dǎo)向孔施工結(jié)束后,施工單位還需檢查出口土、入口土等在方位與標(biāo)高等方面是否滿足設(shè)計要求,保證成孔與設(shè)計軸線相適應(yīng)。
3.2 從擴(kuò)孔工序角度
非開挖拉管技術(shù)在擴(kuò)孔過程中的應(yīng)用,要求拆除導(dǎo)向鉆頭,確?;財U(kuò)工序仍以回擴(kuò)鉆頭為主要工具。實際施工中要求對泥漿量質(zhì)量與用量進(jìn)行分析,保證其滿足非開挖拉管技術(shù)要求,對性能指標(biāo)存在問題的泥漿需做好適時調(diào)整。同時擴(kuò)孔工序中可采取多次作業(yè)的形式,尤其在回擴(kuò)作業(yè)中應(yīng)注意引入擠擴(kuò)式鉆頭。為保證孔壁穩(wěn)定性得以提高,針對扭矩或回拖力較大的情況要求增加回擴(kuò)次數(shù)。另外,目前許多市政給排水施工中多將稀釋粉如 TERRA 用于泥漿配制中,其可有效解決管材應(yīng)用中易變形問題。
3.3 從管材回拖工序角度
根據(jù)給排水相關(guān)施工要求,進(jìn)行 HDPE 管連接過程中需采取焊接措施,保證焊接質(zhì)量不存在問題的情況下才可進(jìn)行管材回拖。實際回拖過程中主要需考慮孔內(nèi)情況、扭矩變化程度以及鉆機(jī)回拖力是否滿足施工要求等,保證用力合理的基礎(chǔ)上才可使管材一次性拖入孔內(nèi)。
4 非開挖拉管技術(shù)在市政排水施工中的應(yīng)用要點
4.1 設(shè)計導(dǎo)向孔的軌跡
排水施工中的導(dǎo)向孔是進(jìn)行來管擴(kuò)孔的母線和排水施工最終的管線孔,與其他排水管線差異較大。而且在實際的施工過程中,重力管施工的要求較高,必須嚴(yán)格控制深度和坡度的誤差,施工難度較高。所以在排水管道施工中需要結(jié)合實際開展情況,綜合分析施工現(xiàn)場的條件和環(huán)境,確保管道以最小角度鉆入土體。該工程項目結(jié)合實際情況,對導(dǎo)向孔進(jìn)行綜合實際,將工作井的間距控制在 110~200m,在埋管深度加大時,為了確保管道入土角度較小。
4.2 選擇管材
進(jìn)行非開挖拉管施工時,要嚴(yán)格控制管材的選用,按照施工要求和工程實際情況,保證選擇的管材具有良好的工作性能和使用性能。管材的抵抗裂紋快速傳遞性能和可撓性,能夠便于對管線走向進(jìn)行布置時隨時根據(jù)施工具體情況進(jìn)行變更,同時具備高韌性、抗刮痕性能和抗拉性能。在連接管道時,采取一體化熱熔的連接方式,能夠滿足施工要求強(qiáng)度和密封效果,還能夠適應(yīng)高強(qiáng)度的拖拉,為管道的穩(wěn)定可靠提供保證。
4.3 計算回拉力
由于要根據(jù)回拉力對定向鉆機(jī)進(jìn)行選擇,所以必須準(zhǔn)確計算回拉力。在計算時要根據(jù)管道鋪設(shè)工程的相關(guān)技術(shù)規(guī)定和工程建設(shè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),套用專門的計算公式:F 拉=πLf[D2γ泥/4-dδ1((D-δ1)]+K 粘πDL其中,F(xiàn) 拉是拉力(kN),f 是摩擦系數(shù),L 是穿越長度(m),D 是生產(chǎn)管直徑(m),γ泥是泥漿密度(kg·m3),δ1 代表生產(chǎn)管厚度(m),K 粘是粘滯系數(shù)。
4.4 配制泥漿
泥漿配制是非開挖拉管技術(shù)施工的重要環(huán)節(jié),在進(jìn)行施工時,選用的泥漿材料主要是由優(yōu)質(zhì)膨潤土制成的加強(qiáng)性泥漿,在擴(kuò)孔拖拉施工中,也選用同樣配比的泥漿。這種泥漿具有良好的造壁性和潤滑性,起到較好的抗扭矩效果,能夠防止塌陷的發(fā)生。
4.5 導(dǎo)向孔施工
使用定向鉆機(jī),按照測量定位軸線采取橫向鉆進(jìn)施工,地表使用科學(xué)導(dǎo)航設(shè)備,例如利用控向儀控制鉆頭方向和深度。圓孔通道直徑為 100mm,孔道中心線即管道鋪設(shè)中心線。在實際開鉆時,采取輕壓慢轉(zhuǎn)方式,平直段施工過程則采取輕壓快轉(zhuǎn)方式,保證鉆具的導(dǎo)向性和穩(wěn)定性。
4.6 擴(kuò)孔
完成導(dǎo)向孔施工后,卸下起始桿和導(dǎo)向鉆頭,更換新鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔。在進(jìn)行回擴(kuò)時,要保證泥漿量的穩(wěn)定,抽查泥漿各項參數(shù),方便以后調(diào)整泥漿指標(biāo)??紤]地層具體情況,適當(dāng)調(diào)整鉆進(jìn)速度,方便排渣。總共分為 4 次進(jìn)行擴(kuò)孔,在最后一次回擴(kuò)時選用擠擴(kuò)式鉆頭。如果回托力和回擴(kuò)扭矩較大,可再進(jìn)行一次回擴(kuò),保證孔壁成型穩(wěn)定。該排水施工工程區(qū)域的土質(zhì)具有粉淤性,在實際施工中,可以在混配系統(tǒng)中加入適量稀釋粉,起到塑管、鉆桿潤滑和固化洞壁的效果,有效防止管材變形。在進(jìn)行擴(kuò)孔時,要做好跟蹤記錄,如果發(fā)現(xiàn)軸線角度、頂拉力和鉆進(jìn)時間方面的問題,及時停止施工,采取相應(yīng)處理措施。
4.7 回拖管材
在進(jìn)行 HDPE 管的連接時,要按照電熱熔施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接,回拖管材前嚴(yán)格控制電熱熔的焊接質(zhì)量,待驗收合格且自然冷卻之后進(jìn)行脫管?;赝瞎懿臅r,要格外注意孔內(nèi)情況,施工人員密切觀察回拖力和鉆機(jī)扭矩變化,保證回拖平穩(wěn)順利,不得蠻拖。在已成形的空洞中一次性拖入管材,盡量避免中途停頓,減小回拖阻力。
5 施工注意事項
拉管工藝應(yīng)用過程中除保證各施工工序不存在問題外,還應(yīng)注重管線軌跡、程控質(zhì)量以及沉降預(yù)防措施到位等工作。其中在管線軌跡方面,由于市政給排水管道本身具有重力流特征,在軌跡設(shè)計中應(yīng)避免存在標(biāo)高誤差或坡度較大等問題??稍诠ぷ骺釉O(shè)置時對標(biāo)高與入土角度控制,或增加管位深度測定頻率,以此保證管線軌跡更為合理。而在成孔質(zhì)量方面,可采取的措施主要包括通過入出土角度的設(shè)計使出入土點得以有效控制,或采取二次排管措施并將管線順直,可起到減少成孔誤差的作用。另外,在沉降預(yù)防措施方面,拉管工藝應(yīng)用過程中因回擴(kuò)頭大小存在差異,容易出現(xiàn)沉降問題,通常在埋深較淺且管徑較大的管段處表現(xiàn)較為明顯。對此便要求在擴(kuò)管過程中應(yīng)采取多次作業(yè)的形式,避免撓動情況下土體發(fā)生變形,或在補(bǔ)救過程中對可能存在沉降問題的管道進(jìn)行注漿,可使管外縫隙得以封堵,對解決路面沉降可起到重要的作用。
6 結(jié)束語
綜上所述,非開挖拉管技術(shù)在給排水工程中的應(yīng)用是保證工程質(zhì)量得以提高的關(guān)鍵所在。實際應(yīng)用過程中應(yīng)正視該技術(shù)的內(nèi)涵與應(yīng)用優(yōu)勢,做好前期準(zhǔn)備工作與相關(guān)技術(shù)要點分析,保證各施工工序包括導(dǎo)向孔施工、擴(kuò)孔以及管材回拖不存在問題,并對管線軌跡、成孔質(zhì)量以及路面沉降預(yù)防等方面采取相應(yīng)的控制措施,這樣才可使拉管工藝優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。