论文部分内容阅读
摘要：随着我国城市化进程的不断加快，市政给排水管道成为了城市建设的重要基础设施，对于市政排水管道的存在问题的分析及对排水管道水工方法的规范成为了急需解决的问题。一般来说，市政给排水管道施工方法大开挖开槽施工和非开挖施工两大类。大开挖开槽施工是一项传统的、应用最普遍的方法，非开挖技术是指通过导向、定向钻进等手段，在地表极小部分开挖的情况下（一般指入口和出口小面积开挖），敷设、更换和修复各种地下管线的施工新技术，对地表干扰小，因此具有较高的社会经济效果。本文通过简单的介绍市政给排水管道中常出现的问题及施工方法的详细操作规范，希望可以有效的提高市政排水管道工程的质量。
关键词：市政给排水；常见问题；施工方法
1.市政给排水管道工程常见问题
城市化的进程加快，大量人口涌入城市，给城市的排水系统带来了严峻的考验，市政给排水管道工程的质量问题至关重要，分析市政给排水管道工程中常见的问题并明确施工方法和施工规范，有助于市政给排水管道工程质量的提高和发展。目前来说，市政给排水管道工程中存在的主要问题包括以下几个方面：施工质量管控不足，对于施工过程中的操作规范，材料质量没有很好的进行管控；工程监理不合格，工程监理单位没有很好的进行监理的职责；缺乏规范化技术施工，因为技术和施工团队的不足，导致出现排水管道质量问题。明确施工方法，有助于解决市政给排水管道工程中的质量问题。
2.大开挖开槽施工
明挖法也叫开槽施工法，主要步骤流程如下：
给水管道施工主要工艺流程为：安装准备→预制加工→管道安装→管道试压→管道冲洗、消毒→管沟回填。市政排水管道施工主要工艺流程为：沟槽开挖→基坑支护→地基处理→基础施工→管道安装→基坑回填土。明确施工规范和流程，有助于解决施工存在中的质量问题。
3.非开槽施工
管道非开槽施工技术是在不开挖地表的条件下，进行地下管线铺设、更换和修复的一项施工方法，与传统的开挖方法相比，具有不影响交通、不破壞地表设施、施工周期短、施工成本低、操作方便、社会效益显著等优点，尤其对于需要在地下较深位置、地表有障碍物、地面附属物修复困难等情况更具优势。
管道非开槽施工法，除了目前常用的顶管法和盾构法之外，还有管道牵引法、气动矛铺管法和夯管锤铺管法等几种。
3.1顶管法
顶管法施工的工作过程如图1所示，先在顶进管道的一端建一个工作坑，在工作坑内修筑基础、设置导轨、安装后背和千斤顶，将敷设的管道放在导轨上，管道的最前端安装工具管。顶进前，先在管子前端开挖土方，形成坑道，然后操纵千斤顶将管子顶入土中。反复操作，直到顶到设计长度为止。千斤顶支承于后背，后背支承于后座墙，千斤顶的顶力主要克服管壁与土层之间的摩擦阻力和管端切土阻力。
3.2盾构法
盾构是集地下掘进和衬砌为一体的施工设备，广泛用于地下管沟、地下隧道、水底隧道、城市地下综合管廊等工程。
盾构施工时，应先在某段管段的首尾两端各建一个竖井，然后把盾构从始端竖井的开口处推入土层，沿着管道的设计轴线，在地层中向尾端接受竖井中不断推进。盾构借助支撑环内设置的千斤顶提供的推力不断向前移动。千斤顶推动盾构前移，千斤顶的反力由千斤顶传至盾构尾部己拼装好的预制管道的管壁上，继而再传至竖井的后背上。当砌完一环砌块后，以已砌好的砌块作后背，由千斤顶顶进盾构本身，开始下一循环的挖土和衬砌。
盾构法施工的主要优点是：
（1）盾构施工时所需要顶进的是盾构本身，故在同一土层中所需顶力为一常数，因此盾构法施工不受顶进长度限制。
（2）盾构断面形状可以任意选择，而且可以形成曲线走向。
（3）操作安全，可在盾构结构的支撑下挖土和衬砌。
（4）可严格控制正面开挖，加强衬砌背面空隙的填充，可控制地表的沉降。
3.3管道牵引法
管道牵引法是依靠前面工作坑的千斤顶，通过连接两个工作坑的钢索，将管节逐节拉入土内的方法。可分为普通牵引、顶进牵引、贯入牵引和挤压牵引等方法。
（1）普通牵引法
施工时，先在埋管段两头修建两座工作坑，在工作坑问用水平钻钻成略大于穿过钢丝绳直径的通孔。在后方工作坑内安管、挖土、出土等操作与普通顶管法相同，但不需要后背设施。在前方工作坑内安装张拉千斤顶，通过张拉千斤顶牵引钢丝绳拉着管节前管道。普通牵引适用直径大于800mm的钢筋混凝土管、短距离穿越障碍物的钢管管道敷设，在地下水位以上的黏性土、粉细砂土内均能采用。
（2）顶进牵引法
顶进牵引是在前方工作坑牵引导向的盾头，而在后方工作坑顶入管节的方法。这种方法与盾构法相似，不同者只是盾头不是用千斤顶顶进，而是在前坑用张拉千斤顶牵引。
顶进牵引适用于黏土、砂土，尤其是较坚硬的土质最适合。牵引管径不小于800mm，主要用于钢筋混凝土管的敷设，与覆土深度关系不大。
（3）贯入牵引法
在土内牵引盾头式工具管前进，并在工具管后面不断焊接薄壁钢管随同前进，待钢管全部牵引完毕再挖去管内土。
贯入牵引只能用于淤泥、饱和粉土、粉土类软土，并且只适用于钢管。钢管壁薄体轻有利于贯入土内。管节最小直径为800mm，以便进入管内挖土。牵引距离一般为40-50m，最多不超过60m。
（4）挤压牵引法
在前面工作坑内牵引锥式刃脚，在刃脚后面不断焊接加长钢管，靠刃脚将管子周围土层挤压而不需出土。
挤压牵引法适用于黏土、粉土和砂土。管径最大不超过400mm，管顶覆土厚度一般不小于5倍牵引管子外径，以免地面隆起。牵引距离不大于40m，否则牵引力过大不安全。常用管材为钢管，接口为焊接。 3.4气动矛铺管法
气动矛铺管法使用的主要施工工具是一只类似于卧放风镐的气动矛，在压缩空气的驱动下，推动活塞不断打击气动矛头部的冲击头，将土不断地向四周挤压，并将周围土体压密，同时气动矛不断向前行进，形成先导孔。先导孔完成后，管道便可直接拖入或随后拉入，如图3所示。
气动矛常适用于可压缩性土层中，如淤泥、淤泥质黏土、软黏土、粉质黏土及非密实的砂土等。如在砂层或淤泥中施工时，则必须在气动矛后面直接敷入套管或成品管，这样不仅可以保护孔壁，还可以为气动矛提供排气通道，有利于施工的进行。其施工长度与管道口径的大小有关，一般情况下，对于小口径管道，孔长通常不超过15m；对于较大口径管道，孔长一般在30-50m之间。
3.5夯管锤铺管法
夯管锤铺管法仅适用于钢管施工，除有大量岩体或有较大石块之外，几乎可以适用于所有的土层。
夯管锤就像一支卧放的双筒气锤，以压缩空气为动力，与气动矛铺管的不同之处在于施工时，夯管锤在工作坑内始终处于管道的末尾。工作起来，类似于水平打桩，其冲击力直接作用在管道上。由于管道入土时，土不是被压密或挤向周边，而是将开口的管端直接切人土层，因此可以在覆盖层较浅的情况下施工，便于节省工程投资。
3.6拖拉法
非开挖定向钻进技术又称拖拉管施工，是将石油工业的定向钻进技术与传统的管线施工方法相结合的一项施工新工艺，近几年被广泛用于市政、电信、电力等多种地下管线的建设中。
非开挖定向钻进施工时将定向钻机设在地面上，在不开挖土壤的条件下，采用探测仪导向，控制钻杆钻头方向，达到设计轴线的要求，经多次扩孔，拖拉管道回拉就位，完成管道敷设的施工方法。
拖拉用的管材宜采用PE管，其材质及性能均应符合国家有关现行标准及相应規定。
水平定向钻孔拖拉法铺管一般分三步进行：
（1）钻进导向孔
大多数水平导向钻进使用一种辅助射流的切削钻头，在钻头前端带有斜面板，当钻杆不停地回转时钻头钻出一个直孔；当钻头朝着某个方向推进而不回转时，钻孔轨迹发生偏斜，从而达到改变地下钻孔方向的目的。在钻头钻进的过程中，安装在导向钻头内的探头发出信号，信号被地表的接收器接受后，操作人员通过监测到的信号来观察钻头的前进方向和深度等，从而人工控制钻孔的轨迹，使钻孔按设计轨迹延伸。
（2）钻进回扩
将钻孔扩大至成品管线直径的1.3-1.5倍，以便安装成品管线。如果铺设的管线管径较大，或地层情况比较复杂，可根据钻机情况分一次或者多次回扩，直至达到可以安装成品管线的要求。一般最终的回扩直径的计算方式为：D1=K×D，D1为最终回扩直径；K为安全系数（1.3-1.5），当地质情况比较复杂时，取较大系数，当地层为均质黏土时，取较小值；D为成品管外径，cm。
（3）管线拖拉
钻孔回扩完成后，一般是在出口处将待铺管线通过回拖头和扩孔钻头在钻杆上，利用定向钻机一边回转一边回拉，将管线拖入已扩钻孔，完成管线的铺设工作。
图5左边为水平定向钻进行导向孔钻进示意图，而图右边为扩孔和铺设管线示意图。
4.结束语
市政给排水管道工程大多项目是在市区道路和某些建筑地面施工，环境复杂。加上市政给排水管道工程与城市建设、居民生活息息相关，明确技术规范，严格把关质量问题，克服各种施工难题，在施工的各个环节采取相应的控制手段才能跟好的提高工程的整体水平，造福于人民。
收稿日期：2013-4-24
关键词：市政给排水；常见问题；施工方法
1.市政给排水管道工程常见问题
城市化的进程加快，大量人口涌入城市，给城市的排水系统带来了严峻的考验，市政给排水管道工程的质量问题至关重要，分析市政给排水管道工程中常见的问题并明确施工方法和施工规范，有助于市政给排水管道工程质量的提高和发展。目前来说，市政给排水管道工程中存在的主要问题包括以下几个方面：施工质量管控不足，对于施工过程中的操作规范，材料质量没有很好的进行管控；工程监理不合格，工程监理单位没有很好的进行监理的职责；缺乏规范化技术施工，因为技术和施工团队的不足，导致出现排水管道质量问题。明确施工方法，有助于解决市政给排水管道工程中的质量问题。
2.大开挖开槽施工
明挖法也叫开槽施工法，主要步骤流程如下：
给水管道施工主要工艺流程为：安装准备→预制加工→管道安装→管道试压→管道冲洗、消毒→管沟回填。市政排水管道施工主要工艺流程为：沟槽开挖→基坑支护→地基处理→基础施工→管道安装→基坑回填土。明确施工规范和流程，有助于解决施工存在中的质量问题。
3.非开槽施工
管道非开槽施工技术是在不开挖地表的条件下，进行地下管线铺设、更换和修复的一项施工方法，与传统的开挖方法相比，具有不影响交通、不破壞地表设施、施工周期短、施工成本低、操作方便、社会效益显著等优点，尤其对于需要在地下较深位置、地表有障碍物、地面附属物修复困难等情况更具优势。
管道非开槽施工法，除了目前常用的顶管法和盾构法之外，还有管道牵引法、气动矛铺管法和夯管锤铺管法等几种。
3.1顶管法
顶管法施工的工作过程如图1所示，先在顶进管道的一端建一个工作坑，在工作坑内修筑基础、设置导轨、安装后背和千斤顶，将敷设的管道放在导轨上，管道的最前端安装工具管。顶进前，先在管子前端开挖土方，形成坑道，然后操纵千斤顶将管子顶入土中。反复操作，直到顶到设计长度为止。千斤顶支承于后背，后背支承于后座墙，千斤顶的顶力主要克服管壁与土层之间的摩擦阻力和管端切土阻力。
3.2盾构法
盾构是集地下掘进和衬砌为一体的施工设备，广泛用于地下管沟、地下隧道、水底隧道、城市地下综合管廊等工程。
盾构施工时，应先在某段管段的首尾两端各建一个竖井，然后把盾构从始端竖井的开口处推入土层，沿着管道的设计轴线，在地层中向尾端接受竖井中不断推进。盾构借助支撑环内设置的千斤顶提供的推力不断向前移动。千斤顶推动盾构前移，千斤顶的反力由千斤顶传至盾构尾部己拼装好的预制管道的管壁上，继而再传至竖井的后背上。当砌完一环砌块后，以已砌好的砌块作后背，由千斤顶顶进盾构本身，开始下一循环的挖土和衬砌。
盾构法施工的主要优点是：
（1）盾构施工时所需要顶进的是盾构本身，故在同一土层中所需顶力为一常数，因此盾构法施工不受顶进长度限制。
（2）盾构断面形状可以任意选择，而且可以形成曲线走向。
（3）操作安全，可在盾构结构的支撑下挖土和衬砌。
（4）可严格控制正面开挖，加强衬砌背面空隙的填充，可控制地表的沉降。
3.3管道牵引法
管道牵引法是依靠前面工作坑的千斤顶，通过连接两个工作坑的钢索，将管节逐节拉入土内的方法。可分为普通牵引、顶进牵引、贯入牵引和挤压牵引等方法。
（1）普通牵引法
施工时，先在埋管段两头修建两座工作坑，在工作坑问用水平钻钻成略大于穿过钢丝绳直径的通孔。在后方工作坑内安管、挖土、出土等操作与普通顶管法相同，但不需要后背设施。在前方工作坑内安装张拉千斤顶，通过张拉千斤顶牵引钢丝绳拉着管节前管道。普通牵引适用直径大于800mm的钢筋混凝土管、短距离穿越障碍物的钢管管道敷设，在地下水位以上的黏性土、粉细砂土内均能采用。
（2）顶进牵引法
顶进牵引是在前方工作坑牵引导向的盾头，而在后方工作坑顶入管节的方法。这种方法与盾构法相似，不同者只是盾头不是用千斤顶顶进，而是在前坑用张拉千斤顶牵引。
顶进牵引适用于黏土、砂土，尤其是较坚硬的土质最适合。牵引管径不小于800mm，主要用于钢筋混凝土管的敷设，与覆土深度关系不大。
（3）贯入牵引法
在土内牵引盾头式工具管前进，并在工具管后面不断焊接薄壁钢管随同前进，待钢管全部牵引完毕再挖去管内土。
贯入牵引只能用于淤泥、饱和粉土、粉土类软土，并且只适用于钢管。钢管壁薄体轻有利于贯入土内。管节最小直径为800mm，以便进入管内挖土。牵引距离一般为40-50m，最多不超过60m。
（4）挤压牵引法
在前面工作坑内牵引锥式刃脚，在刃脚后面不断焊接加长钢管，靠刃脚将管子周围土层挤压而不需出土。
挤压牵引法适用于黏土、粉土和砂土。管径最大不超过400mm，管顶覆土厚度一般不小于5倍牵引管子外径，以免地面隆起。牵引距离不大于40m，否则牵引力过大不安全。常用管材为钢管，接口为焊接。 3.4气动矛铺管法
气动矛铺管法使用的主要施工工具是一只类似于卧放风镐的气动矛，在压缩空气的驱动下，推动活塞不断打击气动矛头部的冲击头，将土不断地向四周挤压，并将周围土体压密，同时气动矛不断向前行进，形成先导孔。先导孔完成后，管道便可直接拖入或随后拉入，如图3所示。
气动矛常适用于可压缩性土层中，如淤泥、淤泥质黏土、软黏土、粉质黏土及非密实的砂土等。如在砂层或淤泥中施工时，则必须在气动矛后面直接敷入套管或成品管，这样不仅可以保护孔壁，还可以为气动矛提供排气通道，有利于施工的进行。其施工长度与管道口径的大小有关，一般情况下，对于小口径管道，孔长通常不超过15m；对于较大口径管道，孔长一般在30-50m之间。
3.5夯管锤铺管法
夯管锤铺管法仅适用于钢管施工，除有大量岩体或有较大石块之外，几乎可以适用于所有的土层。
夯管锤就像一支卧放的双筒气锤，以压缩空气为动力，与气动矛铺管的不同之处在于施工时，夯管锤在工作坑内始终处于管道的末尾。工作起来，类似于水平打桩，其冲击力直接作用在管道上。由于管道入土时，土不是被压密或挤向周边，而是将开口的管端直接切人土层，因此可以在覆盖层较浅的情况下施工，便于节省工程投资。
3.6拖拉法
非开挖定向钻进技术又称拖拉管施工，是将石油工业的定向钻进技术与传统的管线施工方法相结合的一项施工新工艺，近几年被广泛用于市政、电信、电力等多种地下管线的建设中。
非开挖定向钻进施工时将定向钻机设在地面上，在不开挖土壤的条件下，采用探测仪导向，控制钻杆钻头方向，达到设计轴线的要求，经多次扩孔，拖拉管道回拉就位，完成管道敷设的施工方法。
拖拉用的管材宜采用PE管，其材质及性能均应符合国家有关现行标准及相应規定。
水平定向钻孔拖拉法铺管一般分三步进行：
（1）钻进导向孔
大多数水平导向钻进使用一种辅助射流的切削钻头，在钻头前端带有斜面板，当钻杆不停地回转时钻头钻出一个直孔；当钻头朝着某个方向推进而不回转时，钻孔轨迹发生偏斜，从而达到改变地下钻孔方向的目的。在钻头钻进的过程中，安装在导向钻头内的探头发出信号，信号被地表的接收器接受后，操作人员通过监测到的信号来观察钻头的前进方向和深度等，从而人工控制钻孔的轨迹，使钻孔按设计轨迹延伸。
（2）钻进回扩
将钻孔扩大至成品管线直径的1.3-1.5倍，以便安装成品管线。如果铺设的管线管径较大，或地层情况比较复杂，可根据钻机情况分一次或者多次回扩，直至达到可以安装成品管线的要求。一般最终的回扩直径的计算方式为：D1=K×D，D1为最终回扩直径；K为安全系数（1.3-1.5），当地质情况比较复杂时，取较大系数，当地层为均质黏土时，取较小值；D为成品管外径，cm。
（3）管线拖拉
钻孔回扩完成后，一般是在出口处将待铺管线通过回拖头和扩孔钻头在钻杆上，利用定向钻机一边回转一边回拉，将管线拖入已扩钻孔，完成管线的铺设工作。
图5左边为水平定向钻进行导向孔钻进示意图，而图右边为扩孔和铺设管线示意图。
4.结束语
市政给排水管道工程大多项目是在市区道路和某些建筑地面施工，环境复杂。加上市政给排水管道工程与城市建设、居民生活息息相关，明确技术规范，严格把关质量问题，克服各种施工难题，在施工的各个环节采取相应的控制手段才能跟好的提高工程的整体水平，造福于人民。
收稿日期：2013-4-24