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非開挖拉管技術在市政排水施工中的應用解析

來源:http://www.x5o.net/news13401.html   發布時間:2018/9/5 14:21:00

随着城市化進程的加快,帶動了城市建設的發展,市政工程建設也取得了飛速發展。市政地下管道網絡規模越來越大,大大增加給排水系統難度。在排水施工時應用非開挖拉管技術能解決這些問題,污水管道設置合理,對城市道路影響較小,管道鋪設速度快,施工率高,在市政排水工程中得以應用和推廣。
1 非開挖拉管技術的相關概述
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。由于絕大多數排水管道需埋設在地底下,并且會穿越各種各樣的建築物,在實際的施工過程中,為了要減少後續施工及維護的問題,一般會将排水管道安置在城市道路的兩邊,而且在不影響交通運行的基礎上,大部分會采用明挖的施工模式。若出現影響城市交通,出行安全等各種問題,亦可使用較先進的頂管(拉管)施工技術進行施工,但是在實際的施工過程,施工人員應務必考慮相關實際情況,選擇采用合理的頂管工藝及配套設備。現僅對市政排水工程中的非開挖拉管技術作如下簡述。對非開挖拉管技術的概念,可将其理解為不采取地表挖槽的基礎上完成的一系列管線修複、鋪設等過程的施工技術。在長期優化與改進過程中,該技術已逐漸以多管施工取代傳統的單管施工,而且更适用于長距離給排水施工方面,如典型的氣動、導向鑽進等都為非開挖拉管技術的主要方法。從其應用的優勢看可歸納為三方面,即:第一,可操作性較強。市政給排水施工中隻需保證線路設計合理、鑽機防止準确以及焊接鑽頭不存在問題的基礎上,便可施工;第二,生态環保效益較高。利用該技術施工中無需考慮其是否會影響城市交通運行情況,而且其能夠對路基以及地層起到一定的保護作用,同時對環境造成污染較小。第三,施工工期較短。與傳統挖槽埋管技術相比,非開挖拉管技術應用下無需引入如堆放雜土或運輸等工序,從前期準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約給排水工程成本具有極大的作用。
2 施工中應用非開挖拉管前期準備工作
市政給排水施工中的準備工作首先從設計導向孔方面着手。其中的導向孔亦可稱為管線孔。非開挖拉管技術應用過程中需結合排水工程實際情況進行管道設計,管線通過導向孔鑽進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計工作,以此使入土角度更為合理。其次,前期準備工作中需合理選用管材。目前非開挖拉管技術在應用中,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,其在連接強度、可撓性能等方面都可滿足非開挖拉管技術要求。最後,做好泥漿配置工作。施工中涉及的伱将材料主要以聚合物加強型泥漿為主,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%最為适宜。這樣可使潤滑性能以及抗扭矩能力等方面得以提高,降低塌陷問題發生的概。
3 非開挖拉管技術的具體應用
3.1 從導向孔施工角度
在導向孔設計合理的基礎上,便需進行導向孔的具體施工。施工中要求以定位軸線為基礎,利用導航儀器對鑽頭深度與方向進行控制,設計中可使圓孔通道保持在 100mm 左右的直徑,這樣管道鋪設過程中便可以孔道中心線為基準完成施工。但需注意鑽具使用過程中往往難以保證具有較強的導向性,對此可采取輕壓慢轉的方式。實際施工中,若發現存在漏失泥漿或鑽壓發生變化等情況,要求及時采取相應解決措施以保證施工質量。另外,導向孔施工結束後,施工單位還需檢查出口土、入口土等在方位與标高等方面是否滿足設計要求,保證成孔與設計軸線相适應。
3.2 從擴孔工序角度
非開挖拉管技術在擴孔過程中的應用,要求拆除導向鑽頭,确保回擴工序仍以回擴鑽頭為主要工具。實際施工中要求對泥漿量質量與用量進行分析,保證其滿足非開挖拉管技術要求,對性能指标存在問題的泥漿需做好适時調整。同時擴孔工序中可采取多次作業的形式,尤其在回擴作業中應注意引入擠擴式鑽頭。為保證孔壁穩定性得以提高,針對扭矩或回拖力較大的情況要求增加回擴次數。另外,目前許多市政給排水施工中多将稀釋粉如 TERRA 用于泥漿配制中,其可有效解決管材應用中易變形問題。
3.3 從管材回拖工序角度
根據給排水相關施工要求,進行 HDPE 管連接過程中需采取焊接措施,保證焊接質量不存在問題的情況下才可進行管材回拖。實際回拖過程中主要需考慮孔内情況、扭矩變化程度以及鑽機回拖力是否滿足施工要求等,保證用力合理的基礎上才可使管材一次性拖入孔内。
4 非開挖拉管技術在市政排水施工中的應用要點
4.1 設計導向孔的軌迹
排水施工中的導向孔是進行來管擴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合實際開展情況,綜合分析施工現場的條件和環境,确保管道以最小角度鑽入土體。該工程項目結合實際情況,對導向孔進行綜合實際,将工作井的間距控制在 110~200m,在埋管深度加大時,為了确保管道入土角度較小。
4.2 選擇管材
進行非開挖拉管施工時,要嚴格控制管材的選用,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行布置時随時根據施工具體情況進行變更,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度和密封效果,還能夠适應高強度的拖拉,為管道的穩定可靠提供保證。
4.3 計算回拉力
由于要根據回拉力對定向鑽機進行選擇,所以必須準确計算回拉力。在計算時要根據管道鋪設工程的相關技術規定和工程建設規範标準,套用專門的計算公式:F 拉=πLf[D2γ泥/4-dδ1((D-δ1)]+K 粘πDL其中,F 拉是拉力(kN),f 是摩擦系數,L 是穿越長度(m),D 是生産管直徑(m),γ泥是泥漿密度(kg·m3),δ1 代表生産管厚度(m),K 粘是粘滞系數。
4.4 配制泥漿
泥漿配制是非開挖拉管技術施工的重要環節,在進行施工時,選用的泥漿材料主要是由優質膨潤土制成的加強性泥漿,在擴孔拖拉施工中,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,能夠防止塌陷的發生。
4.5 導向孔施工
使用定向鑽機,按照測量定位軸線采取橫向鑽進施工,地表使用科學導航設備,例如利用控向儀控制鑽頭方向和深度。圓孔通道直徑為 100mm,孔道中心線即管道鋪設中心線。在實際開鑽時,采取輕壓慢轉方式,平直段施工過程則采取輕壓快轉方式,保證鑽具的導向性和穩定性。
4.6 擴孔
完成導向孔施工後,卸下起始杆和導向鑽頭,更換新鑽頭進行擴孔。在進行回擴時,要保證泥漿量的穩定,抽查泥漿各項參數,方便以後調整泥漿指标。考慮地層具體情況,适當調整鑽進速度,方便排渣。總共分為 4 次進行擴孔,在最後一次回擴時選用擠擴式鑽頭。如果回托力和回擴扭矩較大,可再進行一次回擴,保證孔壁成型穩定。該排水施工工程區域的土質具有粉淤性,在實際施工中,可以在混配系統中加入适量稀釋粉,起到塑管、鑽杆潤滑和固化洞壁的效果,有效防止管材變形。在進行擴孔時,要做好跟蹤記錄,如果發現軸線角度、頂拉力和鑽進時間方面的問題,及時停止施工,采取相應處理措施。
4.7 回拖管材
在進行 HDPE 管的連接時,要按照電熱熔施工标準進行焊接,回拖管材前嚴格控制電熱熔的焊接質量,待驗收合格且自然冷卻之後進行脫管。回拖管材時,要格外注意孔内情況,施工人員密切觀察回拖力和鑽機扭矩變化,保證回拖平穩順利,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
拉管工藝應用過程中除保證各施工工序不存在問題外,還應注重管線軌迹、程控質量以及沉降預防措施到位等工作。其中在管線軌迹方面,由于市政給排水管道本身具有重力流特征,在軌迹設計中應避免存在标高誤差或坡度較大等問題。可在工作坑設置時對标高與入土角度控制,或增加管位深度測定頻率,以此保證管線軌迹更為合理。而在成孔質量方面,可采取的措施主要包括通過入出土角度的設計使出入土點得以有效控制,或采取二次排管措施并将管線順直,可起到減少成孔誤差的作用。另外,在沉降預防措施方面,拉管工藝應用過程中因回擴頭大小存在差異,容易出現沉降問題,通常在埋深較淺且管徑較大的管段處表現較為明顯。對此便要求在擴管過程中應采取多次作業的形式,避免撓動情況下土體發生變形,或在補救過程中對可能存在沉降問題的管道進行注漿,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。

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