摘 要： 非开挖拉管施工是给排水工程建设的重要形态,其能在不开挖地表的情况下进行管道敷设,这有效地避免了给排水施工对路面、环境的干扰,而且施工成本较低,周期较短,综合效益较高。本文以银川市金凤区良田镇“八个村”人的安全饮水和生活排污项目为例,在阐述非开挖拉管施工技术原理的基础上,就其具体的施工要点展开分析,同时指出该技术在给排水工程建设中的应用优势。期望能实现非开挖拉管技术与给排水工程的高效融合,继而在保证给排水工程建设质量的基础上,为类似工程项目建设提供有效参考。
关键词： 非开挖拉管技术; 给排水; 原理; 技术要点;
作为城市基础设施建设的重要内容,给排水管道施工直接关系着城市的综合服务质量。在传统开挖施工模式下,给排水管道给城市交通、环境等带来较大影响,同时受工程作业量大等因素的影响,项目耗时较长,综合效益不高。基于此,非开挖拉管技术在城市给排水工程建设中得到了广泛应用。相比于传统给排水管道施工技术,非开挖拉管施工技术的优势极为明显,本文就非开挖拉管技术在给排水工程中的应用要点展开分析。
1、项目概况
银川市金凤区良田镇“八个村”人的安全饮水和生活排污项目为例是银川市金凤区良田镇“两不愁,三保障”工作开展的重要,其在脱贫攻坚工作中发挥着重要作用。作为本市重点民生项目,该项目建设能解决良田镇4042户13066人给排水问题。从施工过程来看,本项目不仅要敷设排水管网,而且需就给水管线、设备进行规范安装。项目施工中,受地下水位高,开挖巷道窄,开挖的土无法堆放等因素的影响,本项目在给排水管道安装环节,采用非开挖拉管技术进行具体施工,有效地满足了项目施工要求,提升了项目建设效益。
图1 非开挖拉管施工
2、非开挖拉管施工的基本原理
非开挖拉管施工是一种全新化的管道施工方式,其在城市给排水项目中的应用较多。在项目初期,项目设计人员首先会就拉管线路进行系统设计,然后在特定钻头设备的支撑下掘进钻孔,该过程要求钻头方向可控;随后,通过倒抛物线的方式可从出土点钻出,由此形成施工导向孔[1]。
针对应形成的施工导向孔,应通过扩孔钻头对其进行扩孔处理。钻孔及扩孔环节,应在泥浆中混入膨胀土,然后对钻孔进行保护,这样能有效避免孔壁塌陷等问题的发生。该施工技术应用中,扩孔施工是将导向小孔的孔径逐步扩大,继而使得其满足实际拉管需要,通常扩孔需要分多次实施。拉管是非开挖拉管施工技术应用的末端环节,施工中需在出土点将需埋设的管道一次焊接好,然后通过锚固装置固定钻进,并将出土点的管道抓住拖出。具体项目建设中,非开挖拉管施工一般按照管道安装、测量放线、三通一平、钻机就位、穿越设备进场、穿越设备安装调试、磁方位角测量、试钻、制浆、导向孔、扩孔、扩孔回拖、管道空隙内注浆、穿越设备退场的流程进行具体施工[2]。
3、给排水工程中非开挖拉管施工技术要点
3.1、前期准备
系统开展前期准备工作,能为给排水工程中非开挖拉管施工技术的应用创造良好条件。项目前期准备中,首先应对施工现场环境进行系统调研,了解施工期与的土质、环境、气候、人文活动等情况,这样能确保非开挖拉管施工拉管进口、出口位置设置的合理性,保证项目整体建设质量。本项目前期调研中,发现施工区域地下水位高,开挖巷道窄,若采用开挖施工方式,则挖出的土无法堆放最终选择非开挖拉管施工方式。其次,在施工前对项目所需的管道设备进行规范选择,要求排水、供水管道及相关设备符合行业建设标准及本项目设计要求,具体而言,本项目要求给排水管道具有良好的密封性、韧性,同时整体抗压、抗拉能力突出,满足项目施工需要和后期拉管要求。最后,对给排水管道拉管的导向孔迹进行设计。实际设计中,结合重力因素,对给排水管道的深度、拉管坡度进行控制,要求完成拉伸后,给排水管道能与其他管线集合,且干扰状况较少。
3.2、钻孔及扩孔
导向孔钻进、回转钻进扩孔是给排水工程中非开挖拉管施工的两个重要环节。就导向孔钻进施工而言,要求其遵守以下施工要求。其一,在钻孔施工中,要求钻孔段尽量保持平直,同时规范监测钻头的倾角和左右偏差。本项目施工中,要求每钻进6m后,对钻孔的深度进行测量,同时要求钻头上下左右的偏差不超过0.5m,而倾角控制在±2%以内。其二,为保证钻头钻进方向,在完成一根钻杆钻孔后,应对钻头的实际位置进行测量,避免出现较大的曲线误差。其三,钻孔施工与孔内注浆同时进行,要求钻进行程、地层情况发生变化是,泥浆钻进冲洗液的配方也应适当地进行调整。
回转钻进扩孔施工的目的在于保证钻孔尺径大于给排水管道尺径,为后期拉管施工创造条件。在扩孔施工中,应结合实际的地质情况,进行扩孔次数设计,要求扩孔分多次实施,实际阔空中,对扩孔阶段的扭矩和回拉阻力进行监测和分析,然后决定是否终止扩孔实施管道回拖。本项目最后一次扩孔阶段,安排工作人员,将U型卡子、连接涨紧式拉管头、拉管盘、扩孔钻头分动器和钻杆连接起来,这样实现了钻杆与被拉管连接,在启动钻机回转拉管后,实现了钻杆的回转运动,完成了钻孔扩孔作业。
此外,项目扩孔施工还注重以下要素把控。首先,对回转钻进扩孔的直径进行系统计算,要求扩孔直径满足实际拉管需要,且不会造成孔洞过大,对钻孔结构、管道造成损耗。扩孔孔径计算中,按照下式进行具体计算:
式中,D’表示适合铺设管铺设的钻孔直径,而D1、k分别表示铺设管外径和地质负载情况常数。通常,k取值为1.2～1.5,实际取值与地质复杂情况成正比,即K值越大,地质情况越复杂[3]。
3.3、泥浆的制备和注浆
钻孔及扩孔施工阶段,均需要采用泥浆进行孔洞保护。从泥浆作用来看,其主要表现在以下层面。其一,化学泥浆能在孔的四周形成泥饼,这有效地避免了钻孔出现塌方问题;其二,对钻进及扩孔施工而言,泥浆还具有良好的润滑作用,这使得钻杆和钻头工作时的阻力大大减小。其三,在钻头前喷射泥浆会形成一定的射流效果,这实现了土层的有效切割,有效地保证了钻进的速度。本项目施工中,将膨润土与聚合物的添加量控制在泥浆质量的2%,以此来增强泥浆的润滑性,并且减少扭矩带来的塌陷问题。实际配浆及注浆中,注重以下三个层面的把控。
一方面,在触变泥浆配种重,要求选择优质潮湿土壤,同时对泥浆、膨润土与聚合物的比例进行控制,以此来保证泥浆的支撑能力和减摩效果。需注意的是,针对浆料罐中的浆料,应先对其进行压制处理,然后进行搅拌。另一方面,实际灌浆中,应就灌浆的压力进行控制,要求灌浆压力不小于管体上部的压头和静土压力。本项目灌浆压力调节中,不仅考虑当地地下水位情况,而且将地面变形情况纳入考虑范围,实现了注浆效果与孔洞稳定性的有机统一。此外,在完成管道连接后,于顶升环节用触变泥压孔,更换外部触变泥浆中的纯水泥浆,这样避免了后期管道沉降问题的发生。
3.4、拉管技术要点
作为非开挖拉管施工的关键,拉管施工对于给排水管道工程整体建设质量具有重大影响。银川市金凤区良田镇“八个村”人的安全饮水和生活排污项目建设中,完成扩孔后,工作人员采用拉管接头将钻杆与被拉管连接起来,然后启动钻机拉管。实际拉管技术要点包括以下方面。其一,本项目采用两种方式进行拉管头与待铺管线的连接。就钢管而言,采用焊接方式进行连接,而在塑料管中,使用夹管装置密封连接。其二,针对一孔多管的情况,配置多管均衡布置的拉管头,避免各管道相互扭转的影响,同时考虑泥浆回流问题,确保泥浆能够均匀回流充填在多管的空隙之间。其三,在完成铺管后,对出入土的统一管进行扭转,确保其垂直面的偏差保持在1/2管径之内。其四,在管道拉管中,要求拉管的牵引力不得超过管材的允许拉力[4]。
4、给排水工程中非开挖拉管施工技术应用效果评估
4.1、环境效益良好
本项目采用非开挖拉管施工技术进行给排水管道施工,在施工中,定向钻穿越施工不会对周围的交通及居民生活造成影响,同时其不会对周围植被和绿化造成破坏,环境干扰较小。此外,相比于传统的施工方式,本项目所采用的拉管施工技术在施工中没有空气污染、噪声污染、环境污染,这有效地减少了环境污染,提升了项目环境效益。
4.2、施工质量突出
传统给排水管道施工中,管道沟槽开挖、基底处理、管道吊装敷设等都会对实际的施工质量造化影响,项目建设误差较大,容易影响后期施工效益。而在非开挖拉管施工技术的支撑下,本项目采用高精度设备进行拉管穿越施工,这使得穿管敷设的方向和埋深容易调整,同时线弧形敷设距离长、受地下障碍物的干扰较小,有效地提升了项目的施工质量。
4.3、经济效益良好
非开挖拉管施工技术的应用还有良好的经济效益。一方面,在给排水工程建设中,受周围环境影响,传统的施工方法在工程进度上控制那难度较大,这使得工程项目容易出现工期延误现象。而结合本项目建设实际来看,采用非开挖拉管施工技术,其施工占地少、施工场地局限性小,在整个施工中,施工人员可以灵活地进行施工节点调整,这有效地提升了进出场地速度,节省了项目建设工期,起到了节约成本你的效果。另一方面,非开挖拉管施工技术采用新型机械设备进行施工,这使得施工各个环节对于人力资源的依赖性较小,即项目施工不需要投入过多的人力,可以有效地降低工程的成本。
5、结论
作为一种不开挖地面就可以实现地下穿越从而达到管道铺设的全新技术,非开挖拉管技术在给排水管道项目建设中具有突出优势。结合银川市金凤区良田镇“八个村”人的安全饮水和生活排污项目建设实际可知,工程建设人员只有充分认识到非开挖拉管技术的工作原理,然后加强其在给排水管道施工项目中的灵活应用,并加强各个施工节点的技术管理,才能实现非开挖拉管技术与给排水工程的高效融合,继而提升给排水工程建设质量,实现工程项目经济效益、质量效益与生态效益的统一。
参考文献
[1]王鹏.城市道路给排水施工非开挖技术的应用分析[J].南方农机,2018,49(11):234-234.
[2] 葛家求,常晓梅.道路给排水施工的非开挖技术探讨[J].水能经济,2018(1):263-263.
[3] 张乐,郑怡.市政道路给排水施工的非开挖技术探讨[J].汽车世界,2019(6):29.
[4]李红,尉晓丽.分析非开挖技术在市政给水管道施工中的具体应用[J].居舍,2019(1):53.
