非开挖修补技术在城市给排水管道中的应用研究

非开挖修补技术在城市给排水管道中的应用研究

类承霞 ,张圆圆 ,刘宁, ,王玲

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摘要：目前我国城市化进程正在不断推进，各种管线在地下错综复杂分布；给排水管道往往设置于城市道路之下，随着交通量的不断增长，地下管线修复的难度及代价也越来越大，动辄就需要封闭半幅道路，给道路通行造成极大的困扰。因此，地下管道非开挖修补技术的推广及应用已经迫在眉睫。地下管线规模庞大，对环境保护的要求越来越严格，非开挖修补技术具有经济、环保、对交通干扰小的显著优势，已经成为市政给排水管道修补的重要方法，正在得到越来越广泛的关注，具有非常广阔的应用前景。

关键词：市政给排水管道；非开挖；修补技术

引言

在传统的管道施工方式中，对给排水管道的修复或铺设施工一般均应用开挖式方法。伴随着我国进入新时代社会经济建设与发展阶段，城市化进程不断加快。这给城市市政管道施工带来繁重任务，并致使城市地下管线呈现出一种错综复杂之势，也使城市道路不断增加运载负荷，促使市政管道施工不断出现一些应用技术问题。因此，需要优化选择市政管道施工方法，尤其是在城市繁华路段或人流出行高峰时段进行的市政管道施工，特别需要讲究施工方法，如果能够应用非开挖施工技术，则能在很大程度上破解出现的这些问题。

1非开挖技术的优势

（1）具有良好的社会效益。非开挖技术主要用于出入口的小面积开挖施工中，开挖施工可完成管线铺设、更换和维修等施工作业。非开挖技术可以在一定程度上减少施工对周围环境的影响和地表的破坏，有效提高地面恢复和清洁的效率。施工中非开挖施工技术产生的噪音分贝相对较低，一般不会影响周边居民的生活和工作，在人口密集的地区采用该方法施工有明显的优势。（2）施工成本较低。在开挖施工过程中，地面的修复、废渣的运输、设备磨损等增加了市政给排水工程的成本，此外雨雪天气也对开挖工程的进度造成阻碍。但不良施工条件对非开挖技术影响较小，无论是雨水天气或者潮湿天气，采用非开挖技术的工程均可正常进行。由此可见其工程进度比传统手段的速度更快，可以很大程度上降低施工成本。在实施非开挖技术中，可以不考虑地表建筑的影响，而且施工完毕后不用对地表进行大面积的施工恢复，这也在很大程度上降低了施工的难度。

2非开挖顶管施工的主要流程

在进行市政给排水工程顶管施工的过程中，施工管线的管中心需要与周边楼群外侧保持一定的安全距离，以防止管线施工导致周边楼群出现不均匀沉降，墙体开裂等问题。因此，因地制宜的选用顶管机是非开挖顶管施工的关键。在顶进的过程中，为了能够让施工更加的稳定、安全，可以搭设与之相对应的钢板桩，这样能保证顶管机有序、顺利的进、出洞。当顶管机出洞之后，应立即拆除转封门，拔除钢板桩，避免在顶进过程中出现管机倒退等问题。第一，穿墙。穿墙是在打开穿墙闷板之后使用管推工具将其推送到井外部，并安装科学有效的止水装置。在穿墙施工操作的时候要注重使用粘土、水泥混合形成的填充物填充到穿墙管中，并在穿墙之前在墙体管外部开展注浆加固操作。在打开闷板之后需要立刻进行工具管的推进操作，并在这个过程中做好一系列止水工作。第二，顶管出洞。在顶管设备进入到土层之后会出现顶管出洞工序。为了能够减少顶管推进过程中管线偏移的问题，需要相关人员在工具管的下方设置一个支撑力量，并在施工操作的时候密切观察工具用管的凋零情况，在出现凋零之后及时采取措施纠正工具管的偏移和下沉。第三，注浆减少阻力。为了能够降低顶进管顶尖的阻碍力量，缓解顶管过程中的地面下沉问题，需要在压住触变泥浆之后在管道附件周围打造出一个保护层。在顶管顶进的过程中完成顶进机头尾部的注浆施工。第四，顶管测量与偏差校正技术。顶管测量工作主要由顶管中线桩测量与布置、工作坑内高程调控、导轨安装测量、顶进中管道中线及高程度量等工序构成。校正实践中，工人之间要加强配合，顶管校正是一项偏差纠正的手段，土层性质、顶进力度、管道衔接方式等可能会给其带来一定影响，容易导致顶管中线发生偏离问题，随后进行校正。

3市政给排水管道非开挖修补技术

3.1市政给排水管网结构承载力评估

混凝土是市政给排水管网最常用的材料，但受混凝土的力学特性影响，给排水管网会出现极限强度问题，因此，需要结合给排水管网的受力特性，分析该结构的基础承载力。首先结合混凝土基体黏聚力可知，在外力作用下，混凝土会出现尖端应力集中效应，导致排水管应力改变，造成排水管破裂，因此，本文设计的给排水管网检测修复技术结合虚拟裂缝模型进行了承载力结构分析，设置了给排水管网的裂缝自由面，裂缝扩展作用影响，可能会出现承载力计算困难问题，此时需要结合裂缝的敏感性，构建应力分布网格，有效地分析承载力与裂缝之间的敏感性关系，得出有效的分析参数。经过计算发现，给排水管网结构改变过程符合线性变化关系，采集管道破裂过程中可能产生的损伤变量，结合应变力软化进行弹性刚度处理，确定给排水管网的位置，提高给排水管网检测的精确性。此时产生的力学损伤参数受变量影响，可能会产生连续性误差，此时可以构建ABAQUS损伤属性模型，结合流动法则构建改进DP屈服面，此时会形成各种不同的软化曲线，可以利用不同的软化曲线设计损伤演化函数，进一步进行市政给排水管网结构承载力评估，确保评估的有效性。

3.2顶管施工法

顶管施工法是指在地下作业区内，利用顶压设备的作用力克服管道与土壤之间的摩擦，将管道推入前方土壤，随后用人工或机械的方式将管道内的土壤挖出。当一段管道推入土壤后，继续推下一段管道，直到所有管道从工作坑推到接收坑为止。这种方法多用于铺设中小型管道，这些管道基本上是钢管或钢筋混凝土管。顶管施工法可细分为反向顶管法和反向拉管法，地下工程施工可根据工程要求、特点及有关规定等实际情况采用不同的顶管施工方法。这种方法可以有效减少土方的产生，节约施工现场的占地面积，特别是铺设穿过建筑物的管道时，顶管施工方法更为有利。

2.3管道喷涂法

管道喷涂法是利用专用设备或人工将胶结材料送入管道内，将原管道清洗干净后将材料直接喷涂在待修补位置。为保证喷涂材料良好的粘结在管壁上，施工前应对待修补部位管壁进行仔细检查，确保无水渍存留。工程中常用的喷涂材料有环氧砂浆、水泥混凝土砂浆、以及其他化学类浆液。喷涂层厚度很小，根据采用的材料不同，厚度大约为1～4mm。由于喷涂层很薄，为增强材料的耐久性，通常还会喷涂一层防腐材料。

结语

非开挖技术在城市内给排水管线工程施工建设过程中，以不破坏地表为优势，综合利用各项地质工程技术进行地下管线的铺设、维护以及更新。现阶段我国各个城市的建设与发展都在如火如荼的展开，市政给排水工程的重要性不言而喻。已建城市的给排水管网系统存在规模大、施工周期长、建设难度高等特点，如果沿用传统大面积开挖的施工方式进行市政给排水管道系统的工程施工，必然会对道路交通及人们的正常生活产生极大影响，所以选用更为先进的施工技术，既能保证工程的总体质量，又不会对道路交通产生较大的影响与破坏。

参考文献：

[1]旷小军，陈国卿.浅谈城镇排水管道非开挖修复技术[J].人民黄河，2021，43（S2）：255-256+258.

[2]褚宏.城镇排水管道非开挖修复技术分析[J].江西建材，2015（6）：74-75.