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摘要城市排水管道损坏时常发生,如何以最低成本进行维修,有节约资源。从非开挖技术角度出发,对目前主要的施工技术进行分析探讨。
关键词 非开挖技术;节约资源
中图分类号 U175 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)082-0037-01
雨、污水管道大多设计在道路中心线基层下面,承担着雨、污水的排放。部分城市地下水位高,管道常年处于高水位中,部分管道处于流砂层中,受软土层不均匀沉降的影响,管道常发生大面积损坏的现象。排水管道损坏之后,不仅造成雨、污水渗漏,影响地下水质,而且引起路面塌陷。抢修采用传统的开槽埋管修理技术,不但耗费了时间和人力、成本又高,而且还要封闭道路,对城市交通和环境造成严重的影响。
鉴于此,本文对非开挖技术进行了探讨,非开挖施工技术是指在不开挖地表的条件下铺设、修复和更换各种地下公用设施的任何一种技术和方法。它具有不破坏路面、不影响交通、不污染环境,施工速度快、周期短、成本低等优点。
1 非开挖技术概述
排水管道的非开挖技术主要有三大类,一为非开挖施工,如顶管法施工、盾构法施工、定向钻进法施工等;二为旧管线更换,如吃管法、爆管法等;三为非开挖修理,主要是指采用非开挖的方式对已有排水管道进行修理。与传统的开挖施工技术相比,非开挖施工技术的主要优点是:
1)具有显著的社会效益。施工时不影响交通、不破坏环境(绿地、植被、树木)、不干扰工厂、商店医院、学校和居民的正常生活与工作秩序。
2)具有较好的经济效益。在相同情况下,非开挖施工的综合成本(直接成本+间接成本)均低于开挖法施工,而且管径和埋深越大时越明显。部分非开挖施工方法的直接成本甚至低于开挖法施工。
3)施工速度快。由于辅助工程(如槽壁支护、回填等)少,施工速度大大快于开挖施工。
4)可用于传统的开挖施工法无法施工或不允许进行开挖施工的场合,如穿越大型河流、湖泊、交通干线、建筑物等。
2 非开挖技术排水管道铺设技术
1)顶管法。顶管施工法是最早用在排水工程施工中的一种非开挖施工方法,起源于美国。最初,顶管施工法主要用于跨越孔施工时顶进钢套管,随着技术的改进,顶管法也可用于无套管情况下顶进永久性的公用管道,主要是重力管道。
顶管施工的基本流程如下:顶管施工先在管道设计路线上施工一定数量的小基坑作为顶管工作井,作为一段顶管的起点与终点,工作井的一面或两面侧壁设有圆孔作为预制管节的出口和进口。顶管出口孔壁对面侧墙为承压壁,其上安装液压千斤顶和承压垫板。顶管施工就是借助于管顶油缸以及中继间的顶进力,把工具管或顶管掘进机从工作坑内穿过土层一直顶进到接收坑内吊起。与此同时,把紧随在工具管或掘进机后的管道埋设在两个工作坑之间。一个完整的顶管施工主要包括以下几个部分:工作坑和接受坑;顶管掘进机;主装置中继间;顶铁;基坑导轨;后座墙;顶进用管;输土装置;地面起吊设备;测量和校正系统;注浆系统;供电和照明系统;通风和换气系统;辅助施工。
2)导向钻进铺管技术。采用方向可控和以水射流破土为主的钻进技术,使用地表放置的钻机,按设计轨迹钻一个导孔,然后在扩孔和回拉的同时铺入管线。根据钻机能力、铺管直径和地层条件,也可先进行一次或两次扩孔后再拉管。采用带斜面的钻头,通过对其回转状态的控制,进行钻孔方向的调控。钻头的定位和导航通过采用手持式仪器测量钻头附近探头发出的电磁信号来实现。导向钻进主要用于小口径管线的施工,适用管径50~350mm。施工长度20~400m。适用管材:钢管、塑料管。本方法不适用于砂层和砾石且深度受到限制。
3)排水管道旧管线更换技术。随着城市的发展,城市雨、污水管网的规模也不断扩大,大批的管道由于铺设的时间久远,在常年的运行中,由于物理、化学、电化学、微生物等的作用,在管道的内壁会逐渐形成不规则的管道垢,且随着管龄的增长而不断增厚,使得过水断面减小、输水能力降低。同时,由于地层沉降引起承插口破裂,将会造成排水管道污水泄露或地下水渗人管内沉淀结垢,排水不畅。由于所有管道的寿命都是有限的,当使用到一定的年限以后必然会发生腐蚀而导致破坏。同时,城市的现代化发展日新月异、以前铺设的管线往往无法满足当今现代化城市发展的需要。这些已到使用寿命和不能满足需要的管线必须进行修复或更换。因此,有必要对这些年代久远的管道进行分期分批地改造,以改善水利条件,降低漏耗,增加过水能力。
传统的改造方法是开挖敷设一条新的管道(旧管道报废),但由于这些超龄管大都敷设在人口稠密、商业繁荣的市区,雨、污水管道的周边充塞着煤气、热力、电力、通讯电缆等其他市政管道和设施,因此改造工程的实施存在着相当的难度。
原位换管法是一种以欲更换的旧管道为导向,将其切碎或压碎,同步将新管道拉入或推入的换管技术。该技术用于原位更换同直径或加大直径的管道,可用来更换PE(聚乙烯)、Pvc、铸铁、水泥、陶土等管道。该方法根据破碎旧管及新管置入方式不同,可再分成:①爆管法:气动锤在绞车钢绳的牵引下,冲击破碎旧管并同时拉入新管;②吃管法:微型隧道设备掘进破碎旧管并铺入新管。
4)非开挖修理技术。管道的非开挖修复一般分为点状修复和线状修复。点状修复即对管线中已损坏的某一部分进行修复施工的技术,又称部分修复技术;线状修复技术即对检查井之间的整段管进行修复的技术。现分别对这两种修理技术进行介绍:①非开挖点状修理技术。有许多损坏管道的使用年限还不到10年,管体结构完好,只是接口出现渗漏。对这类管道采用点状修理显然是合理的。早期点状修理的方法比较简单,主要靠人员进入管内进行修理,因此该技术只能用于直径800mm以上的管道。②非开挖整体修理技术。整体修理就是对两个检查井之间的管段整段加固修理,可分为两大类:一类是涂层法,另一类是内衬管法。涂层法是将水泥砂浆、环氧树脂作为喷涂材料,通过在卷扬机拉力作用下的旋转喷头或者人工方法将材料依次在旧管道内喷涂,形成总厚度3.5mm的加固层,经过自然养护,形成主管道一衬里复合管,达到对旧管道的整体修复。该技术对管道结构强度没有增强作用,但能够提高管道的耐压、耐腐蚀及耐磨损性能,延长管道寿命。翻转法即把灌浸有热硬化性树脂的软管材料运到工地现场,利用水和空气的压力把材料翻转送至管道并使其紧贴于管道内壁,通过热水、蒸气、喷淋或紫外线加热的方法使树脂材料固化,在旧管内形成一根高
强度的内衬树脂新管的方法。
3 结束语
目前,我国的非开挖工程主要为地下管线的铺设,随着社会经济的发展,地下管线的更换和修复工程也将会逐渐增多,应加强对管线更换和修复方面的研究。
参考文献
[1]颜纯文,蒋国盛,叶建良.非开挖铺设地下管线工程技术.上海:上海科学技术出版社,2005.
[2]张宪吉.管道施工技术.北京:高等教育出版社,1995.
关键词 非开挖技术;节约资源
中图分类号 U175 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)082-0037-01
雨、污水管道大多设计在道路中心线基层下面,承担着雨、污水的排放。部分城市地下水位高,管道常年处于高水位中,部分管道处于流砂层中,受软土层不均匀沉降的影响,管道常发生大面积损坏的现象。排水管道损坏之后,不仅造成雨、污水渗漏,影响地下水质,而且引起路面塌陷。抢修采用传统的开槽埋管修理技术,不但耗费了时间和人力、成本又高,而且还要封闭道路,对城市交通和环境造成严重的影响。
鉴于此,本文对非开挖技术进行了探讨,非开挖施工技术是指在不开挖地表的条件下铺设、修复和更换各种地下公用设施的任何一种技术和方法。它具有不破坏路面、不影响交通、不污染环境,施工速度快、周期短、成本低等优点。
1 非开挖技术概述
排水管道的非开挖技术主要有三大类,一为非开挖施工,如顶管法施工、盾构法施工、定向钻进法施工等;二为旧管线更换,如吃管法、爆管法等;三为非开挖修理,主要是指采用非开挖的方式对已有排水管道进行修理。与传统的开挖施工技术相比,非开挖施工技术的主要优点是:
1)具有显著的社会效益。施工时不影响交通、不破坏环境(绿地、植被、树木)、不干扰工厂、商店医院、学校和居民的正常生活与工作秩序。
2)具有较好的经济效益。在相同情况下,非开挖施工的综合成本(直接成本+间接成本)均低于开挖法施工,而且管径和埋深越大时越明显。部分非开挖施工方法的直接成本甚至低于开挖法施工。
3)施工速度快。由于辅助工程(如槽壁支护、回填等)少,施工速度大大快于开挖施工。
4)可用于传统的开挖施工法无法施工或不允许进行开挖施工的场合,如穿越大型河流、湖泊、交通干线、建筑物等。
2 非开挖技术排水管道铺设技术
1)顶管法。顶管施工法是最早用在排水工程施工中的一种非开挖施工方法,起源于美国。最初,顶管施工法主要用于跨越孔施工时顶进钢套管,随着技术的改进,顶管法也可用于无套管情况下顶进永久性的公用管道,主要是重力管道。
顶管施工的基本流程如下:顶管施工先在管道设计路线上施工一定数量的小基坑作为顶管工作井,作为一段顶管的起点与终点,工作井的一面或两面侧壁设有圆孔作为预制管节的出口和进口。顶管出口孔壁对面侧墙为承压壁,其上安装液压千斤顶和承压垫板。顶管施工就是借助于管顶油缸以及中继间的顶进力,把工具管或顶管掘进机从工作坑内穿过土层一直顶进到接收坑内吊起。与此同时,把紧随在工具管或掘进机后的管道埋设在两个工作坑之间。一个完整的顶管施工主要包括以下几个部分:工作坑和接受坑;顶管掘进机;主装置中继间;顶铁;基坑导轨;后座墙;顶进用管;输土装置;地面起吊设备;测量和校正系统;注浆系统;供电和照明系统;通风和换气系统;辅助施工。
2)导向钻进铺管技术。采用方向可控和以水射流破土为主的钻进技术,使用地表放置的钻机,按设计轨迹钻一个导孔,然后在扩孔和回拉的同时铺入管线。根据钻机能力、铺管直径和地层条件,也可先进行一次或两次扩孔后再拉管。采用带斜面的钻头,通过对其回转状态的控制,进行钻孔方向的调控。钻头的定位和导航通过采用手持式仪器测量钻头附近探头发出的电磁信号来实现。导向钻进主要用于小口径管线的施工,适用管径50~350mm。施工长度20~400m。适用管材:钢管、塑料管。本方法不适用于砂层和砾石且深度受到限制。
3)排水管道旧管线更换技术。随着城市的发展,城市雨、污水管网的规模也不断扩大,大批的管道由于铺设的时间久远,在常年的运行中,由于物理、化学、电化学、微生物等的作用,在管道的内壁会逐渐形成不规则的管道垢,且随着管龄的增长而不断增厚,使得过水断面减小、输水能力降低。同时,由于地层沉降引起承插口破裂,将会造成排水管道污水泄露或地下水渗人管内沉淀结垢,排水不畅。由于所有管道的寿命都是有限的,当使用到一定的年限以后必然会发生腐蚀而导致破坏。同时,城市的现代化发展日新月异、以前铺设的管线往往无法满足当今现代化城市发展的需要。这些已到使用寿命和不能满足需要的管线必须进行修复或更换。因此,有必要对这些年代久远的管道进行分期分批地改造,以改善水利条件,降低漏耗,增加过水能力。
传统的改造方法是开挖敷设一条新的管道(旧管道报废),但由于这些超龄管大都敷设在人口稠密、商业繁荣的市区,雨、污水管道的周边充塞着煤气、热力、电力、通讯电缆等其他市政管道和设施,因此改造工程的实施存在着相当的难度。
原位换管法是一种以欲更换的旧管道为导向,将其切碎或压碎,同步将新管道拉入或推入的换管技术。该技术用于原位更换同直径或加大直径的管道,可用来更换PE(聚乙烯)、Pvc、铸铁、水泥、陶土等管道。该方法根据破碎旧管及新管置入方式不同,可再分成:①爆管法:气动锤在绞车钢绳的牵引下,冲击破碎旧管并同时拉入新管;②吃管法:微型隧道设备掘进破碎旧管并铺入新管。
4)非开挖修理技术。管道的非开挖修复一般分为点状修复和线状修复。点状修复即对管线中已损坏的某一部分进行修复施工的技术,又称部分修复技术;线状修复技术即对检查井之间的整段管进行修复的技术。现分别对这两种修理技术进行介绍:①非开挖点状修理技术。有许多损坏管道的使用年限还不到10年,管体结构完好,只是接口出现渗漏。对这类管道采用点状修理显然是合理的。早期点状修理的方法比较简单,主要靠人员进入管内进行修理,因此该技术只能用于直径800mm以上的管道。②非开挖整体修理技术。整体修理就是对两个检查井之间的管段整段加固修理,可分为两大类:一类是涂层法,另一类是内衬管法。涂层法是将水泥砂浆、环氧树脂作为喷涂材料,通过在卷扬机拉力作用下的旋转喷头或者人工方法将材料依次在旧管道内喷涂,形成总厚度3.5mm的加固层,经过自然养护,形成主管道一衬里复合管,达到对旧管道的整体修复。该技术对管道结构强度没有增强作用,但能够提高管道的耐压、耐腐蚀及耐磨损性能,延长管道寿命。翻转法即把灌浸有热硬化性树脂的软管材料运到工地现场,利用水和空气的压力把材料翻转送至管道并使其紧贴于管道内壁,通过热水、蒸气、喷淋或紫外线加热的方法使树脂材料固化,在旧管内形成一根高
强度的内衬树脂新管的方法。
3 结束语
目前,我国的非开挖工程主要为地下管线的铺设,随着社会经济的发展,地下管线的更换和修复工程也将会逐渐增多,应加强对管线更换和修复方面的研究。
参考文献
[1]颜纯文,蒋国盛,叶建良.非开挖铺设地下管线工程技术.上海:上海科学技术出版社,2005.
[2]张宪吉.管道施工技术.北京:高等教育出版社,1995.