PE管在城市污水管網(wǎng)的工程實(shí)踐

PE管在城市污水管網(wǎng)的工程實(shí)踐

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市規(guī)模的擴(kuò)大和居民生活水平的提高，人們對環(huán)境的要求也越 來越高，建設(shè)城市污水管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)雨污分流，對水源保護(hù)、減少污染、改善水體環(huán)境起到重 要作用。傳統(tǒng)的污水管道施工方法大多采用開槽埋管和頂管形式，這兩種方法均存在一定的 局限性，特別是開槽埋管，由于城市污水管道埋設(shè)深度深、溝槽開挖斷面較大，常常給城市 道路、周邊建筑物及其它地下管線帶來影響和破壞。而頂管工藝費(fèi)用高、難度大，又必須做 好接口堵漏、管壁防腐等繁瑣的后續(xù)工作。應(yīng)用非開挖牽引鋪設(shè)PE管，即用導(dǎo)向鉆機(jī)安裝管 道的方法，在解決這些難題時(shí)顯露出明顯的優(yōu)勢，具有施工占地等干擾影響小，施工進(jìn)度快 等優(yōu)點(diǎn)。

1.工程概況

嘉興市市區(qū)污水管網(wǎng)工程，是連接社區(qū)收集管網(wǎng)和郊區(qū)輸送管網(wǎng)的管道工程，管線大多 位于市區(qū)道路下，管徑〇300~0>2000,其中d)300-0600大部分分布于市區(qū)范圍，0800-02000 主要分布于郊外。管材一般為UPVC管（0300、①400)和鋼筋砼管（0400以上)，管道最 大埋深：8.5米，現(xiàn)場最不利土質(zhì)有：淤泥質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土等。我市城市污水管網(wǎng)工程大部分埋設(shè)于繁華城區(qū)，沿街有店面、工廠、學(xué)校、菜場等，同 時(shí)污水管道穿越城市河道和道路也很多，如采用開槽埋管，需要全線開挖路面，勢必造成嚴(yán) 重交通壓力，對地下管線和周邊構(gòu)筑物也有較大影響甚至破壞，如采用頂管需解決工作井、 接收井占地問題和對周邊構(gòu)筑物的保護(hù)問題，難度也很大。結(jié)合實(shí)際情況，我們通過認(rèn)真比 較，從施工難度、質(zhì)量控制、工期、造價(jià)以及對周邊影響等方面綜合考慮，擬定采用非開挖 牽引鋪設(shè)PE管。為此，我們在東升路、禾興北路、城東路、文昌路、中山路等十幾條城市主 要道路的污水管道工程中采用了該項(xiàng)技術(shù)，管材采用高密度聚乙烯（HDPE)直壁管，該管具 有單位重量輕，抗外壓性和抗拉性能好，柔韌性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此它能承受較大拉力，能較好 適應(yīng)沉降、彎曲、抗震要求，很適合非幵挖牽引施工。

目前，在我市城市污水管網(wǎng)工程中， 采用非開挖牽引鋪設(shè)PE管道累計(jì)施工長度己超過5000米，管徑為〇315~〇630,管道埋深一 般在地下5-6米，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和工程效果。非開挖牽引鋪設(shè)PE管污水管道（水平導(dǎo)向鉆進(jìn)法）是一種無需開挖溝槽和下沉工作井就 能快速敷設(shè)地下管線的鉆進(jìn)方法。其主要特點(diǎn)是根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的鋪管線路，驅(qū)動(dòng)裝有鍥形鉆 頭換裝適當(dāng)尺寸和特殊類型的回程擴(kuò)孔器，在拉回鉆桿時(shí)將導(dǎo)向孔逐級擴(kuò)至所需孔徑，并在 最后一次擴(kuò)孔時(shí)，將管線牽引至鉆孔入口處，完成管道鋪設(shè)。該技術(shù)首先在石油輸送、電力 電信等系統(tǒng)得到應(yīng)用，特別是在過河輸油管、通信電纜管施工時(shí)，發(fā)揮了重要作用。

近年來 隨著非開挖牽引設(shè)備的動(dòng)力的擴(kuò)大和施工精度的提高，最大牽引鋪設(shè)PE管道口徑可達(dá) 630mm,因此在供水、污水、煤氣等管道施工中也被廣泛采用非開挖牽引鋪設(shè)PE管道施工工藝過程一般分三個(gè)階段：鉆進(jìn)、擴(kuò)孔、回拖，施工時(shí)須加 注特配泥漿，擴(kuò)孔一般為PE管口徑的1.2~1.4倍?，F(xiàn)將施工工藝簡介如下：

2.1施工準(zhǔn)備
開工前要對施工范圍內(nèi)地下管線的管位、標(biāo)高進(jìn)行調(diào)查并做出標(biāo)記，注意避讓。

根據(jù)設(shè)計(jì)資料，復(fù)核導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)，并進(jìn)行管線放樣，再根據(jù)土質(zhì)、埋深、管徑、場 地情況和污水管道檢查井的井位，進(jìn)行管道方向定位和確定污水PE管道分段牽引長度。

2.2鉆孔

將安有探測棒的導(dǎo)向頭與鉆桿連接，頂管機(jī)旗壓，導(dǎo)向頭入土；用導(dǎo)向儀隨時(shí)監(jiān)測導(dǎo)向 頭的方位和深度，頂管機(jī)據(jù)監(jiān)測信息及時(shí)調(diào)整導(dǎo)向頭以改變導(dǎo)向深度和方向，并形成〇 100mm 的孔道.孔道中心即為欲鋪管道的中心線。鉆孔過程可在安裝鉆機(jī)的場地以小角度直接從地 表鉆進(jìn).也可在預(yù)先挖好的發(fā)出坑和接收坑之間進(jìn)行。

2.3成孔

在導(dǎo)向孔形成后，將導(dǎo)向頭換成鉆頭（鉆頭比孔洞大一號），回拖至初始位置，再換鉆頭， 逐級擴(kuò)孔，最終形成滿足所鋪設(shè)PE管道直徑要求的孔道。為減少摩擦、降低回轉(zhuǎn)扭距和回拉 阻力，同時(shí)固化孔壁、防止塌孔、潤滑鉆桿，應(yīng)采用TARRA稀釋粉特制泥漿，從鉆桿尾部經(jīng) 鋼管壓至鉆頭，一方面，通過鉆頭上的孔洞注入土體，起到孔道護(hù)壁作用，另一方面，可以 與回?cái)U(kuò)切削下來的泥土形成混合泥漿，流入工作坑便于排出。

2.4鉆孔監(jiān)測

探測器或探頭可以安裝在鉆頭內(nèi)，也可以安裝在緊靠鉆頭的地方，探頭發(fā)出信號，被地 面接收器接收或跟蹤，從而可監(jiān)測鉆孔方位、深度和其它參數(shù)。在那些從地表不能穩(wěn)定跟蹤 鉆孔軌道的地方，或因鉆孔深度太大，用無線電頻率方法難以保證定位精度的地方，也可采 用有纜式導(dǎo)向系統(tǒng)，其纜線通過鉆桿連接。

2.5管道牽引與熔接

鉆孔完成后，用不可拆卸的焊接接頭方式（即用專用設(shè)備電熱熔連接）將PE管材連接成 需要的長度，封閉端頭，其中一端與鉆頭相連即可一次性拖入己成形的孔道中，完成整個(gè)拖 管過程。如果受施工場地限制，也可將PE管分段熔接牽引，但的熔接方式必須規(guī)范正確，以 保證接頭質(zhì)量。一般來說PE管熔接接頭的強(qiáng)度都高于管材的自身強(qiáng)度。

2.6檢查井砌筑

砌井在拖管完成之后進(jìn)行，檢查井開挖時(shí)要根據(jù)土質(zhì)情況做好相應(yīng)加固措施，避免影響 道路或周圍建筑物的安全，同時(shí)需觀察PE管材變形情況，經(jīng)檢驗(yàn)合格后才可砌井回填。

3.1非開挖牽引設(shè)備的動(dòng)力大小、施工現(xiàn)場的土質(zhì)情況、擴(kuò)孔護(hù)壁的效果等客觀因素對污 水管道高程、坡度都有一定影響。施工時(shí)要重視泥漿的配制和注入，加強(qiáng)護(hù)壁、勤測勤糾， 盡可能縮短擴(kuò)孔和PE管道牽引鋪設(shè)的時(shí)間，以確保管材鋪設(shè)后標(biāo)高、坡度符合設(shè)計(jì)要求。
3.2因PE管外壁十分光滑，管道與檢查井連接部位要特別注意做好防漏處理。
3.3由于非開挖鋪設(shè)PE管道沒有基礎(chǔ)，土質(zhì)較差地段的管道充水后可能有輕微下沉，造 成PE管段的小量回縮。因此對PE管與檢查井的連接部位須重點(diǎn)檢查或處理。
3.4牽引鋪設(shè)PE管如埋設(shè)深度過淺或土層結(jié)構(gòu)松軟時(shí)，地表可能會(huì)產(chǎn)生小量沉降，因此 在施工時(shí)應(yīng)增大護(hù)壁漿液比重，加大注漿量，確保管道上部土層的穩(wěn)定。
3.5在PE管管段牽引太長或成孔情況不好時(shí)，要防止因牽引阻力過大，管材和鉆桿出現(xiàn) 變形甚至斷裂的現(xiàn)象?？煽紤]采用與管材同外徑的圓形鋼板封焊管端，中間穿三根牽引鋼筋， 增大抗拉能力。必要時(shí)，可在牽引管前端孔道上斜向或豎向打孔排泥卸壓，減小牽引阻力。
4.非開挖牽引鋪設(shè)PE管與開槽埋管和頂管工藝的列表比較
4.1與開槽埋管工藝比較
序號 項(xiàng)目 非開挖牽引PE管 開槽埋管施工

序號 項(xiàng)目 非開挖牽引PE管 開槽埋管施工 1 溝槽開挖數(shù)量 無 大 2 管道基礎(chǔ)形式 無 碎石+黃砂或素砼+鋼筋砼 3 回填材料 無 黃砂+間隔土+道路結(jié)構(gòu)層 4 溝槽支護(hù) 無 鋼板樁+圓木支撐或撐板支撐 5 溝槽抽水 無 持續(xù)抽水 6 接口形式 PE管材熱熔連接 承插口或平接口 7 安全圍護(hù) 圍護(hù)范圍小 圍護(hù)范圍大 8 機(jī)械設(shè)備 鉆孔牽引設(shè)備、熱熔機(jī)、配 液池、泥漿池或運(yùn)泥車 打樁機(jī)或挖掘機(jī)、自卸汽車、手拉葫 蘆、抽水機(jī)、路面施工 9 管線保護(hù) 可以避讓 開挖范圍及周圍管（桿）線均需保護(hù) 10 施工影響 影響面小 影響面大

4.2與頂管工藝比較 序號 項(xiàng)目 非開挖牽引PE管 頂管施工 1 管材 高密度聚乙烯管（PE管） 鋼管或頂管專用鋼筋砼管 2 防腐 管材防腐能力強(qiáng) 管壁及管接口需防腐處理 3 接口形式 PE管材，熱熔連接 承插口或平接口 4 工作坑、接收坑 簡易 鋼筋砼沉井、必要時(shí)需降水或設(shè)置 隔水措施 5 機(jī)械設(shè)備 鉆孔牽引設(shè)備、熱熔機(jī)、配液 池、泥漿池或運(yùn)泥車 沉井施工所需設(shè)備、掘進(jìn)機(jī)、頂進(jìn) 成套設(shè)備、泥漿池或運(yùn)泥車、吊機(jī)、 抽水機(jī) 6 轉(zhuǎn)角要求 管材柔度較大 轉(zhuǎn)角不宜過大 7 施工費(fèi)用 相對較低 相對較高

4.2與頂管工藝比較
序號 項(xiàng)目 非開挖牽引PE管 頂管施工
1 管材 高密度聚乙烯管（PE管） 鋼管或頂管專用鋼筋砼管
2 防腐 管材防腐能力強(qiáng) 管壁及管接口需防腐處理
3 接口形式 PE管材，熱熔連接 承插口或平接口
4 工作坑、接收坑 簡易 鋼筋砼沉井、必要時(shí)需降水或設(shè)置 隔水措施
5 機(jī)械設(shè)備 鉆孔牽引設(shè)備、熱熔機(jī)、配液 池、泥漿池或運(yùn)泥車 沉井施工所需設(shè)備、掘進(jìn)機(jī)、頂進(jìn) 成套設(shè)備、泥漿池或運(yùn)泥車、吊機(jī)、 抽水機(jī)
6 轉(zhuǎn)角要求 管材柔度較大 轉(zhuǎn)角不宜過大
7 施工費(fèi)用 相對較低 相對較高

 
5.結(jié)語
與鋪設(shè)鑄鐵管和鋼筋混凝土管相比，非開挖定向鉆牽引鋪設(shè)PE管在耐腐性、耐壓強(qiáng)度、 水力學(xué)性能以及連接、鋪設(shè)等方面均有不同特點(diǎn)，從列表比較和工程實(shí)踐表明：在城市污水 管網(wǎng)工程中應(yīng)用非開挖定向鉆牽引鋪設(shè)PE管，具有施工場地小、進(jìn)度快、質(zhì)量高、成本相對 較低、對周邊構(gòu)筑物和道路交通影響較小等優(yōu)點(diǎn)，尤其在穿越城市河道和高等級公路時(shí)，與 開槽埋管和頂管工藝相比，施工風(fēng)險(xiǎn)相對較小，具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和較好的社會(huì)效益。在 歐美、日本等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家應(yīng)用非開挖施工鋪設(shè)地下管道己十分普遍，在我國同樣也具有廣 闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。