PE管在城市污水管網的工程實踐

隨著社會經濟的發(fā)展、城市規(guī)模的擴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，建設城市污水管網，實現(xiàn)雨污分流，對水源保護、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。應用非開挖牽引鋪設PE管，即用導向鉆機安裝管 道的方法，在解決這些難題時顯露出明顯的優(yōu)勢，具有施工占地等干擾影響小，施工進度快 等優(yōu)點。

1.工程概況

嘉興市市區(qū)污水管網工程，是連接社區(qū)收集管網和郊區(qū)輸送管網的管道工程，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)場最不利土質有：淤泥質粘土、砂質粉土等。我市城市污水管網工程大部分埋設于繁華城區(qū)，沿街有店面、工廠、學校、菜場等，同 時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 重交通壓力，對地下管線和周邊構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筑物的保護問題，難度也很大。結合實際情況，我們通過認真比 較，從施工難度、質量控制、工期、造價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技術，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，柔韌性強等特點，因此它能承受較大拉力，能較好 適應沉降、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工程中， 采用非開挖牽引鋪設PE管道累計施工長度己超過5000米，管徑為〇315~〇630,管道埋深一 般在地下5-6米，取得了較好的經濟效益和工程效果。非開挖牽引鋪設PE管污水管道（水平導向鉆進法）是一種無需開挖溝槽和下沉工作井就 能快速敷設地下管線的鉆進方法。其主要特點是根據(jù)預先設計的鋪管線路，驅動裝有鍥形鉆 頭換裝適當尺寸和特殊類型的回程擴孔器，在拉回鉆桿時將導向孔逐級擴至所需孔徑，并在 最后一次擴孔時，將管線牽引至鉆孔入口處，完成管道鋪設。該技術首先在石油輸送、電力 電信等系統(tǒng)得到應用，特別是在過河輸油管、通信電纜管施工時，發(fā)揮了重要作用。

近年來 隨著非開挖牽引設備的動力的擴大和施工精度的提高，最大牽引鋪設PE管道口徑可達 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PE管道施工工藝過程一般分三個階段：鉆進、擴孔、回拖，施工時須加 注特配泥漿，擴孔一般為PE管口徑的1.2~1.4倍?，F(xiàn)將施工工藝簡介如下：

2.1施工準備
開工前要對施工范圍內地下管線的管位、標高進行調查并做出標記，注意避讓。

根據(jù)設計資料，復核導線點、水準點，并進行管線放樣，再根據(jù)土質、埋深、管徑、場 地情況和污水管道檢查井的井位，進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

將安有探測棒的導向頭與鉆桿連接，頂管機旗壓，導向頭入土；用導向儀隨時監(jiān)測導向 頭的方位和深度，頂管機據(jù)監(jiān)測信息及時調整導向頭以改變導向深度和方向，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的場地以小角度直接從地 表鉆進.也可在預先挖好的發(fā)出坑和接收坑之間進行。

2.3成孔

在導向孔形成后，將導向頭換成鉆頭（鉆頭比孔洞大一號），回拖至初始位置，再換鉆頭， 逐級擴孔，最終形成滿足所鋪設PE管道直徑要求的孔道。為減少摩擦、降低回轉扭距和回拉 阻力，同時固化孔壁、防止塌孔、潤滑鉆桿，應采用TARRA稀釋粉特制泥漿，從鉆桿尾部經 鋼管壓至鉆頭，一方面，通過鉆頭上的孔洞注入土體，起到孔道護壁作用，另一方面，可以 與回擴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，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 保證接頭質量。一般來說PE管熔接接頭的強度都高于管材的自身強度。

2.6檢查井砌筑

砌井在拖管完成之后進行，檢查井開挖時要根據(jù)土質情況做好相應加固措施，避免影響 道路或周圍建筑物的安全，同時需觀察PE管材變形情況，經檢驗合格后才可砌井回填。

3.1非開挖牽引設備的動力大小、施工現(xiàn)場的土質情況、擴孔護壁的效果等客觀因素對污 水管道高程、坡度都有一定影響。施工時要重視泥漿的配制和注入，加強護壁、勤測勤糾， 盡可能縮短擴孔和PE管道牽引鋪設的時間，以確保管材鋪設后標高、坡度符合設計要求。
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PE管道沒有基礎，土質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檢查或處理。
3.4牽引鋪設PE管如埋設深度過淺或土層結構松軟時，地表可能會產生小量沉降，因此 在施工時應增大護壁漿液比重，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，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。可考慮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，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 項目 非開挖牽引PE管 開槽埋管施工

序號 項目 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+道路結構層 4 溝槽支護 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 圍護范圍小 圍護范圍大 8 機械設備 鉆孔牽引設備、熱熔機、配 液池、泥漿池或運泥車 打樁機或挖掘機、自卸汽車、手拉葫 蘆、抽水機、路面施工 9 管線保護 可以避讓 開挖范圍及周圍管（桿）線均需保護 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 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、必要時需降水或設置 隔水措施 5 機械設備 鉆孔牽引設備、熱熔機、配液 池、泥漿池或運泥車 沉井施工所需設備、掘進機、頂進 成套設備、泥漿池或運泥車、吊機、 抽水機 6 轉角要求 管材柔度較大 轉角不宜過大 7 施工費用 相對較低 相對較高

4.2與頂管工藝比較
序號 項目 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 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、必要時需降水或設置 隔水措施
5 機械設備 鉆孔牽引設備、熱熔機、配液 池、泥漿池或運泥車 沉井施工所需設備、掘進機、頂進 成套設備、泥漿池或運泥車、吊機、 抽水機
6 轉角要求 管材柔度較大 轉角不宜過大
7 施工費用 相對較低 相對較高

 
5.結語
與鋪設鑄鐵管和鋼筋混凝土管相比，非開挖定向鉆牽引鋪設PE管在耐腐性、耐壓強度、 水力學性能以及連接、鋪設等方面均有不同特點，從列表比較和工程實踐表明：在城市污水 管網工程中應用非開挖定向鉆牽引鋪設PE管，具有施工場地小、進度快、質量高、成本相對 較低、對周邊構筑物和道路交通影響較小等優(yōu)點，尤其在穿越城市河道和高等級公路時，與 開槽埋管和頂管工藝相比，施工風險相對較小，具有一定的經濟優(yōu)勢和較好的社會效益。在 歐美、日本等經濟發(fā)達國家應用非開挖施工鋪設地下管道己十分普遍，在我國同樣也具有廣 闊的發(fā)展和應用前景。