李春森

北京鐵研建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司 北京 102600

市政工程作為城市建設(shè)的重要組成部分，其施工過程中地下管線的布設(shè)和維護是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。然而，由于地下管線的復(fù)雜性和特殊性，施工過程中常常面臨著一系列的挑戰(zhàn)和問題。因此，深入研究地下管線施工技術(shù)，探索有效的解決方案，對于提高市政工程施工的質(zhì)量和效率具有重要意義。相關(guān)部門應(yīng)該不斷學(xué)習(xí)和創(chuàng)新市政工程施工中地下管線的施工技術(shù)，提高施工質(zhì)量和效率。

1 背景和重要性

市政工程是城市建設(shè)的重要組成部分，而地下管線的施工技術(shù)在市政工程中扮演著至關(guān)重要的角色。地下管線用于供水、排水、天然氣、電力等基礎(chǔ)設(shè)施的傳輸，其施工質(zhì)量和效率直接影響到城市的正常運行和居民生活質(zhì)量。然而，傳統(tǒng)的地下管線施工方法存在一系列問題，包括施工周期長、成本高、對周邊環(huán)境的不良影響等。

在傳統(tǒng)施工方法中，地下管線的布設(shè)通常需要進(jìn)行大量的開挖和回填工作，不僅耗時耗力，還容易導(dǎo)致地表沉陷和環(huán)境污染。此外，管線施工過程中的質(zhì)量控制和管線保護也是面臨的挑戰(zhàn)。因此，研究和應(yīng)用先進(jìn)的地下管線施工技術(shù)具有重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的發(fā)展前景。

通過深入研究和應(yīng)用先進(jìn)的地下管線施工技術(shù)，可以有效解決傳統(tǒng)方法存在的問題，提高施工質(zhì)量和效率。先進(jìn)的施工技術(shù)，如橫向無擾施工技術(shù)、半開挖施工技術(shù)、盾構(gòu)施工技術(shù)等，能夠減少對地表的破壞和對周邊環(huán)境的干擾，縮短施工周期，降低施工成本，提高工程的可持續(xù)性。

此外，隨著城市的不斷發(fā)展和更新，地下管線的維護和修復(fù)也成為一個重要問題。在市政工程施工中，對于老化管線的更換和損壞管線的修復(fù)，需要采用先進(jìn)的管線維護技術(shù)，如無開挖修復(fù)技術(shù)、光纖監(jiān)測技術(shù)等，以確保管線的長期穩(wěn)定運行和安全性[1]。

總之，研究和應(yīng)用先進(jìn)的地下管線施工技術(shù)對于改善市政工程施工質(zhì)量、提高施工效率、保護環(huán)境以及確保管線長期運行具有重要意義。通過不斷探索創(chuàng)新，加強理論研究和實踐應(yīng)用，可以推動地下管線施工技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為城市建設(shè)提供可持續(xù)的基礎(chǔ)設(shè)施支持。

2 挑戰(zhàn)和問題

在市政工程施工中，地下管線施工面臨著一系列挑戰(zhàn)和問題，需要克服并解決，以確保施工質(zhì)量和工程安全。

首先，地下管線的布設(shè)面臨地下空間有限和地質(zhì)條件復(fù)雜等困難。城市地下空間通常被其他基礎(chǔ)設(shè)施、地下設(shè)備和地質(zhì)構(gòu)造所占據(jù)，給地下管線的布設(shè)帶來了限制。此外，地質(zhì)條件的復(fù)雜性，如土質(zhì)的差異、地下水位的高低變化以及地下巖石層的存在，也增加了管線布設(shè)的難度和風(fēng)險。

其次，管線施工過程中需要確保施工質(zhì)量，防止損壞和泄漏的發(fā)生。地下管線施工需要保證管線的精確布設(shè)、連接牢固以及管道材料的質(zhì)量可靠。然而，由于施工過程中存在的挖掘、鋪設(shè)和回填等環(huán)節(jié)，管線容易受到機械損傷、外力影響或施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等因素的影響，導(dǎo)致管道的破裂、漏水或失效等問題。

此外，管線維護和修復(fù)也是施工過程中需要重點關(guān)注的問題。地下管線作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其長期的運行和使用過程中難免會出現(xiàn)老化、損壞或故障等情況，需要及時進(jìn)行維護和修復(fù)。然而，傳統(tǒng)的維護和修復(fù)方法往往需要開挖地面或破壞地面結(jié)構(gòu)，不僅增加了成本和工期，也對周圍環(huán)境和交通造成了不便。

因此，針對這些挑戰(zhàn)和問題，需要不斷研究和應(yīng)用先進(jìn)的地下管線施工技術(shù)。例如，采用無開挖技術(shù)，如水平定向鉆穿技術(shù)、盾構(gòu)技術(shù)等，可以減少地面破壞和對周邊環(huán)境的干擾；引入智能監(jiān)測和檢測技術(shù)，如光纖傳感技術(shù)、無損檢測技術(shù)等，可以實時監(jiān)測管線狀態(tài)和預(yù)警潛在問題；應(yīng)用新型管道材料和防腐保護技術(shù)，可以提高管線的耐久性和抗腐蝕性，減少維護和修復(fù)工作的頻率[2]。

總之，地下管線施工中面臨的挑戰(zhàn)和問題需要通過引入先進(jìn)的技術(shù)和方法得到解決。只有不斷創(chuàng)新和改進(jìn)施工技術(shù)，克服困難，確保施工質(zhì)量和工程安全，才能推動市政工程的可持續(xù)發(fā)展和城市建設(shè)的良好運行。

3 市政工程施工中地下管線的施工技術(shù)應(yīng)用路徑

3.1 工程實況

本文選取了某市政工程項目作為案例，以展示地下管線施工技術(shù)的應(yīng)用和效果。該項目是位于城市核心區(qū)的一條新建供水管線工程，總長度約為10公里。

該市政工程項目地理環(huán)境復(fù)雜，包括市區(qū)道路、人行道、地下管線、建筑物等因素的存在。其中，該項目穿越了多個道路交叉口和繁忙的市區(qū)路段，地下空間有限，周圍環(huán)境密集。地質(zhì)條件方面，該地區(qū)主要由粘土、砂土和礫石等不同土質(zhì)組成，存在一定的地下水位和地下巖石層[3]。

3.2 市政工程施工中地下管線的施工技術(shù)應(yīng)用路徑及其效果

在該市政工程項目中，為了應(yīng)對地理環(huán)境復(fù)雜、空間有限等挑戰(zhàn)，采取了一系列地下管線施工技術(shù)措施，并取得了顯著的效果。

該市政工程項目涉及的地下管線主要包括供水管道和閥門系統(tǒng)。供水管道采用了高密度聚乙烯（HDPE）管材，具有耐腐蝕、高強度和長壽命的特點。管道的直徑在150毫米至400毫米之間，根據(jù)實際需求進(jìn)行了分段布設(shè)，其中部分段落采用了曲線布置，以適應(yīng)道路和建筑物的布局。

在施工過程中，針對該工程概況中的復(fù)雜情況和限制因素，采用了先進(jìn)的地下管線施工技術(shù)。其中，水平定向鉆穿技術(shù)被廣泛應(yīng)用于穿越道路交叉口和人行道的管線段，以避免地面開挖和交通中斷。盾構(gòu)技術(shù)則用于在地質(zhì)條件復(fù)雜的地段進(jìn)行管線的推進(jìn)和隧道開挖，確保施工的安全性和穩(wěn)定性。

根據(jù)工程實況可以看出，該市政工程項目在施工過程中面臨著地理環(huán)境復(fù)雜、空間有限、交通干擾等挑戰(zhàn)。但通過采用先進(jìn)的地下管線施工技術(shù)，如水平定向鉆穿技術(shù)和盾構(gòu)技術(shù)，成功地克服了這些問題，實現(xiàn)了供水管線的順利布設(shè)和施工。該案例將有助于進(jìn)一步分析地下管線施工技術(shù)的應(yīng)用效果和可行性評估。

3.2.1 水平定向鉆穿技術(shù)應(yīng)用路徑及效果

在管線布設(shè)方案中，針對地下空間有限和道路交叉口等限制條件，采用了水平定向鉆穿技術(shù)作為解決方案。該技術(shù)通過在地下進(jìn)行鉆孔并進(jìn)行精確的導(dǎo)向控制，使得管線能夠在地下水平穿越，避免了傳統(tǒng)的地面開挖和交通中斷的問題。

首先，在進(jìn)行水平定向鉆穿前，需要進(jìn)行詳細(xì)的路徑規(guī)劃。通過研究地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)、地下管線分布圖和現(xiàn)場勘測，確定最佳的鉆孔路徑，考慮到地下障礙物、地下水位以及周圍建筑物等因素，確保鉆孔的準(zhǔn)確性和安全性。其次，選擇適用的水平定向鉆機和鉆頭，根據(jù)具體的工程要求進(jìn)行合理的參數(shù)設(shè)置，包括鉆孔直徑、鉆孔速度、推進(jìn)力等。通過合理的設(shè)備選擇和工藝控制，保證鉆孔的穩(wěn)定性和精確性，減少鉆孔誤差和偏離路徑的風(fēng)險。

此外，在鉆孔過程中，借助導(dǎo)向控制系統(tǒng)對鉆頭進(jìn)行準(zhǔn)確的導(dǎo)向控制。這包括使用激光、地磁、慣性導(dǎo)航等技術(shù)，實時監(jiān)測和調(diào)整鉆頭的位置和方向，確保鉆孔路徑與設(shè)計要求一致。同時，通過與地面上的引導(dǎo)設(shè)備進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)準(zhǔn)確的鉆孔導(dǎo)向。

水平定向鉆穿技術(shù)作為地下管線施工的重要措施，有效縮短了施工周期，降低了對周圍環(huán)境和交通的影響，并提高了施工的準(zhǔn)確性和安全性。在市政工程中的應(yīng)用具有重要的意義和廣闊的發(fā)展前景。

首先，相比傳統(tǒng)的地面開挖施工方式，水平定向鉆穿技術(shù)大大減少了施工時間。避免了道路封閉和交通中斷，減少了施工期間對周圍道路和行人的影響，提高了施工效率。其次，由于不需要大面積的地面開挖，水平定向鉆穿技術(shù)減少了土地破壞和土壤污染的風(fēng)險，對周圍環(huán)境的影響較小。尤其對于繁忙的城市核心區(qū)域，減少了噪音、粉塵和交通堵塞等不利因素，保護了市民的生活質(zhì)量。此外，通過精確的鉆孔路徑規(guī)劃和導(dǎo)向控制，水平定向鉆穿技術(shù)能夠確保管線的準(zhǔn)確布設(shè)和安全施工。減少了誤差和偏離路徑的風(fēng)險，降低了管線損壞和事故的發(fā)生概率。

3.2.2 盾構(gòu)技術(shù)應(yīng)用路徑及效果

在施工工藝上，針對地質(zhì)條件復(fù)雜的地段，采用了盾構(gòu)技術(shù)作為解決方案。盾構(gòu)技術(shù)是一種專門用于地下隧道施工的先進(jìn)工藝，通過盾構(gòu)機在地下進(jìn)行隧道的挖掘，并同時進(jìn)行管道的推進(jìn)，保證了施工的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

首先，根據(jù)具體的地質(zhì)條件和工程要求，選擇適合的盾構(gòu)機型號。不同類型的盾構(gòu)機適用于不同地質(zhì)環(huán)境，如硬巖盾構(gòu)機、土壓平衡盾構(gòu)機和泥水平衡盾構(gòu)機等。選擇合適的盾構(gòu)機能夠更好地應(yīng)對地質(zhì)層的變化和地下水的影響。其次，根據(jù)地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)和實際情況，合理調(diào)整盾構(gòu)機的推進(jìn)速度、推進(jìn)壓力和土壓平衡等施工參數(shù)。通過精確的參數(shù)控制，保證盾構(gòu)機在挖掘過程中對地質(zhì)層的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，減少地下水和土體的侵入，保證隧道和管道的質(zhì)量和密封性。

此外，配備有效的監(jiān)測和控制系統(tǒng)，實時監(jiān)測盾構(gòu)機的運行狀態(tài)、地下水位、土體變形等參數(shù)。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和反饋，及時調(diào)整施工參數(shù)，確保施工過程的安全性和準(zhǔn)確性。

通過采用盾構(gòu)技術(shù)作為地下管線施工的重要措施，有效應(yīng)對了地質(zhì)條件復(fù)雜的挑戰(zhàn)，保證了施工的連續(xù)性和穩(wěn)定性，提高了管道的質(zhì)量和密封性，降低了管道損壞和泄漏的風(fēng)險。在市政工程中的應(yīng)用具有重要的意義和廣闊的發(fā)展前景。

第一，盾構(gòu)技術(shù)可以實現(xiàn)隧道和管道的同時施工，保證了施工的連續(xù)性和穩(wěn)定性。盾構(gòu)機在地下挖掘過程中，通過對土體的控制和支護，減少了地表沉陷和管道變形的風(fēng)險，確保了施工的質(zhì)量和安全性。第二，盾構(gòu)機的靈活性和適應(yīng)性能夠有效應(yīng)對地質(zhì)層的變化。通過根據(jù)實際地質(zhì)條件調(diào)整施工參數(shù)，盾構(gòu)機可以應(yīng)對不同地質(zhì)層的挖掘和推進(jìn)，避免了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，降低了管道損壞和泄漏的風(fēng)險。第三，盾構(gòu)技術(shù)能夠保證管道的質(zhì)量和密封性。在施工過程中，盾構(gòu)機可以精確控制管道的布設(shè)位置和傾斜角度，確保管道的準(zhǔn)確連接和密封性。這對于液體和氣體管道的安全運行至關(guān)重要，減少了管道泄漏和損壞帶來的安全隱患。

3.2.3 高密度聚乙烯（HDPE）管材應(yīng)用路徑及效果

此外，在地下管線施工中，材料選擇是關(guān)鍵的一環(huán)。為解決供水管道的材料選擇問題，該工程采用了高密度聚乙烯（HDPE）管材作為主要材料。

首先，HDPE管材具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，可以有效抵抗酸堿等化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，延長管道的使用壽命。這對于供水管道來說至關(guān)重要，因為水中常含有不同程度的化學(xué)物質(zhì)。其次，HDPE管材具有較高的強度和剛度，能夠承受較大的壓力和負(fù)荷，確保管道在運行過程中的穩(wěn)定性和安全性。這對于長距離輸送水源以及應(yīng)對突發(fā)壓力變化具有重要意義。此外，HDPE管材具有優(yōu)異的耐久性和抗老化能力，可以長期保持穩(wěn)定的性能。其預(yù)期使用壽命通?？蛇_(dá)50年以上，減少了管道的更換和維修頻率，降低了維護成本。

在管道材料選擇和連接工藝方面，該項目采取了精確的控制措施。包括管道材料選擇、連接工藝控制。通過嚴(yán)格的材料篩選和測試，選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量HDPE管材。確保管道材料的質(zhì)量穩(wěn)定性和符合工程要求；采用專業(yè)的焊接工藝，如熱熔連接技術(shù)，確保管道連接部位的密封性和可靠性。焊接工藝的準(zhǔn)確控制能夠避免漏水和管道連接松動的問題。

通過采用HDPE管材作為供水管道的主要材料，該工程在地下管線施工中取得了顯著的成效，提高了管道的穩(wěn)定性、密封性，降低了維護和修復(fù)成本，并延長了管道的使用壽命。

首先，HDPE管材的高強度和優(yōu)良的連接工藝保證了管道的穩(wěn)定性和密封性。管道在使用過程中不易發(fā)生破裂和滲漏，確保了供水的連續(xù)性和質(zhì)量。其次，HDPE管材的耐腐蝕性和長壽命減少了管道的維護和修復(fù)需求。相比傳統(tǒng)材料，HDPE管道具有更長的使用壽命和更低的維護成本。此外，HDPE管材的優(yōu)異性能和穩(wěn)定連接工藝提高了管道的使用壽命和可靠性。這對于城市供水管網(wǎng)的長期運行和發(fā)展具有重要意義。

通過以上采用的地下管線施工技術(shù)措施，相比傳統(tǒng)施工方法，該市政工程項目在實際施工中取得了顯著的效果。

在施工周期方面，采用水平定向鉆穿技術(shù)和盾構(gòu)技術(shù)相比傳統(tǒng)的地面開挖施工方式，顯著縮短了施工周期。以一個具體的區(qū)段為例，傳統(tǒng)地面開挖需要耗時4個月完成施工，而采用水平定向鉆穿技術(shù)和盾構(gòu)技術(shù)的方案僅需2個月完成施工。這使得工程進(jìn)度得到大幅提升，項目能夠提前交付使用。

在工程質(zhì)量方面，精確的鉆孔和盾構(gòu)施工保證了管線的準(zhǔn)確布設(shè)和穩(wěn)定性，有效降低了管道的損壞和泄漏風(fēng)險。在施工過程中，通過精密的導(dǎo)向控制和材料選擇，成功避免了管道的錯位和位移問題。相比傳統(tǒng)施工方式，管道的安裝質(zhì)量更高，管道系統(tǒng)的穩(wěn)定性和密封性得到明顯改善。

在環(huán)境影響方面，通過減少地面開挖和交通中斷，該項目成功保護了周圍環(huán)境和市區(qū)交通的正常運行。傳統(tǒng)的地面開挖施工方式常常引發(fā)噪音、空氣污染和交通擁堵等問題，而采用地下施工技術(shù)的方案有效減少了這些不良影響。周邊居民和商業(yè)活動受到的干擾明顯減少，市區(qū)交通流暢性得到改善。

總之，通過采用水平定向鉆穿技術(shù)、盾構(gòu)技術(shù)和合適的材料選擇，該市政工程項目在施工周期、工程質(zhì)量和環(huán)境影響方面取得了顯著的效果。這些實際效果驗證了這些技術(shù)在市政工程中的可行性和有效性，并為類似工程項目的實施提供了有價值的經(jīng)驗和參考。

4 結(jié)束語

綜上所述，研究和應(yīng)用先進(jìn)的地下管線施工技術(shù)對于改善市政工程施工質(zhì)量、提高施工效率、保護環(huán)境以及確保管線長期運行具有重要意義。然而，地下管線施工技術(shù)仍然面臨著一些挑戰(zhàn)和難題，需要進(jìn)一步深入研究和探索。未來，相關(guān)部門應(yīng)該加強理論研究，推動創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，并注重實踐經(jīng)驗的總結(jié)和分享，以推動市政工程施工技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步。