地下管道非开挖技术施工设计要考虑的因素

因为非开挖修筑工程要求在地面下进行一定程度的挖掘工作，因此它们在本质上与传统的开挖安装过程有着许多共同的不利因素。为了避免这些不利因素，一些因素如土壤条件、地层条件、管径扩张程度、爆管深度及旧管道观测都应在设计爆管系统中考虑到。

1.土壤条件

理想化的土壤参数，如体积模量、剪切模量、弹性模量、泊松比、扩张角和摩擦角都与爆管产生的土壤位移有关。土壤条件与在爆管过程中的地面运动、替换管的布置和对附近组织结构的影响均有关。底部土壤应该能够支撑起爆管设备和新管的质量，而且土壤条件在管道周围应该非常均衡并与管道长度一致。如果在现有管道周围的土壤条件是均衡的，那么爆管法可以减小现有管道的下陷，但在现有管道下方的坚硬土壤或岩石基底可以抑制管道下腹的爆裂，并且会导致爆裂钻头朝着管道顶部爆裂，从而使替代管道完全地偏离到现有管道的外围。如果现有的土壤是松散的沙子，或是正在下沉的新沟槽回填，那么爆管过程就会使现有的土壤进一步下沉。另外，如果土壤非常紧凑，而且管道没有被埋得很深，那么爆管过程很可能会产生地表隆沉，尤其是在大程度地扩张管径的时候。在沙地，爆裂钻头产生的尾部空穴很容易局部坍塌。对邻近管道的干扰也与土壤的种类有关。如果管道位于松软的土壤，那么载荷力的传递就没有通过强硬且不能压缩的土壤那么显著。

2.地层条件

旧管道所处的地层条件对地表移动的影响很大。当旧管道处在可压缩的土层中，爆管时引起的地表移动会比较小，变形分布也相对容易控制，如可塑黏土层；而在软土层中施工时，由于软土层的强度低、压缩性高、地下水位高、渗透性低，变形持续时间较长，所以在软土层中施工，容易引起地层变化，地层的变形控制是施工质量控制的重要内容。

地层条件的影响包括地下水的影响。由于在一些城市中管道埋置较深，有的在地下10m左右，因此必然考虑地下水的影响。爆管法施工时，会引起土体的孔隙水压力的变化，由于总应力不变，土体的有效应力会随之发生变化，发生垂直方向上的变形。

3.管径扩张程度及爆管工具

管径扩张程度是影响爆管方法选择的因素之一。旧管道内径与爆管工具外径的差值称为超径值。为了达到破碎旧管道的目的，爆管法施工采用的爆管头的外径要比旧管道的内径大，这样就存在超径值，超径值的大小对地层移动影响表现在当超径值较大时，旧管道碎片会被爆管工具挤到离旧管道相对较远的土层中，受影响土层的范围扩大，较多土体的稳定性被破坏，变形值会因此加大；当超径值相对较小时，土体受扰动的程度较小，土体的变形会较小。

钢管、铸铁管等金属管材由于自身的强度高，需要采用滚动的刀片，脆性物质宜选用爆管头。合理选用爆管工具的类型和尺寸对于控制周围土体变化具有重要的作用。(www.xing528.com)

4.爆管深度

旧管的埋深影响着周围土壤的膨胀。而且，地下水位的影响是随着深度而变化的。随着深度的增加，插入坑和接受坑也会相应增大而且会更加复杂。旧管的埋深在不同方面影响着爆管过程，例如：①存在地下水或是更深的地下水需要进行脱水或额外的脱水；②由于额外的土壤质量，爆管之后的土壤膨胀会变得更加困难；③根据土壤的种类，扩张新管道管径会需要额外的土壤膨胀；④由于必需的安全程序，入口坑和出口坑则需要额外的支撑；⑤由于额外的土壤载荷，允许的弯曲度会减小。

现有管道不深及地面位移向上运动是发生很大地面位移的临界条件。如果爆管发生在最小覆盖深度之下，并且同邻近的地下结构有一定距离，那么地面位移应该是可以被接受的。爆管对于住宅建筑物和邻近的地下建筑的安全的距离分别是3.35m和2.45m。

旧管道所处的地层条件对地表移动的影响很大。当旧管道处在可压缩的土层中，爆管时引起的地表移动会比较小，变形分布也相对容易控制，如可塑黏土层；而在软土层中施工时，由于软土层的强度低、压缩性高、地下水位高、渗透性低，变形持续时间较长，所以在软土层中施工，容易引起地层变化。地层的变形控制是施工质量控制的重要内容。地层条件的影响包括地下水的影响，由于在一些城市中管道埋置较深，有的在地下10m左右，因此必然考虑地下水的影响。爆管法施工时，会引起土体孔隙水压力的变化，由于总应力不变，土体的有效应力会随之发生变化，产生垂直方向上的变形。

在不同地层条件下进行爆管法施工，要针对具体条件选择不同的施工方法，以达到良好的技术和经济效果。不论采用何种方法，必须考虑旧管道的埋深情况，如果旧管道的埋深较小，就会对周围的土体产生较大的影响，这时不宜选用爆管法。另外一个重要的施工条件是爆管力。爆管力的选取必然会对施工产生较大的影响，主要表现在对旧管道的破碎程度和与此相关的土体扰动情况及周围土层的变形情况。爆管力的选取要综合考虑地层条件、旧管道的管材等因素以后再选取合适的值。

5.旧管道管材

由于爆管法施工是采用爆管工具插入到待换旧管道中并通过拉入或顶入的方法使它通过管道并将管道破裂，同时将破碎的管道碎片挤入到管道周围的土体里面。破碎管道碎片的大小会对周围土体产生不同的扰动，较大碎片自然对土体产生较大的扰动，土体的移动也会较大；相反，较小的碎片，引起的土体移动较小。而破碎管道碎片的大小跟旧管道管材有着直接的关系。不同的管材由于自身的强度不同，被破碎后的碎片的大小也会有所不同。