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投稿指南在香港人口稠密的市区敷设大直径的管道需要克服许多困难。现有的管线和设备及这二者的交叉联接占据了车行道和人行道的主要地区，这样一来，网络就非常拥挤。添加任何一根新管道必须盘旋放置。敷设管道的其它自然限制还包括地铁和地下通道，以及高速公路、铁路、有轨电车和人行设施的基础和一些基础设施。
假如在市区内有一条敷设管道的路线是实际上可行的。那么也得估计敷设管道潜在的影响。在管道敷设过程中，要保证其对交通的破坏在允许范围之内，这一点非常关键。需要对交通流量进行估计。还需要掌握如何将总水管架设在交通叉道的办法。如果在正常工作时间内影响交通是不可行的。那么夜间当交通流量减少时，管道敷设就认为是更可行的。如果夜间施工仍然不行，就需要采用目前有许多可行方法的无沟技术。
在市区进行管道敷设的其它影响主要来自施工过程中对社会和环境的影响。这些影响包括对邻近地区一些噪音和空气污染敏感的接受方，如医院、居民区、学校、养老院和其它文教部门的影响。虽然夜间施工能减缓对交通的影响，但其对周围居民区的噪音污染却进一步恶化。因此必须考虑所有的选择方案，以选择不超过环境指标的。其它的社会问题包括在管道安装过程中隔断了进入商业区的通道，及中断了紧急无线电通信业务。
香港的主要市区开发区的地形和土工技术斜坡的问题也非常独特。埋在斜坡附近的运水管道漏水可能会影响斜坡的稳定性。特别是在伴有狂风暴雨的时候，可能会导致斜坡坍塌带来极其严重的后果甚至危及生命，必须要采取措施以减小对附近斜坡潜在的危害。
在这篇文章中，强调了在香港敷设大直径管道时会碰到的问题，特别是在拥挤的市区敷设总水管会碰到的问题，以及这些问题是如何提出的。在此讨论了最新“不挖掘”设备勘测技术和无槽管道安装技术，以及管道材料、涂层和衬料的选择，线路的优化和不需要设计的维护。这些讨论是基于最近在香港正在进行之中和已经完成的几项管道敷设工程中所获取的许多经验。
管道布置
在香港的市区选择一条合适的敷设大直径管道的路线通常是一项很艰巨的任务。这是因为在繁华的市区、街道上挤满了车辆行人，地下的空间又布满了管道和线路。除要满足管道网路系统的水力标准之外，不需要对管道敷设作其它限制，以便施工时不会带来破坏。管道敷设给交通和周围房屋可能会带来的地面破坏也必须全盘估计。管道敷设可能会遇到地下障碍物，这些障碍物包括公用事业管线和矿井，高速公路的地基，地下结构，铁路线(地下的，地上的或山坡上的)及废弃不用的海堤或其它留在原地的设施，在工作实施初期，需要确认这些障碍并完全提出这些问题。必须要对这些障碍的详细情况进行调查和评估。每一条不同路线的前后都必须要仔细研究并选择出最优路线。在最近完成的一项工程中，利用了一个多因子评估矩阵系统来选择最优的管道路线。基于工程费用的重要评估，施工中遇到的困难、交通影响、环境影响和危险这些因素，对每一条管线的选择方案都要进行评分。被选中的最佳管道路线应该是在带来的影响方面分值最低的。一旦线路被固定下来，就应该对管道进行详细的布置。
对管道布置的调查应该集中在交通影响评估、环境考察、公共设施和地质勘测上。最近，对公众的咨询是调查的主要内容。在确定详细的管道布置时必须要参考当地居民、商家和其它道路使用者的意见。
交通问题
在调查和可行性研究阶段要进行交通影响评估，以便确定一条可行的路线。在详细设计阶段，必须要向有关当局递交一份详细的临时交通管理（TTM）方案，以获得批准。图1是一个典型的临时交通管理布置图。在必要的时候，需要将临时交通管理方案包括到合同文档中以便实施。经验表明，现场所要求的临时交通安排可能与设计阶段提出的方案不同。例如，在施工阶段，白天道路开挖受到限制，而在设计阶段，预计的交通数据认为白天工作是可行的。因此在施工阶段，有关审批机构通常要求对交通安排进行试通车之后，才同意道路开挖。
在某些情况下，如果一定时间内某地区的行人很多，就需要进行行人数量的统计，以便看出施工阶段对人行道的影响。如果需要临时封闭人行道或其它行人通道，必须要有足够的分流行人能力，以满足统计出的行人量。
交通影响评估还应该考虑其它正在实施的交通管理方案，及同时投入使用的部分工程。这些将对有关地区或相关地域的交通产生很大影响。图2显示出施工阶段对管道沟的临时覆盖。
“无沟”管道安装方法对交通和行人造成的阻碍要小一些。然而，顶升坑、接收坑的大小，材料或弃土的存放区域都要有一定的预留量。“不挖掘”的部分必须仔细设计，顶升坑和接收坑的位置也必须认真确定，以保证“不挖掘”的方法达到要求的“阻碍最小”的效果，“不挖沟”的方法不能单独控制破坏的等级，还有其它因素的影响，包括人行横道、行人和车辆到附近建筑的通道，对装载和卸载设备的破坏，公共汽车站，小公共汽车站，出租汽车停靠站甚至是汽车停放收费计的装拆、移位或补充等等。
环境影响
施工噪音影响——对于道路开挖的方法来说，它是马路表面挖沟，是一种危害最大的噪声源。如果用装有消音设备的把手动破碎机来替代装有水力破碎装置的挖掘机，对周围人或物的噪音干扰大大减少。而如果提供隔音罩的话，噪音干扰还会进一步减小。但是，使用把手动破碎机可能会大大延长施工时间，从而增加施工费用。还可能会延长邻近地区人或物受噪音影响的时间。使用可移动的隔音板也有缺点，它会挡住马路的上的交通线，还可能会因为其带来的破坏或使经商者生意亏本而招致他们的反对。在管道线离学校或教堂很近的地方，还必须特别考虑重要时间内的施工，如在考试期间或服务期间的施工。图3显示了一所学校附近的管道敷设情况，有明显的交通分叉信号和安全栅栏是非常重要的。
空气质量影响
对周围的一些对空气非常敏感的接受方来说，未缓和的施工可能会使总悬浮颗粒物超出规定的指标。必须要采取有效措施来控制由施工带来的总悬浮颗粒的等级，以免使之超出标准。在管道敷设期间对灰尘的控制措施包括限制挖出来的土下落的高度，以便减少干燥或多风条件下卸载、撒布和铲平堆积物时扬起的灰尘，及洒水、避免运输卡车超载等。如果实施了这些补救措施，就可以避免不合格的灰尘污染。
水质影响
应该要采取特定的补救措施以减少由于施工现场的排放物、建筑材料、施工工人产生的一般垃圾以及污水对环境带来的负面影响。
废物管理
为了消除由于施工中废物的产生而对环境产生的负面影响，管道敷设的负责人需要提出一些减少、处理、贮藏、收集、运输和除去废物的有效办法。
生态影响
减缓对生态的影响的措施包括减少干扰，防止一些地区被公众或工人滥用，明确施工现场范围及在可能的情况下，保留和保护大树。
设备勘查
为了确认潜在的障碍物及明确公共设施记录，必须要进行设备勘查。在进行设备勘查时可以将各种技术混合使用。主要的技术就是地面穿透雷达（GPR）技术、电缆定位器、探井和人进入地沟进行勘查。
地面穿透雷达——GPR
GPR包括用无线电波来绘制出地面以下的特性。它通过测量一根目标线路相对于周围地区的电气特性的变化来工作。地面绝缘特性的任何变化都将会产生一个雷达返回信号。该设备非常轻，是一种袖珍型的手提式设备。这种信号数据可以用计算机处理并用电子贮存。影响GPR性能的主要因素就是：高频脉冲使分辨率更高，但是不如低频脉冲穿入地面的距离远；在地面干燥的条件下会得到低穿透率的较低信号强度：信号强度随着材料类型的不同而不同，当土壤具有导电性时，信号强度最强，如混凝土，而当土壤为碎石或沙粒时，信号强度最弱；目标的电气特性必须与其所处环境的电气特性呈对比关系。对图像的解释说明需要专业技能，而且依赖于使用的设备和软件。图4是一个正在工作的GPR。
GPR的优点就是它是一种不具破坏性的检测技术，它可以识别金属或非金属电缆和管道，以及地下水位高度。它的缺点就是其数据结果需要经验丰富的地球物理学家来进行解释。当多项工作同时进行的时候，需要很大的地方以便于区分每一种勘测，并且在测量深度时必须知道在材料中的信号传播速度。
管道和电缆定位器
定位器检测管道和电缆埋藏地周围的电磁场（信号）。要检测的信号可能是无源的或有源的。流经电缆的电流会产生一个能被定位器检测到电磁场（无源信号），或当信号发送器产生的有源信号施加于一根金属管道或电缆时，定位器将跟踪这个信号。这种设备是一种轻型的，小巧的、结实的和携带方便的，可以用手拿，而且还包括一个发送器和一个接收器。探测结果是管道敷设的近似深度数据。确定校准线，和通过对整个站进行勘查得到的具体位置通常标注在地表面。于是信息可以叠加到地形图中。图5显示出一些设备：手提式定位器、便携式发生器和电缆夹。
这种定位器的优点就是它是一种最经济实惠，最没破坏性定位装置，用于定位埋于地下的金属管道和电缆。它操作起来很简单，可以定位正在使用和没有使用的电缆。
这种定位器的缺点就是如果勘查区域还有许多其它设备时，信号就可能出错。另外，它不能检测UPVC或非金属设备，除非配备专门的探测装置。
人进入管道沟进行勘测
人进入管道沟勘查还可以用来验证从设备记录表中获取的竣工信息。获取的数据一般包括管道沟的尺寸，管道的直径和转换等级及所有进入和引出的管道的位置。这项勘查在由于交通问题不能立即应用探井时，非常有用。
探 井
可以通过开挖探井来确定由GPR或管道 / 电缆定位器决定的设备布置和位置的精度。
总的说来，经验表明可以用GPR和电缆定位器来识别障碍物，以便选择最好的，不会与其它地下设施冲突的管道布置方案。这是因为这些方法对地面的破坏要小得多，而且耗资少，易于快速实施。但是对于一些要求苛刻的区域，如交叉点，管道需要穿过一个盒式电缆道的地下浅层，这时探井和人进入管道沟这两种勘测方法都是比较适用的。
地面调查
受到独特的土工技术特性和空间的限制，就必须要特别注意地面调查的要求。地下水的水面标高随着地理和季节的变化而变化，可以通过在间隔均匀的钻孔内安装测压计来测量或监测地下水面，或是在探井期间进行测量。
对斜坡的探测应该足够深以便充分估计斜坡的稳定性。这对于证明相对差一些或不可渗透的材料层的厚度也是必要的，通常对斜坡的探测一直延伸到距坡脚五米，或到岩床内五米，可选择其中更浅一些的。还应该要考察地下水的状况，包括滞水的可能性或地下多层水位。
对于浅层的管道来说，探测到管底标高以下1m通常就已经足够了。对于深层的管道来说，应该探测足够深以便发现挖掘沟道和支撑管线时可能遇到的困难。通常，管底标高以下至少1—2m的深度是比较合适的。大管道，特别是那些负载能力差的地上管道，需要特别考虑，而且要根据期望的地面条件进行评估。
土工技术问题
在发达的市区，土工技术的限制又添加了新的麻烦。埋藏在斜坡附近的运水管的泄漏可能会影响斜坡的稳定性。特别是在伴有狂风暴雨的时候，可能会导致斜坡坍塌，带来极其严重的后果甚至危及生命。因此，在确定要新埋藏的管道路线时，应该尽可能地离斜坡的裂缝远一些。埋藏在管道与斜坡裂缝的距离应该大于其垂直高度的水平长度。如果空间有限，管道不能敷设在裂缝区域以外的地方，可以将它们安装在一个密封的管道沟内，管道输送系统或套管中，这样可以排放到地面排水处或天然溪流中适量的水。管道输送系统的排水能力应该考虑与预计的漏水速率相等。
地下水流入管道沟中，在安装管道时还会产生其它问题，特别是在旧有的开垦区域。在渗透性极强的土壤中，安装潜水泵和井点泵是两种控制管道沟中的水到6m深的主要办法。每一种的有效性依赖于土壤的土质，管道沟的比例和要求的下降程度。可能必须要做抽水实验以便决定哪种方法更合适。
在香港，许多管道敷设在新开发的区域，填塞的固结沉降可以拖着管道与其一起下沉，而且不同的沉降程度会破坏管道敷设的地基。应该采用具有灵活的铰链系统的不易断裂的管道。因为这种管道允许有小幅度的垂直运动，可以阻止对管道的剪切作用。而且，用来填筑的物质可能包含有大块石头和孔隙，在管道安装阶段可以带来一些困难。还可能会碰到旧的海堤，可以从竣工记录中确认这一点，如果必要的话，还可以通过地面调查进一步证实。
无沟技术
传统的开挖沟槽是管道敷设的典型方式。然而，由于各种限制，如对交通，商业和行人的不良影响；对环境的干扰，如施工过程中产生的噪音和灰尘污染；及当所有其它方案（在非高峰时间或夜间施工）都经过研究后，就开始考虑“无沟”或“不挖沟”的管道敷设技术。
为了评估不同地面条件下的无沟技术的实用性和经济性，必须要仔细考虑地面的稳定性，地下水的水和岩石的存在情况、土壤的强度及土壤与管道之间的磨擦阻力。
比较无沟技术与其它敷设技术的经济性时，应该考虑管道整个寿命期的全部价值和安装费用。已经敷设好的管道应该能长期使用且尽可能的不需要维修。
顶管法
最普通的无沟技术就是使用顶管法。它包括在一个强有力的液压千斤顶的防护罩后面顺着地面挤压大管道。虽然对工程实际和经济性的考虑会带来一些限制，但对单个顶管的长度没有要求。可以使用许多挖掘系统，包括手动，机械和摇控系统，这种技术用来穿越障碍，以减少由于在市区采用挖沟式的管道敷设方法而给地面带来的经常性的破坏。
可以在小主动轴（用千斤顶顶出的洼地）上用千斤顶顶起管道，以适用于拥挤的地点。通过在管道敷设的地方精确定位就可以确定顶管法的配置。需要止推墙来提供千斤顶及反作用力。在条件差的地质条件下，需要用板桩或专门设计的框架结构来传递荷载。在千斤顶每一次工作后，都需要有一个大小足够的贮藏坑来移走千斤顶的挡板。图6示出了顶管法工作大概步骤。
摇控顶管法
近年来，人们开始把开发重点放在顶管法微细钻孔技术上来。因此，现在也就有了可以凿100mm~2500mm孔径的摇控方法。
隧道挖掘机（TBM）
和传统的用于钻孔的挡板和采用全断面的旋转转切头相比，这些机器采用的是相当小型的挡板。刀具可以相对挡板移动，允许它给地面施加一个大小恒定的力，而不用考虑管道前移的速率。图7是一个黄型的TBM系统。
TBM可以在各种不同的地面条件下工作，虽然对于不同的材料，刀具的类型可能需要调整，而在不同的地面条件下，这可能会带来一些困难。可挖掘的大卵石大小依赖于所用机器的大小和类型，但是有些机器可能碾碎直径为挡板的三分之一的石头。
土压力平衡机（EPBM）
这些机器通过挖出的土壤提供压力以平衡表面的负载。地表面由挖出的经过加压的材料支撑，这些材料在前而隔板前方和刀具头的后方。压力通过螺旋输送机上的平衡螺旋钻孔器或阀门由挖出材料的推移速度来控制。
通过选择合适的切头， EPBM可在各种各样的地面条件下工作。木螺钻可以钻较软的地层，而石滚轴钻头可用来钻较硬的地层。
不可控的钻孔器
虽然这种钻孔器包含上述钻孔器的特性，但其结构要简单一些。不可控的钻孔器使用一个简单的由钻孔螺钉带动的切头。旋转功率和对钻也机的推动力由发射坑中的一套驱动装置提供。一旦钻孔行进了几米后，若在挖掘期间没有对发射坑和接收坑之间的布置进行监测，切头就很难精确控制。如果钻孔斜着穿越较硬土层，就可能会有很大的偏差。当长时间驱动设备时，在过滤坑中安装稳定的轴承，就可以达到相当的精度。这种机器可以在许多种地面条件下进行挖掘，但在含水的碎石和沙粒中可能会出现问题。
使用无沟技术的限制
通常，除了定向钻孔和进向外，虽然已经开发了可在岩石中工作的微细钻孔机，无沟技术还不能在用于这种条件下敷设新管线。
使用无沟技术，在地面条件发生变化时就可能出现问题。如果机器在与孔线成一个锐角的位置转动，机器就有沿着接口线转动的趋势，最终偏离孔线。土层中有砾石存在时也可能会发生同样的问题。
所有的无沟施工，除了钻孔外，安装新管道都会有沿地面拖拉管道发生，这就不可避免地会破坏管道的外壁。如果拖拉管道经过砂砾或其它磨擦力大的材料，这种破坏会更大。在应用无沟技术时，制作一个“套”管，并将要敷设的管道放在套管里面就可以解决这一问题。
跨越现有的公用设施的方法
如果有地下障碍物阻碍管道通过的话，就应详细分析跨越方法，以下是三种基本方法。第一种是改道绕过障碍物。但由于在附近已有很多公用设施，所以，这种方法并不奏效。第二种方法是从障碍物下穿过，但这种做法会给日后维修带来困难。第三种方法是从障碍物上面穿过。若采用此做法，管道的覆盖层须较薄，或现有公用设施的上层结构须稍加修改，如降低现有涵洞顶板的高度等。这将有效地降低超高。在使用此方法前，就进行细致的评估，以证实这种方法不会产生不利影响。
有时，管道可能需要跨越一条排水明沟。跨越明沟的方法有两种：一种是从排水沟下面穿过。但由于这种方式会给日后进行管道维修带来困难，所以，管道和排水沟维修部门都不愿采用这种方式。另一种方法是建管道桥跨过排水沟。采用此方法前，应向桥梁与相关结构建筑咨询委员会（ACABAS）提出申请，而且设计出的结构不应阻碍排水。
同其它通路工程的接面
在穿越一个密集的公用设施网敷设管道时，协调敷设工程是一件很艰巨的工作。选一条路径，使其不会与其它埋设的设施相冲突几乎是不可能的。在这种情况下，有关各方密切联系并有效地进行沟通就显得至关重要了。
香港政府的公路部有一个公用设施管理系统（UMS），该系统同挖掘批准程序协同运作，以帮助控制和监管通路活动。UMS是一个储存有关通路工程信息的数据库，所有这些数据都是通过安装在各个公用设施公司和政府部门的计算机终端呈递上来的。该数据库可以通过电子方式检索和比较呈递上来的记录材料，以便确定不同的工程在地点和时间上是否会有冲突。每一个地区都要先取得开挖许可证后，才能进行道路施工。由于这一程序无需逐一通知有关部门，也无需查对各个工程之间是否会发生冲突，所以可以节省时间和精力。但是，这一程序只适用于紧急工程，对于处于规划和可行性研究阶段的工程，各方仍应进行对话、协作、让步并寻找共同目标，以便制定出可行的计划，这一点是非常重要的。
管理材料
通常，水务局会建议口径不大于700mm的管道应采用球墨铸铁（DI）管，而口径大于700mm的管道则应采用低碳钢（MS）管。
MS和DI是目前香港常用的二种总水管类型。低碳钢管和球墨铸铁管有它们的优点，也有它们的缺点（见表1）。了解这些优缺点对于挑选主要敷设工程最适用的管道材料是很重要的。
DI管外部的防腐保护层通常是一层金属锌，外涂沥青。至于管内的防腐，一般指定采用工厂用抗硫酸盐混凝土内衬。虽然香港只是最近十年才开始使用DI管，但其性能和内外防腐系统都已证明令人满意的。
低碳钢管外部涂有强化沥青涂层，用于淡水的管内部有沥青的内衬，用于咸水的管内部有抗硫酸盐混凝土内衬。确保防腐保护层完好，而且受损的部位能够尽快千里马修复是十分重要的。在香港，腐蚀据称是导致低碳钢管发生故障的主要原因（2）。在现场对MS管进行防腐保护作业过程中，必须确保作业质量，这一点是十分重要的，所以应加以强调。
由于附近地区安装了许多公用设计，所以，对在城区敷设的管道，不宜采用电解涂层的保护方法。
维修问题
在香港，由于开挖路面会有很多困难，所以在设计须埋设的管道时应将日后进行维修的可能性降到最低程度。为此，应选择带有适合内外部涂层的管材。
如果一条管线的操作和维修方面未得到充分的考虑，那么，此系统的设计就不是一个完美无缺的。下列的维修问题在香港尤为突出。
总水管的覆盖常常很浅，这样从开始就会影响总水管的承载能力。覆盖较浅的总水管出现故障的主要原因就是管道严重变形。所以，通常情况下，宜采用包覆混凝土的办法来提高总水管的承功载能力。混凝土包覆的缺点在于：因为维修前需要打碎混凝土包覆，所以，维修用的时间要长一些。其它的措施，如加混凝土托臂和颗粒回填，由于可能受到其它公用设施施工的干扰或破坏，所以都不是那么可行。
因在斜撑块和地锚后面的土极有可能在水务局还不知道的情况下被挖走，所以，在设计斜撑块和地锚时不应假定有侧向的土壤压力（3）。否则，会使推座的体积增加，挤占更多的空间。
由于城区常常布满了公用设施，所以，管线的设计不仅应考虑待敷设的总水管的维修问题，还要考虑其它公用设施的维修特点。
对于那些将来维修管理会遇到困难的地方，最好的办法是提供免维修设计：在涵洞或腔室内安装总水管或其它公用设施。在这些地方要留出充裕的空间，以便进行例行检查和管道更换。
土地问题
由于在城区敷设管道通常是在现有的公用道路和人行道上进行的，所以，无须为供水系统预留空间，但一定要配置阀室用地。至于承包商，应按要求为其划拨地块。便于其存放管材和进行施工。若要在城区内为承包商找到一块地做为其活动区，则需要在趣政署对土地情况进行一次全面的查寻。在项目的开始阶段，应先确保施工用地。
此外，还应确定管道支顶 / 接驳坑的工作面。因敷设管道受影响的树木，在砍代申请批准后才能砍掉。按要求，还须制定移栽计划，该项计划的审批工作需要几个月的时间。在一些地区，管道系敷设在铁路保护区内。对这类工程，只有在各项工作严格按要求达标后方可获准开工。
结 论
在城区敷设大口径管道的困难主要是现有的公用设施过于拥挤、可使用的工作面狭窄以及给公众造成不便。为了尽量减少这类问题，在重要的地段可以采用无沟挖掘技术，从而减少敷设工程对社会、环境、交通和经济的影响。
还可采取诸多措施改进目前使用的方法。在可行性研究阶段，进行全面的现场调查是十分重要的，而且，还应在具有战略重要性的地段开挖探坑和钻孔，以便最大限度地取得地面资料。在这方面，管道 / 电缆定位探测器和GPR等无沟设备可以弥补开挖常规探坑或钻孔不足，并且可以单独使用而不必开挖路面。更具有广泛性的TLA技术将能减少交通的拥堵。在选择管道路线的工程设计阶段，采用这一技术的效果尤为突出。
对于工程对环境和交通的影响，人们会有不同的看法。在城区敷设管道的时机和阶段的问题上，人们应该做出让步或达到平衡。在规划阶段，应谨慎地选择管材涂料和内衬，以便最大限度地减小将来的维修工作量。