我國非開挖管線工程技術(shù)的應(yīng)用起步較晚,發(fā)展大致可分為三個階段：第一階段為70年代末至80年代中期的初級階段，工程具有應(yīng)急特征,技術(shù)水平不高；第二階段為80年代中期至90年代中期的中期階段，其特點是需求量大增，以引進(jìn)國外技術(shù)與裝備為主，非開挖技術(shù)發(fā)展較快；第三階段為自90年中期開始的近期階段，此階段的特征是，在引進(jìn)國外非開挖技術(shù)和裝備的同時，我國開始自行開發(fā)研制非開挖技術(shù)和裝備，并取得了一些突破性的成果，扼止了設(shè)備的大宗引進(jìn)勢頭，同時也涌現(xiàn)了一批專門或兼營非開挖技術(shù)的施工公司，開始進(jìn)入了關(guān)鍵的創(chuàng)業(yè)期，具有我國特色的非開挖技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展如日中天。按施工原理不同，非開挖埋管技術(shù)可分為定向鉆施工法、頂管施工法和盾構(gòu)施工法三種定向鉆施工法是采用回轉(zhuǎn)切削，水射流式擠壓方式成孔，在地面接收鉆頭附近發(fā)出的電磁信號來實現(xiàn)鉆孔軌跡控制，即人工用手持儀器來隨鉆導(dǎo)向的鉆進(jìn)方法。該方法成孔后采用拉管方式來鋪設(shè)管線，主要用來鋪設(shè)小直徑管線,即鋪設(shè)直徑小于500mm的各類管線(鋼管、混凝土管、塑料管)。與另外兩種埋管技術(shù)相比，具有自由調(diào)節(jié)方向，遇障礙報警，繞向避開障礙的特別功能。頂管施工法是用頂管機體前方刀盤邊切削土體，邊由后部頂進(jìn)裝置將頂管機連同頂進(jìn)管一起沿著設(shè)計路線向前推進(jìn)的埋管方法。被切削的殘土，由水力或土砂壓送裝置送至地面運走，前者稱為泥水式頂管，后者稱為土壓式頂管。該方法適于中小口徑管線鋪設(shè)，即鋼筋混凝土管徑從φ200至3000mm，鋼管小于φ3500mm的管道鋪設(shè)。頂進(jìn)路線宜平緩,曲線半徑不宜過小。盾構(gòu)施工法頂進(jìn)機理與頂管施工法相同。盾構(gòu)法和頂管施工法的區(qū)別在于，前者采用管片結(jié)構(gòu)組合，后者用管材，將整個管段向前推進(jìn)。盾構(gòu)法多用于地鐵和隧道工程，管徑宜大于4米。與傳統(tǒng)的開挖施工技術(shù)相比,非開挖施工技術(shù)的主要優(yōu)點是:1)具有顯著的社會效益。施工時不影響交通、不破壞環(huán)境(綠地、植被、樹木)、不干擾工廠、商店醫(yī)院、學(xué)校和居民的正常生活與工作秩序。2)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。在相同情況下，非開挖施工的綜合成本(直接成本+間接成本)均低于開挖法施工,而且管徑和埋深越大時越明顯。部分非開挖施工方法的直接成本甚至低于開挖法施工。3)施工速度快。由于輔助工程(如槽壁支護(hù)、回填等)少,施工速度大大快于開挖施工。4)可用于傳統(tǒng)的開挖施工法無法施工或不允許進(jìn)行開挖施工的場合，如穿越大型河流、湖泊、交通干線、建筑物等。隨著非開挖鋪設(shè)技術(shù)在我國全面推廣，非開挖已成為衡量一個國家地下管線施工科技含量高低的重要標(biāo)志之一。與發(fā)達(dá)國家相比，我國“非開挖技術(shù)”的運用，起步晚，差距大。但近幾年來，由于政府主管部門的重視，隨著國外先進(jìn)技術(shù)和裝備的不斷引進(jìn)，我國在這一領(lǐng)域也有了很大發(fā)展。
二、非開挖技術(shù)排水管道鋪設(shè)技術(shù)頂管施工法是最早用在排水工程施工中的一種非開挖施工方法，起源于美國。最初，頂管施工法主要用于跨越孔施工時頂進(jìn)鋼套管，隨著技術(shù)的改進(jìn)，頂管法也可用于無套管情況下頂進(jìn)永久性的公用管道，主要是重力管道。頂管施工的基本流程如下：頂管施工先在管道設(shè)計路線上施工一定數(shù)量的小基坑作為頂管工作井，作為一段頂管的起點與終點，工作井的一面或兩面?zhèn)缺谠O(shè)有圓孔作為預(yù)制管節(jié)的出口和進(jìn)口。頂管出口孔壁對面?zhèn)葔槌袎罕?，其上安裝液壓千斤頂和承壓墊板。頂管施工就是借助于管頂油缸以及中繼間的頂進(jìn)力，把工具管或頂管掘進(jìn)機從工作坑內(nèi)穿過土層一直頂進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起。與此同時，把緊隨在工具管或掘進(jìn)機后的管道埋設(shè)在兩個工作坑之間。一個完整的頂管施工主要包括以下幾個部分：工作坑和接受坑，頂管掘進(jìn)機，主裝置中繼間，頂鐵，基坑導(dǎo)軌，后座墻，頂進(jìn)用管，輸土裝置，地面起吊設(shè)備，測量和校正系統(tǒng)，注漿系統(tǒng)，供電和照明系統(tǒng)，通風(fēng)和換氣系統(tǒng)，輔助施工。2、導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)采用方向可控和以水射流破土為主的鉆進(jìn)技術(shù)，使用地表放置的鉆機，按設(shè)計軌跡鉆一個導(dǎo)孔，然后在擴(kuò)孔和回拉的同時鋪入管線。根據(jù)鉆機能力、鋪管直徑和地層條件，也可先進(jìn)行一次或兩次擴(kuò)孔后再拉管。采用帶斜面的鉆頭,通過對其回轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制，進(jìn)行鉆孔方向的調(diào)控。鉆頭的定位和導(dǎo)航通過采用手持式儀器測量鉆頭附近探頭發(fā)出的電磁信號來實現(xiàn)。導(dǎo)向鉆進(jìn)主要用于小口徑管線的施工，適用管徑50-350mm。施工長度20-400m。適用管材：鋼管、塑料管。本方法不適用于砂層和礫石且深度受到限制。傳統(tǒng)的改造方法是開挖敷設(shè)一條新的管道(舊管道報廢)，但由于這些超齡管大都敷設(shè)在人口稠密、商業(yè)繁榮的市區(qū),雨、污水管道的周邊充塞著煤氣、熱力、電力、通訊電纜等其他市政管道和設(shè)施,因此改造工程的實施存在著相當(dāng)?shù)碾y度。原位換管法是一種以欲更換的舊管道為導(dǎo)向，將其切碎或壓碎，同步將新管道拉入或推入的換管技術(shù)。該技術(shù)用于原位更換同直徑或加大直徑的管道，可用來更換PE(聚乙烯)、Pvc、鑄鐵、水泥、陶土等管道。該方法根據(jù)破碎舊管及新管置入方式不同,可再分成：①爆管法：氣動錘在絞車鋼繩的牽引下，沖擊破碎舊管并同時拉入新管；②吃管法：微型隧道設(shè)備掘進(jìn)破碎舊管并鋪入新管。非開挖拉管技術(shù)的準(zhǔn)備包括兩部分：一是地質(zhì)勘測，對施工現(xiàn)場的地下結(jié)構(gòu)詳細(xì)勘測，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)設(shè)計管道的路徑、直徑、擴(kuò)孔次數(shù)、回擴(kuò)器型號等；二是機械設(shè)備，將水平鉆井機運輸至現(xiàn)場，并安裝在合理的位置固定支撐。拉管施工技術(shù)主要有：①導(dǎo)向孔軌跡的設(shè)計如圖1②回拉力的計算及定向鉆機的選擇；③管材的選用；④泥漿的配制;⑤導(dǎo)向孔的施工。
鋪設(shè)HDPE管的導(dǎo)向孔軌跡示意圖管道的非開挖修復(fù)一般分為點狀修復(fù)和線狀修復(fù)。點狀修復(fù)即對管線中已損壞的某一部分進(jìn)行修復(fù)施工的技術(shù)，又稱部分修復(fù)技術(shù)；線狀修復(fù)技術(shù)即對檢查井之間的整段管進(jìn)行修復(fù)的技術(shù)。現(xiàn)分別對這兩種修理技術(shù)進(jìn)行介紹：①非開挖點狀修理技術(shù)。有許多損壞管道的使用年限還不到10年，管體結(jié)構(gòu)完好，只是接口出現(xiàn)滲漏。對這類管道采用點狀修理顯然是合理的。早期點狀修理的方法比較簡單，主要靠人員進(jìn)入管內(nèi)進(jìn)行修理，因此該技術(shù)只能用于直徑800mm以上的管道。②非開挖整體修理技術(shù)。整體修理就是對兩個檢查井之間的管段整段加固修理，可分為兩大類：一類是涂層法,另一類是內(nèi)襯管法。涂層法是將水泥砂漿、環(huán)氧樹脂作為噴涂材料,通過在卷揚機拉力作用下的旋轉(zhuǎn)噴頭或者人工方法將材料依次在舊管道內(nèi)噴涂,形成總厚度3.5mm的加固層,經(jīng)過自然養(yǎng)護(hù)，形成主管道一襯里復(fù)合管，達(dá)到對舊管道的整體修復(fù)。該技術(shù)對管道結(jié)構(gòu)強度沒有增強作用，但能夠提高管道的耐壓、耐腐蝕及耐磨損性能，延長管道壽命。翻轉(zhuǎn)法即把灌浸有熱硬化性樹脂的軟管材料運到工地現(xiàn)場，利用水和空氣的壓力把材料翻轉(zhuǎn)送至管道并使其緊貼于管道內(nèi)壁,通過熱水、蒸氣、噴淋或紫外線加熱的方法使樹脂材料固化，在舊管內(nèi)形成一根高強度的內(nèi)襯樹脂新管的方法。
三、非開挖埋管技術(shù)與開槽埋管傳統(tǒng)工藝的優(yōu)劣比較1、時間效益
非開挖埋管施工進(jìn)度一般設(shè)計成平均10m/天，埋管速度與埋管深度關(guān)系不大，主要與地質(zhì)狀況有關(guān)，軟土施工速度快，硬土施工速度慢。破路開挖,施工速度與人力投入成正比，工期無法準(zhǔn)確評估，視乎地質(zhì)情況而異，軟土地段施工速度慢，硬土地段施工速度快。2、經(jīng)濟(jì)效益
我國常見的2米以內(nèi)埋深的管線鋪設(shè)工程，采用非開挖技術(shù)所需綜合造價是開槽埋管綜合造價的10倍。國內(nèi)工程經(jīng)驗，埋深6米以內(nèi)的開槽埋管綜合費用比非開挖施工低，埋深超過6米，開挖支護(hù)費用將會較大,則非開挖施工較為經(jīng)濟(jì)。3、適用條件比較
開槽埋管方式有其開挖限制的場合，例如穿越江河、湖泊、山地、主要交通干線、鬧市區(qū)及重要建筑古跡，高層建筑等時，是難于實現(xiàn)的；非開挖方式則不受限制。暴露在地面上的各類管道流通著各種介質(zhì)，存在著各種類型的危機，又因其暴露在外面受各種自然與人為因素的影響，危機可能隨時爆發(fā)，對其施工人員及周圍的居民將構(gòu)成不同程度的危險；而非開挖鋪管方式，以其高精度地控制地下管線的鋪設(shè)方向和埋深，并可使管線繞過地下障礙物穿越，將危機化解于無形。城市地下管網(wǎng)作為城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，其建設(shè)越來越來收到人們的關(guān)注。非開挖拖管施工技術(shù)正是非開挖技術(shù)中的典范，解決了管道埋設(shè)施工中對城市建筑物的破壞和道路交通的堵塞等難題，在穿越鐵路、公路、河流、建筑物等障礙物時可減少沿線的拆遷工作量，節(jié)約資金和時間，降低工程造價，在穩(wěn)定土層和環(huán)境保護(hù)等方面凸顯其優(yōu)勢。
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