非開挖管道施工技術(shù)應(yīng)用淺談

非開挖管道施工技術(shù)

非開挖管道施工技術(shù)應(yīng)用淺談【摘要】非開挖技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于多種管道，涵洞的地下施工。就管道工程來看，幾乎所有的管道都可以使用非開挖方式施工。與傳統(tǒng)的“明挖法”比較，非開挖的施工技術(shù)具有不影響交通、不破壞環(huán)境、施工周期短、綜合施工成本低、社會效益顯著等優(yōu)點。特別在穿越高速公路、鐵路、建筑物、河流、鬧市區(qū)街道和保護區(qū)等條件下，非開挖技術(shù)有著比開挖施工明顯的優(yōu)越性。本文將重點介紹非開挖技術(shù)管道鋪設(shè)、管線更換、管道修復(fù)中常用的幾種施工方法?！娟P(guān)鍵詞】非開挖技術(shù)應(yīng)用范圍分類優(yōu)勢比較施工方法

一、非開挖技術(shù)的起源

社會發(fā)展的事實證明，地下管線的人均擁有量與一個國家的經(jīng)濟發(fā)展水平和人民生活密切相關(guān)，歐洲發(fā)達國家人均擁有上下水管道分別為1.45和1.2米，隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的迅猛發(fā)展，地下管線的鋪設(shè)也越來越多，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全世界每年約有40多萬公里地下設(shè)施需要新建，我國每年需新鋪上水管線5000公里，下水管線3000公里，電訊管線26000公里，還有30000公里的管線需要更換和修復(fù)，市場非常巨大，另外，我國許多城市的現(xiàn)有地下管線也需要維護和更換。非開挖技術(shù)自問市以來已有近百年的歷史，初期是采用人工錘打或掏挖等方法，當(dāng)時它僅僅是一種避開地表障礙物的施工技巧。隨著社會和技術(shù)進步，特別是微電子技術(shù)、機械、自動控制技術(shù)的發(fā)展，非開挖技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種不開挖地表或最少開挖的條件下探測、檢查、修復(fù)、更換和鋪設(shè)管線的高新技術(shù)。并且日益受到政府支持和社會提倡。

二、非開挖技術(shù)的應(yīng)用范圍和分類

1、非開挖施工技術(shù)應(yīng)用范圍

非開挖技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于多種管道，涵洞的地下施工。就管道工程來看，幾乎所有的管道都可以使用非開挖方式施工。

2、非開挖施工方法分類

三、開挖施工和非開挖施工優(yōu)勢比較

與傳統(tǒng)的“明挖法”比較，非開挖的施工技術(shù)具有不影響交通、不破壞環(huán)境、施工周期短、綜合施工成本低、社會效益顯著等優(yōu)點。特別在穿越高速公路、鐵路、建筑物、河流、鬧市區(qū)街道和保護區(qū)等條件下，非開挖技術(shù)有著比開挖施工明顯的優(yōu)越性。

四、常用非開挖施工方法介紹

1、管道鋪設(shè)

1）

水平導(dǎo)向鉆機施工法

采用水平導(dǎo)向鉆機，延管道鋪設(shè)設(shè)計軌跡鉆一個導(dǎo)向孔，然后卸下導(dǎo)向鉆頭，換上擴孔頭進行反向擴孔，同時將待鋪設(shè)管線拉入孔中，擴孔次數(shù)根據(jù)鉆機能力和待鋪管線口徑?jīng)Q定。

鉆機施工前要對穿越路徑進行查勘，查明障礙和其他管線，以在施工中注意避讓和避免損壞其他管線設(shè)施。

鉆機施工中的導(dǎo)向，一般采用無線電傳感儀器測控，發(fā)射單元位于鉆頭內(nèi)，連續(xù)的發(fā)出電磁波，接收單元位于導(dǎo)向員或機械操作者處，接收機能檢測倒鉆頭深度、水平位置、頃角、鉆頭板角度、溫度等數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)指導(dǎo)操作手操作鉆機。

鉆機施工具有效率高、距離長等優(yōu)點，適合于長距離管線鋪設(shè)，根據(jù)鋪管長度和管徑的要求，拉力為幾噸到數(shù)百頓不等。隨著設(shè)備能力的不斷擴大，現(xiàn)在大型鉆機可鋪設(shè)直徑達600毫米，一次鋪設(shè)長度可達2－3公里。解決了管線穿越向我國長江，黃河這樣的大江大河的工程。

一般來說，定向鉆機適用于均質(zhì)地層的施工，但遇到砂夾卵石地層時，在導(dǎo)向和成孔方面都存在問題，為了對付這種地質(zhì)條件，一種全地層的鉆機可以解決這個問題。

導(dǎo)向鉆機在三年前還是進口機型的天下，當(dāng)時主要是以美國、德國的鉆機為主，如威猛、溝神、TT、凱斯、奧格等為代表，這類鉆機普遍具有功率大，可靠性高、自動化程度高的特點，但昂貴的價格使不少施工企業(yè)望而卻步。近幾年隨著國內(nèi)非開挖行業(yè)迅速發(fā)展，國內(nèi)鉆機技術(shù)消化引進速度也非常之快，而國產(chǎn)鉆機技術(shù)水平和進口機已不相上下，更由于價格合理已逐步占領(lǐng)國內(nèi)鉆機市場。

2）

夯管施工法

夯管施工是采用氣動夯管錘安裝于待鋪設(shè)鋼管的后端，利用錘的沖擊作用將鋼管直接延鋪設(shè)路徑擊打入土層中。鋼管在鋪設(shè)途中管內(nèi)因切削土層裝滿的泥土，在鋪設(shè)完成后可用氣壓或水壓擠出而形成竣工的管線。

夯管施工主要用于鋼管鋪設(shè)，適用鋪管口徑范圍寬，錘的沖擊力可達2000噸，除大型卵石地層外，其他地層均可使用。

夯管施工的優(yōu)點有設(shè)施相對簡單，無需建造大型的反作用力后背支座，施工速度快，成本較低等。

需要注意的是，由于錘的沖擊對周邊土體擾動較大，施工時應(yīng)遠離重要的建筑物。由于管道夯進后方向不可人為改變，施工前需預(yù)先查明地下障礙，設(shè)計好穿越路徑，避免損壞其他管線設(shè)施和導(dǎo)致工程失敗。

非開挖管道鋪設(shè)方法多種多樣，適用于多種地層、管材、上文介紹只是其中的幾種，需要說明的是，這些方法并不是彼此孤立的使用，在特定的條件下，有時需要把兩種方法組合起來使用。

3）隧道法

在大口經(jīng)管道（隧道）工程中，高效率、高質(zhì)量的佼佼者非隧道法沒屬，巨型隧道機在世界各地的隧道、地鐵施工中讓世人驚嘆，管道非開挖施工中微型隧道機更是在發(fā)揮巨大作用。

微型隧道法是采用由隧道機頭，控制中心，循環(huán)系統(tǒng)等單元組成的施工設(shè)備。在全自動監(jiān)控中，特別適用于惡劣條件下大口經(jīng)、長距離管道鋪設(shè)。特殊的機頭可以切削破碎堅硬的巖石，實時監(jiān)控保證精確的軌跡控制，高效率使鋪管速度為同口徑管道施工中最快的。

2、管線更換

當(dāng)?shù)叵鹿芫€年久失修，無法再正常運行時，需要更換一條新的管線。本文談到的更換主要指在原有的管線位置進行更換，因此也叫管道原位替換法。

非開挖管線更換施工技術(shù)，是在不全部將原管線上部覆土層開挖的情況下，延原管位開挖必要的工作坑，從坑中拉入新管更換原管。

更換的新管可以是與原管同口徑，也可以大于原管的口徑。通常采用爆管法。

替換時用液壓管道破碎機，在破碎舊管的同時拉入新管，常用于300毫米以下的陶土管、鑄鐵管等管道，拉入性能優(yōu)良的新型管道，如HDPE管。

該方法的主要特點是設(shè)備簡單；操作簡便；施工成本低。施工時對周邊影響較小。其不足之處是對原有閥門、三通、管道變徑處必須事先處理，也不適用于急曲線管段。受工藝和設(shè)備的限制，目前一次施工長度大都在100米內(nèi)，長距離施工可分多段完成。

3、管道修復(fù)

地下管線在長期使用中會受到腐蝕或機械外力作用而損壞，這種損壞往往是局部的。但如果不及時處理，會帶來嚴(yán)重的后果。如輸水管道因腐蝕損壞，會使水質(zhì)在輸送過程中受到二次污染降低，腐蝕造成的管內(nèi)壁結(jié)垢會縮小管徑、減小輸水量、增大能耗。受損嚴(yán)重的管道會在運行中突發(fā)性爆管，造成財產(chǎn)損失、和安全事故和負(fù)面影響。

管道是營運商投巨資建設(shè)的主要設(shè)施，是其固定資產(chǎn)的重要組成部分，保證這些設(shè)施正常和長期發(fā)揮作用，是降低營運成本和增加利潤的策略。由于管線的建設(shè)是逐年進行的，早期建設(shè)的管道有的運行時間已達數(shù)十年。這些管線的受損壞程度各不相同，完全更換需投入巨大的資金，帶來的損失是顯而易見和驚人的。切實可行的辦法是在有計劃的檢查和評估后，對于具有修復(fù)價值的管線應(yīng)采用修復(fù)的辦法處理。

1）穿插法

對舊管首先清洗除垢，用新管穿插入需修復(fù)的舊管，形成二合一復(fù)合管結(jié)構(gòu)，加強了管道的強度，大大延長管道使用壽命，如采用HDPE管穿插內(nèi)襯的管道，以其優(yōu)良的防腐性能，光滑內(nèi)壁極小的阻力系數(shù)，改善了輸送條件，使水質(zhì)水量得以提高。由于內(nèi)襯本身具有一定機械強度，對于腐蝕嚴(yán)重的管道（穿孔）都適用。

穿插法主要用于600毫米及以下管道修復(fù)，在閥門、三通等設(shè)施處，需預(yù)先拆卸，施工完畢后恢復(fù)連接。穿插法適用于管道中設(shè)施較少的輸水管線，配水管道由于設(shè)施較多不宜采用。

穿插法以其相當(dāng)于新建管道三分之一的造價，換取一倍以上的延長使用壽命。現(xiàn)已廣泛用于自來水管道修復(fù)工程中。

2）軟翻襯法

管狀軟質(zhì)基材（毛氈、無紡布等）擠涂樹脂后，用氣或水翻轉(zhuǎn)壓入管道內(nèi)，保持氣或水壓使基采貼于待修復(fù)的管道上，形成內(nèi)襯，修復(fù)受損的管道。由于內(nèi)襯自身強度有限，多用于修復(fù)重力管道，如污、雨水管。

3）噴涂法

對于極大和極小口徑管道，較好的是使用噴涂法，大口經(jīng)管道在預(yù)先局部處理后，可用水泥沙漿噴涂修復(fù)。水泥砂漿內(nèi)襯成本低廉，使用壽命長，防腐性能優(yōu)良，技術(shù)成熟。在大口徑管道防腐工程中具有明顯的經(jīng)濟核技術(shù)優(yōu)勢。

通常直徑小于100毫米管道都為配水管道，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于設(shè)備在管內(nèi)作業(yè)。施工時先對管道分段熱噴砂除銹，后直接噴涂飲用水級環(huán)氧涂料，固化后恢復(fù)。

4、非開挖技術(shù)在我國發(fā)展歷程和推廣應(yīng)用現(xiàn)狀

1986年國際非開挖協(xié)會在倫敦成立后，有26個國家和地區(qū)會員舉辦了20多次專業(yè)展覽，1998年4月30日中國非開挖技術(shù)協(xié)會在北京成立，會員單位包括全國各部門、各行業(yè)從事管線管理、設(shè)計、施工、制造等有關(guān)單位和專業(yè)人員。至今已經(jīng)召開了9屆年會，對我國非開挖行業(yè)起到了巨大的推動作用。隨著我國經(jīng)濟的高速增長，到2005年非開挖行業(yè)取得了飛快發(fā)展。據(jù)協(xié)會的不完全統(tǒng)計，2005年非開挖施工行業(yè)總產(chǎn)值已達到