非開挖管道施工技術(shù)應用淺談

來源：www.bjzrt.cn 作者：遠鼎塑業(yè) 發(fā)布時間：2021-08-04 13:56

 

　　解釋：非開挖技術(shù)是指利用微開挖或不開挖的相關技術(shù)對地下管線、管道和電纜進行鋪設、修復或更換的一門科學。

　　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，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)代化建設的迅猛發(fā)展，地下管線的鋪設也越來越多，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，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、更換和鋪設管線的高新技術(shù)。并且日益受到政府支持和社會提倡。

　　二、非開挖技術(shù)的應用范圍和分類

　　1、非開挖施工技術(shù)應用范圍

　　非開挖技術(shù)可以廣泛應用于多種管道，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

　　1） 水平導向鉆機施工法

　　采用水平導向鉆機，延管道鋪設設計軌跡鉆一個導向孔，然后卸下導向鉆頭，換上擴孔頭進行反向擴孔，同時將待鋪設管線拉入孔中，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施。

　　鉆機施工中的導向，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，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。隨著設備能力的不斷擴大，現(xiàn)在大型鉆機可鋪設直徑達600毫米，一次鋪設長度可達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。

　　導向鉆機在三年前還是進口機型的天下，當時主要是以美國、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鋼管的后端，利用錘的沖擊作用將鋼管直接延鋪設路徑擊打入土層中。鋼管在鋪設途中管內(nèi)因切削土層裝滿的泥土，在鋪設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，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，施工前需預先查明地下障礙，設計好穿越路徑，避免損壞其他管線設施和導致工程失敗。

　　非開挖管道鋪設方法多種多樣，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。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?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

　　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、和安全事故和負面影響。

　　管道是營運商投巨資建設的主要設施，是其固定資產(chǎn)的重要組成部分，保證這些設施正常和長期發(fā)揮作用，是降低營運成本和增加利潤的策略。由于管線的建設是逐年進行的，早期建設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，對于具有修復價值的管線應采用修復的辦法處理。

　　1）穿插法

　　對舊管首先清洗除垢，用新管穿插入需修復的舊管，形成二合一復合管結(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，在閥門、三通等設施處，需預先拆卸，施工完畢后恢復連接。穿插法適用于管道中設施較少的輸水管線，配水管道由于設施較多不宜采用。

　　穿插法以其相當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的管道上，形成內(nèi)襯，修復受損的管道。由于內(nèi)襯自身強度有限，多用于修復重力管道，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)管道在預先局部處理后，可用水泥沙漿噴涂修復。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)復雜，不利于設備在管內(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。

　　4、非開挖技術(shù)在我國發(fā)展歷程和推廣應用現(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、設計、施工、制造等有關單位和專業(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67.9億元，比2004年的48.3億元增長了41％。在四川省來看，非開挖技術(shù)的應用雖然在全國處于起步較晚，深度和廣度不夠的狀態(tài)，但經(jīng)過幾年來政府支持，行業(yè)推動和大力宣傳也取得了可喜的進步。成都作為我省政治經(jīng)濟文化中心城市，在日新月異的建設中以政府為主導，行業(yè)主管部門大力推動，從建設管理上以政府行政管理手段來制止施工中的道路反復開挖現(xiàn)象，在成都的行業(yè)人士和施工單位也在積極地作大量的工作使得管理水平，技術(shù)能力得到了很大的提高。在政府主管部門地支持下成立了四川省非開挖專業(yè)技術(shù)委員會，加強了行業(yè)管理和技術(shù)交流。

　　經(jīng)過十多年的發(fā)展努力，目前我省從事非開挖施工的承包商以達到二十余家，工程業(yè)績也呈逐年增長趨勢，技術(shù)水平不斷提高。政府相關部門在城市建設工程中引入非開挖施工，起到了正面引導推動作用。今年我市地鐵工程，首次采用巨型盾構(gòu)機，使成都的非開挖施工技術(shù)應用提高到空前的高度。本地的非開挖施工企業(yè)也在經(jīng)過十來年的工程實踐鍛煉，管理水平和技術(shù)能力普遍得到提高，如成都沃特特種工程有限責任公司這樣的多年來一直致力于非開挖工程研究和實踐的從事非開挖鋪管、更換修復、地下管線防腐工程的公司。從進入非開挖工程市場之初既高起點的引進美國DITCH WITCH 水平導向鉆機，在西南幾省尚屬首家，幾年以來他們在市政工程中完成了大量的如自來水、燃氣、污雨水、電力通訊管線的非開挖施工，頂管口徑達到2400毫米，單次施工長度達到300米，為推動本地非開挖事業(yè)發(fā)展做出很大貢獻。與其他單一從事鋪管工程的公司不同的是，在管線修復工程中，他們也做了積極的嘗試，在成都市自來水公司的支持下，在市區(qū)馬鞍路和建設路成功進行了兩段DN300受腐蝕嚴重的鑄鐵供水管線的穿插修復工程。使供水水量水質(zhì)得到很大改善，管道壽命得以延長。開了我市舊管修復工程的先河，為大規(guī)模修復大量地下舊管線積累了寶貴的經(jīng)驗。

　　以上簡單介紹了非開挖管道施工技術(shù)的幾種方法，可以看出非開挖技術(shù)是一項非常有生命力的有前途的技術(shù)。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，非開挖技術(shù)還將取得更大的進步和更廣泛的應用。