非開挖非開挖技術(shù)的優(yōu)越性

??1、在管線施工時無需對路面和地表“開膛破肚”，解決了長期以來困擾城市地下管線建設(shè)工程的難題：阻斷交通、破壞環(huán)境、影響商店、醫(yī)院、學(xué)校和居民的正常生活和工作秩序。?????

2、施工速度快、綜合成本低，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。在相同的條件下，非開挖施工法（鋪設(shè)、更換和修復(fù)）的綜合施工成本均低于開挖施工的成本，且當(dāng)管徑和埋深越大時越明顯。

非開挖技術(shù)源于20世紀(jì)70年代，并于90年代傳入我國，被廣泛應(yīng)用于給水、排水、電力、通信、燃氣等領(lǐng)域的新管道建設(shè)和舊管道修復(fù)，也可以應(yīng)用于文物、古建筑的保護等方面 。

非開挖施工技術(shù)：就是在不開挖（或者少開挖）地表的情況下進行鋪設(shè)、探測、維修和更新各種地下管線，解決城市管線施工中的難題。城市地下管線的鋪設(shè)方式是工程建設(shè)技術(shù)水平的體現(xiàn)，是城市現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是社會文明進程的重要體現(xiàn)。

特點：

▲不開挖地面就能穿越公路、鐵路、河流，甚至能在建筑物下穿過，是一種安全有效的施工技術(shù)。

▲不開挖地面，故而被鋪設(shè)管道路的上部土層未經(jīng)擾動，管道的管節(jié)端不易產(chǎn)生段差變形，其管道壽命亦大于開挖法埋管。

▲采用房下非開挖技術(shù)能節(jié)約一大筆征地拆遷費用，減少動遷用房，縮短管線長度，有很大經(jīng)濟和社會效益。

新管道施工技術(shù)

管道更新技術(shù)

管道修復(fù)技術(shù)

非開挖技術(shù)措施按施工工藝可分為：導(dǎo)向鉆進鋪管技術(shù)、遁地穿梭矛鋪管技術(shù)、頂管掘進機鋪管技術(shù)、頂管鋪管技術(shù)。

導(dǎo)向鉆進鋪管技術(shù)

⑴施工優(yōu)點

①導(dǎo)向儀導(dǎo)向，快速高效準(zhǔn)確；

②鉆孔方向易控制，施工場地要求簡單；

③導(dǎo)向探測與管線探測相結(jié)合有效調(diào)整鉆頭，避開管線，適合復(fù)雜地層條件下施工。

⑵適用范圍

用于鋪設(shè)電力、通信、煤氣和自來水管線，鋪管直徑、長度和材料范圍較寬，適合1000mm以下管徑，主要有PE管鋪設(shè)和鋼管鋪設(shè)。

遁地穿梭矛鋪管技術(shù)

⑴施工方法

①拉管法；

②頂管法。

⑵施工優(yōu)點

①沖擊力大，穿透性強；

②速度快，工期短；

③可穿越流泥流沙和卵石帶；④適宜各種管材。

⑶適用范圍

①適宜于鋪設(shè)各類13～150mm；

②小管徑長度<50m或距離較長的；

③鋼管或鑄鐵管最大口徑可達1．5m最大長度可達100m。

頂管掘進機鋪管技術(shù)

⑴優(yōu)點

①高功率、高效率；

②采用泥水平衡掘進施工法，可進行大管徑超長度施工；

③噪音小、無污染。

⑵適用范圍

隧道、涵洞和大口徑管道。

頂管鋪管技術(shù)

⑴設(shè)備

①導(dǎo)向探測儀；

②導(dǎo)向鉆機；

③液壓頂管機。

⑵施工方法

①導(dǎo)向鉆孔定向；

②液壓頂進、人工挖掘。

⑶優(yōu)點

①造價低；

②定向準(zhǔn)確、精度高、安全、無噪音污染；

③可適用于各種地質(zhì)條件；

④適用于大口徑小場地各種管道施工。

⑷適用范圍

①適用于鋪設(shè)3000mm以內(nèi)鋼管、混凝土管、鑄鐵管、其它材質(zhì)管道可采用套管法鋪設(shè) 。

⑴引入了管線軌跡的測量和控制；

⑵大大提高了鋪管能力（長度2000m，直徑3m）；

⑶快速高效；

⑷增強了在復(fù)雜地層條件下施工的能力；

⑸使管道的原位修復(fù)成為可能。

1、頂管工作井施工，井內(nèi)設(shè)集水坑，便于抽排積水。

2、后靠背設(shè)置，工作井基礎(chǔ)設(shè)定后，根據(jù)管道走向設(shè)置后靠背。

3、導(dǎo)軌安裝，導(dǎo)軌安裝牢固與準(zhǔn)確對管子的頂進質(zhì)量有較大的影響，因此導(dǎo)軌安裝依據(jù)管徑大小、管道坡度、頂進方向確定，頂進方向必須平直，標(biāo)高、軸線準(zhǔn)確。導(dǎo)軌可用輕型鋼軌制作。

4、頂進設(shè)備采用千斤頂，頭部設(shè)刃口工具管，起切土作用并保護管道及導(dǎo)向作用。為防止土體坍塌，在工具管內(nèi)設(shè)格柵。

5、其它設(shè)備工作坑上方設(shè)活動式工作平臺，一般采用30號槽鋼作梁，上鋪方木。下管采用臨時吊車吊運下管，出土采用搖頭扒桿。

6、注意：頂管工作坑四周必須采用圍護措施，采用彩鋼瓦圍護，雨帆布防護，并設(shè)醒目警示標(biāo)牌。頂進時，過往車輛應(yīng)減速慢行，且禁止大噸位、重載車輛通行。

常用的非開挖技術(shù)采用導(dǎo)向鉆管法，以下以東明河頂管工程實例詳細介紹導(dǎo)向鉆管的技術(shù)。

非開挖工程概況

岐江河?xùn)|明大橋西側(cè)穿越工程位于中山市東明大橋西側(cè)，穿越地點選在東明大橋側(cè)河道，離南岸橋支墩38m位置，兩岸河堤之間寬度為112m，水深5m。由于石岐河水位受漲潮退潮影響，航道需正常通航，不能封航，因此工程采用定向鉆技術(shù)，以非開挖方式進行煤氣管道穿越。該工程為一條φ273×9鋼管穿越，穿越長度約為280m，最大穿越深度：自然地面以下10m；鉆機入土點位于河南側(cè)，出土點位于河北側(cè)。入土角度為10°，出土角度6°，鉆進曲率半徑為488m。該工程為小型穿越，定向鉆技術(shù)具有相對成本較低，工期短，不阻礙交通等優(yōu)點，隨著工藝的不斷改進，該種施工工藝在管道燃氣、自來水、電力和電信部門已開始普遍使用。現(xiàn)以上例子介紹一下其具體操作過程及注意事項。

非開挖編制依據(jù)

①《輸油輸氣管道線路工程施工及驗收規(guī)范》SY0401—98；

②《水平定向鉆進管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范》CSTT；

③《石油天然氣管道穿越工程施工及驗收規(guī)范》SY/T4079—2003；

④《長輸管道線路工程施工及驗收規(guī)范》SYJ4001—98；

⑤《原油和天然氣輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范穿越工程》SY/170015．1—98；

⑥《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》GB50251—94；

非開挖現(xiàn)場條件

施工場地平坦，穿越地段高低不平，鉆機場地位于河南側(cè)，出土端位于河北側(cè)。此地段交通運輸較為方便，便于鉆具的運輸。電源采用自備發(fā)電機解決。

非開挖性能參數(shù)

FDP—30鉆機具有優(yōu)越的鉆進性能，加上特制的輔助助力裝置，使回拉能力達到80t，扭矩1．6萬N·m。主機配有先進的液壓動力系統(tǒng)，泵閥采用世界上最先進的力士樂產(chǎn)品，回轉(zhuǎn)動力采用世界上最先進的波克蘭電機，動力源采用進口的康明斯發(fā)動機。優(yōu)良的設(shè)備加上高素質(zhì)的員工，是我們順利完成該條非開挖管線施工任務(wù)的保證。

非開挖施工方法

①導(dǎo)向鉆管法的施工工藝

地質(zhì)勘察→穿越曲線設(shè)計→測量磁方位角→鉆機就位→鉆導(dǎo)向孔→擴孔→回拖→環(huán)境保護→地貌恢復(fù)

②導(dǎo)向鉆管法的工作原理

水平導(dǎo)向鉆機的工作原理是：在施工時，按照設(shè)計的鉆孔軌跡（一般為弧形），采用可從地表鉆進的鉆機先鉆一個近似水平的導(dǎo)向孔，然后在導(dǎo)向鉆頭后換上大直徑的擴孔鉆頭和直徑小于擴孔鉆頭的待鋪設(shè)工作管線，然后進行反向擴孔，同時將待鋪管線回拉入鉆孔內(nèi)，當(dāng)全部鉆桿被拖回時，鋪管工作同時也就完成了。此工程根據(jù)地質(zhì)情況計劃采用分級擴孔，共分2級擴孔，再回拖管線的方法，進行穿越施工。

③設(shè)備就位、安裝、調(diào)試

鉆機就位前對機施工場地進行平整（20m×30m），保證設(shè)備通行及進出場。設(shè)備及材料存放場地須高出自然地面不小于15cm，推平、碾壓，并設(shè)斷面不小于0.3m×0.3m的邊溝。打好軸線后，根據(jù)入土點、入土角度結(jié)合現(xiàn)場實際情況使鉆機準(zhǔn)確就位。鉆機設(shè)備、泥漿設(shè)備、固控設(shè)備安裝完成后，對設(shè)備進行調(diào)試、檢查、測試，確保設(shè)備安全運行?？叵蛟O(shè)備儀器安裝完成后，對其進行調(diào)試，確保導(dǎo)向孔的精度。入土端泥漿儲運坑（2m×4m×2m）及出土端泥漿儲運坑（2m×3m×2m）。多余泥漿由吸污車集中清運。漿儲運坑（2m×4m×2m）及出土端泥漿儲運坑（2m×3m×2m）。多余泥漿由吸污車集中清運。

④鉆導(dǎo)向孔

本穿越工程穿越段地質(zhì)條件暫按Ⅱ類土考慮，根據(jù)地層情況，選擇并設(shè)計出導(dǎo)向孔軌跡曲線。鉆導(dǎo)向孔的成功與否關(guān)鍵在于如何防止塌方的問題，故此在鉆導(dǎo)向孔時按照地質(zhì)構(gòu)造的不同詳細制定出合理的泥漿配比方案，規(guī)定在不同的地質(zhì)情況下選用不同的泥漿配方，該工程中需加適量大分子聚合物及一些多功能處理劑，增加泥漿的粘度、降低泥漿的失水，使其性能控制在密度1.02～1.05g/cm。左右、粘度45～55s、失水10mL，以利于更好的保護孔壁，提高泥漿在孔洞中的懸浮攜帶能力。在造斜段使用的泥漿中添加適量的潤滑劑，降低孔壁的摩擦系數(shù)，從而可以防鉆具粘卡。

為保證預(yù)擴孔及回拖工作的順利進行，鉆導(dǎo)向孔時要求造斜段應(yīng)嚴格按設(shè)計曲線鉆進。經(jīng)過對軸線及鉆機就位情況進行校準(zhǔn)，檢查無誤后方能開始鉆進施工。探頭裝入探頭盒后，標(biāo)定、校準(zhǔn)后再把導(dǎo)向鉆頭連接到鉆桿上，轉(zhuǎn)動鉆桿測試探頭發(fā)射信號是否正常，回轉(zhuǎn)鉆進2m后方可開始按照設(shè)計軌跡進行穿越?？叵蛟O(shè)備宜采用有纜控向系統(tǒng)，以提高鉆進的準(zhǔn)確性，導(dǎo)向孔完成后經(jīng)檢查合格后方可進行預(yù)擴孔。

⑤預(yù)擴孔及磨孔

a．預(yù)擴孔采用一臺FDP—30型導(dǎo)向鉆機進行預(yù)擴孔，邊擴孔邊打入泥漿，視旋轉(zhuǎn)壓力及回拉壓力逐漸加大擴孔級別。預(yù)擴孔采用導(dǎo)向鉆機進行預(yù)擴孔，邊擴孔邊打入泥漿，視旋轉(zhuǎn)壓力及回拉壓力逐漸加大擴孔級別。

b．?dāng)U孔次數(shù)需視鉆機回轉(zhuǎn)壓力及回拖壓力而定。擴孔級別如下：

使用φ320mm螺旋擴孔鉆頭擴一遍。

使用φ450mm螺旋擴孔鉆頭擴一遍。

c．?dāng)U孔前要做好泥漿循環(huán)系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作，F(xiàn)DP—30型導(dǎo)向鉆機配套的泥漿系統(tǒng)工作性能，每小時的最大工作流量為5m³，則泥漿泵每一個工作日的最大循環(huán)流量為120m³，在入土點、出土點旁各開挖一個泥漿坑，并配有清運泥漿的專用設(shè)備。保證施工現(xiàn)場的清潔衛(wèi)生，做到文明施工。

⑥拖管

a．拖管采用專門的回拖器，同時采用邊打泥漿邊旋轉(zhuǎn)回拖的方法。從而保證鋼管防腐層不被破壞。

b．旋轉(zhuǎn)分動器采用特制的結(jié)構(gòu)。

c．扶正器與工作管的連接要牢固，并要求工作管與拉管器的連接要牢固、安全、密封，作到可靠。

d．采用小比重高粘度泥漿，加入適合地質(zhì)結(jié)構(gòu)的泥漿處理劑和管孔潤滑劑等措施以減少回拖時的阻力，減小鉆機工做負載。

e．在φ273×9鋼管回拖前，驗證擴孔后孔內(nèi)是否有充足泥漿，以便回拖中起到護壁潤滑作用。

f．經(jīng)確認鋼管焊接、防腐合格后，將鋼管拖人端與回拖器連接牢固，檢查所有回拖系統(tǒng)（含設(shè)備、工藝保障措施）是否處于最佳狀態(tài)。

g．回拖前，在待回拖φ273×9鋼管下，每間隔20m擺放1個托輥，并用吊車配合，以防止在回拖中擦傷鋼管外壁。

h．回拖啟動后，要作到平穩(wěn)、勻速（回拖中不能停留），速度控制在0．08m/s。操作手時刻觀察回拖壓力變化，及時上報，以便采取必要措施，使鋼管順利回拖成功。

i．拖管時，大部分泥漿將循環(huán)使用，需挖兩個坑暫存，一個為泥漿倒坑一個為凈化好的泥漿坑。

⑦地形地貌的恢復(fù)

工作管回拖完畢后，清理現(xiàn)場并撤出所用施工設(shè)備，恢復(fù)場地的地形地貌。

施工過程圖詳見圖1。

該工程的順利完成，創(chuàng)造了中山市有史以來最大的以定向鉆非開挖方式過河的管道煤氣工程歷史，將使石岐河以北的城區(qū)及港口鎮(zhèn)居民和工商企業(yè)能夠用上安全、清潔、方便及源源不斷的港華代天然氣，促進該地區(qū)經(jīng)濟快速發(fā)展，提高人民生活水平，并為天然氣的到來奠定了基礎(chǔ) 。

非開挖首先需要進行技術(shù)準(zhǔn)備，其主要包括對地下管線使用現(xiàn)狀的勘察，以準(zhǔn)確地掌握管線及其他基礎(chǔ)設(shè)施的分布情況；按照施工區(qū)域的地形、路線定出鉆孔軸線，進行區(qū)域地形地貌的勘測與測量；對需鉆孔的工作區(qū)域進行地層地質(zhì)的現(xiàn)場勘查。再是進行施工場地的準(zhǔn)備，對施工場地進行機械、機具等安裝與堆放；開挖入射作業(yè)坑，做好支護與降水工作；進行施工機械進場工作及安裝；借助導(dǎo)航儀進行探頭導(dǎo)向的開展。最后是進行以開孔、造斜鉆進、保直鉆進為主的導(dǎo)向施工及包含孔徑設(shè)計、分級擴孔、孔壁加固、回拉敷管的回拉擴孔的兩個施工步驟。

上述的非開挖技術(shù)，不但減少路面開挖，降低施工費用及解決一些在傳統(tǒng)開挖術(shù)不能施工的問題，而且在修復(fù)舊管道及安裝難度高的工程時；在西氣東輸、廣東LNG工程中大規(guī)模的管道管網(wǎng)的鋪設(shè)；天然氣作為清潔環(huán)保能源的普及使用，使其在天然氣置換工程時；為保證向客戶供氣不致大幅間斷，和安裝分區(qū)調(diào)壓閥及管道時；在環(huán)型管網(wǎng)完成后，如需要更新舊有的煤氣管道時，發(fā)揮了相當(dāng)大的優(yōu)勢。非開挖技術(shù)代替土建施工（挖槽埋管法），這不但燃氣施工技術(shù)上又一躍進，還體現(xiàn)了施工技術(shù)的高速發(fā)展和科技現(xiàn)代化。

現(xiàn)代的非開挖工程非開挖施工地下管線施工法自20世紀(jì)70年代陸續(xù)開始大量出現(xiàn)，包括：水平導(dǎo)向鉆進、水平定向鉆進、方向可控的水平螺旋鉆、沖擊矛、夯管錘、微型逐道、舊管更換與修復(fù)、頂管掘進機等。

非開挖技術(shù)（Trenchless Technology or No-Dig）是指利用巖土鉆掘、定向測控等技術(shù)手段, 在地表不挖槽和地層結(jié)構(gòu)破壞極小的情況下, 穿越河流、湖泊、重要交通干線、重要建筑物，實現(xiàn)對諸如供水、煤氣、天然氣、污水、電信電纜等公用管線的檢測、鋪設(shè)、修復(fù)與更換的施工技術(shù)。

在城市化的過程中，非開挖技術(shù)是一種適時的、有力的、不可代替的先進手段，是完成城市水、氣、電、通訊等生命線工程施工的必備技術(shù)，也是地下空間利用必須掌握的基本技術(shù)之一，是對地下工程施工常規(guī)工法的重要補充，有時也是唯一的選擇，是我國建設(shè)部、美國、歐洲、日本和俄羅斯等國家鼓勵和優(yōu)先推廣技術(shù)。近二十年來，非開挖技術(shù)的發(fā)展與城市的興榮息息相關(guān)。

非開挖技術(shù)的特點與其它技術(shù)相比，非開挖技術(shù)起步較晚。但是值得注意的是在最近20多年中，非開挖技術(shù)無論在理論上，還是在施工工藝方面，都有了突飛猛進的發(fā)展。非開挖技術(shù)是極為重要的一種都市鋪設(shè)管道的施工手段，采用非開挖技術(shù)鋪設(shè)管道具有若干得天獨厚的優(yōu)勢。

非開挖技術(shù)在國外已廣泛使用，在國內(nèi)也逐漸普及。不開挖地面就能穿越公路、鐵路、河流，甚至能在建筑物底下穿過，是一種能安全有效地進行環(huán)境保護的施工方法。非開挖技術(shù)不開挖地面，故而被鋪設(shè)管道的上部土層未經(jīng)擾動，管道的管節(jié)端不易產(chǎn)生段差變形，其管道壽命亦大于開挖法埋管。采用房下非開挖技術(shù)能節(jié)約一大筆征地拆遷費用，減少動遷用房，縮短管線長度，有很大經(jīng)濟效益 。