摘要：文章概述国内外非开挖技术的发展，分析探讨非开挖技术在市政工程中的应用。
关键词：非开挖技术；市政工程；管道铺设
1 引言
非开挖技术是一项技术先进、实用性强、适用面广、效益好的施工技术。非开挖技术的推广，对加快城市基础设施建设、保护城市环境有着十分重要和深远的意义。
非开挖施工技术是指在不开挖地表的条件下探测、检查、修复、更换和铺设各种地下公用设施（管道和电缆等）的一种高科技实用技术。与“明挖施工法”相比，非开挖施工技术具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、综合设施成本低、社会效益显著等优点，可以广泛用于穿越公路、铁路、建筑物、河流，以及在闹市区、古迹保护区、农作物和植被保护区等条件下进行供水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等管线的铺设、更新和修复。
2 国内外非开挖技术的发展
2.1 国外非开挖技术的发展
非开挖施工技术从发展至今虽已有近百年的历史，但其重大的发展始于20 世纪50 年代，尤其是近十多年。在发达国家，目前它已成为地下管线工程的一个新技术增长点，并以其自身的技术优势和广阔的市场前景逐渐发展成一个新兴的产业（机械制造业和工程承包业）。据统计，在西方发达国家中，目前非开挖设备制造商和材料供应商达400 多家，工程承包商达4 000 余家，各种非开挖施工方法达百余种。近年来非开挖管线工程施工量已占全部地下管线工程量的10 %，个别地区如柏林市已达到40 %左右。非开挖技术是地下管线施工的一项技术革命，它以独特的技术优势和广阔的市场前景得到世界各国的极大重视。国外非开挖管线施工技术的发展，大致可分为三个阶段：
（1）人工（或用简单机械）地下挖掘后再铺设管线。这是非开挖技术发展的初期，将地下挖掘与管线铺设分开进行，效率低、安全性差，只用于特殊场合下的短距离工程。
（2）常规钻、掘机械挖掘、铺设阶段。这基本上是20 世纪70 年代以前的技术，虽然在一定程度上将地下挖掘和铺管结合起来，但无法控制管线铺设方向，加之设备能力和施工技术水平的限制，效率低下，难以铺设直径和长度较大的管线。
（3）采用专用设备和技术，把地下挖掘和管线的铺设、更换等各项作业有机地合成为一体，并能准确控制管线铺设方向，形成了现代的非开挖管线施工技术。
2.2 国内非开挖技术的发展
我国非开挖施工技术和设备的开发、研制工作起步较晚，相应的科学研究与试验尚处于初期阶段，与国外先进国家相比差距较大。但近20 年来，我国的非开挖技术发展速度较快。中国的非开挖施工技术的应用和发展进程，大致可以分为3 个阶段：第一阶段（1953 年－1985 年）使用传统的非开挖技术阶段；第二阶段（1985 年－1994 年）引进国外现代非开挖技术与装备阶段；第三阶段（1994 年至今）在引进的同时，自行研发非开挖装备与相应技术阶段。
3 非开挖技术的应用
3.1 在管道铺设中的应用
在管道铺设中可根据管径选用不同的施工方法：大口径管道（d＞900 mm）的铺设通常采用顶管施工法；小口径管道（d＜900 mm）的铺设可以采用导向钻进法、微型隧道施工法、冲击矛法等。
（1）顶管法是最早使用的一种施工方法，在市政道路管线施工中较为常见。它是利用主顶千斤顶及管道中继间千斤顶的推力，将管道从工作坑内穿过土层一直推到接收坑，同时，将紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间的施工方法。
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（2）导向钻进法是发展最快的一种非开挖铺设管线施工法，它主要用于在松软的地层铺设长度较短的小口径地下管线。导向钻进法的基本原理：先利用导向钻机、随钻测量仪以及有关钻具沿欲铺设管线的设计轨迹钻进一个小口径的导向孔，随后边扩孔边回拉待铺设的地下管线。导向钻进法是利用非对称钻头斜面反力作用来改变钻进方向和调解钻头射入角度。
（3）微型隧道铺管是一种遥控的、可导向的顶管施工方法，主要应用于铺设精度要求较高的非进入管道。它可准确地控制铺管方位，有效地平衡地层压力，控制地面沉降，实现非开挖铺设地下管道。微型隧道施工法的工作原理是依靠安装在管道头部的钻掘系统不断切削土屑，由出渣系统将切削的土屑排出，边顶进、边切削、边输送，将管道逐段向前铺设，在顶进过程中通过激光导向系统和操作系统纠偏来调节铺管方向。
（4）冲击矛法一般只用于铺设小口径（d＜250 mm）的各种管线，如PVC、PE、HDPE、钢管、电缆等管线。冲击矛法铺设的工作原理是在压力作用下气动矛内的活塞作往复运动，不断冲击矛头，矛头挤压周围的土层形成钻孔，并带动矛体前进。随着气动矛的前进，将直径比矛体小的管线拉入孔内，完成管线铺设。
3.2 在管道置换中的应用
随着城市的现代化发展，以前铺设的管线无法满足当今现代化城市发展的需要，这些不能满足需要的管线需进行置换。常用的方法有爆管法、吃管法等。
（1）爆管法又称碎管法或胀管法，是使用爆管工具从进口坑进入旧管道口，在动力作用下挤碎旧管，并用扩孔器将旧管的碎片挤入旧管周围的土层中，同时牵引等口径或更大口径的新管即时取代旧管的位置，以达到去旧换新的目的。
（2）吃管法是使用特殊的隧道掘进机，以旧管为导向，将旧管连同周围的土层一起切削破碎，形成相同直径或更大直径的孔，同时将新管顶入，完成管线的更换。该方法是由隧道施工法演变而来的，主要用于更换埋深较大（大于4 m）的非加筋污水管道。
3.3 在管道修复中的应用
随着使用时间的推移，地下管道产生腐蚀是不可避免的，管道的腐蚀引起泄露，将造成管内输送介质的流失和环境污染等一系列问题，需及时进行管道的修复。常用的方法有内衬法、软衬法、喷涂法等。
（1）内衬法，也称插管法，是采用比原管道直径小或等径的塑料管插入原管道内，在新旧管道之间的环形间隙灌浆，予以固结，形成一种管中管的管道结构，从而使塑料管道的防腐性能和金属材料机械性能合二为一，改进管道的工作性能。
（2）软衬法，又称原为固化法，是在现有的旧管内壁上衬一层热固性物质，通过加热（利用热水、热气或紫外线等）使其固化，形成与旧管紧密配合的薄衬管，而管道的过流断面几乎没有损失，但流动性能大大改善了。
（3）喷涂法主要用于管道的防腐处理，也可用于在旧管内形成结构性内衬。施工时，高速回转的喷头在绞车的牵引下，一边后退一边将水泥浆液或环氧树脂均匀地喷涂在旧管道的内壁上。
4 结束语
总之，市政管线施工涉及的因素比较复杂，要处理好施工和各种城市生活的和谐进行，管道工程施工要做到尽量程度的减少施工对居民生活、交通、工作的影响。现在，新建、改建和修复市政管线的施工方法有两大类：明挖施工法和非开挖施工法。如果采用传统的明挖施工法，通常会造成交通堵塞、绿地和园林毁坏，有时还因为河道、水网、铁道、机场及建筑物的存在，不允许或者不能施工。因此，不破坏原有路面和建筑物的“非开挖市政道路管线施工”是近年来市政道路管线施工的一种新方法。
参考文献：
[1]丁士昭. 建设工程项目管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2018.
[2] 郑玉怀. 市政工程项目管理质量控制简析[J]. 淮北职业技术学院学报, 2008，（4）.
论文作者:黄燕鹏
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/26
标签：管线论文; 管道论文; 非开挖论文; 技术论文; 导向论文; 施工技术论文; 地下论文; 《城镇建设》2019年第16期论文;