非开挖工程

非开挖是指利用各种岩土钻掘设备和技术手段，通过导向、定向钻进等方式在地表极小部分开挖的情况下（一般指入口和出口小面积开挖），敷设、更换和修复各种地下管线的施工新技术，不会阻碍交通，不会破坏绿地、植被，不会影响商店，医院，学校和居民的正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通，环境，周边建筑物基础的破坏和不良影响，因此具有较高的社会经济效果。

非开挖技术源于20世纪70年代，并于90年代传入我国，被广泛应用于给水、排水、电力、通信、燃气等领域的新管道建设和旧管道修复，也可以应用于文物、古建筑的保护等方面 

主要特点

⑴引入了管线轨迹的测量和控制；

⑵大大提高了铺管能力（长度2000m，直径3m）；

⑶快速高效；

⑷增强了在复杂地层条件下施工的能力；

⑸使管道的原位修复成为可能。

非开挖技术措施按施工工艺可分为：导向钻进铺管技术、遁地穿梭矛铺管技术、顶管掘进机铺管技术、顶管铺管技术。

导向钻进铺管技术

⑴施工优点

①导向仪导向，快速高效准确；

②钻孔方向易控制，施工场地要求简单；

③导向探测与管线探测相结合有效调整钻头，避开管线，适合复杂地层条件下施工。

⑵适用范围

用于铺设电力、通信、煤气和自来水管线，铺管直径、长度和材料范围较宽，适合1000mm以下管径，主要有PE管铺设和钢管铺设。

遁地穿梭矛铺管技术

⑴施工方法

①拉管法；

②顶管法。

⑵施工优点

①冲击力大，穿透性强；

②速度快，工期短；

③可穿越流泥流沙和卵石带；④适宜各种管材。

⑶适用范围

①适宜于铺设各类13～150mm；

②小管径长度<50m或距离较长的；

③钢管或铸铁管最大口径可达1．5m最大长度可达100m。

顶管掘进机铺管技术

⑴优点

①高功率、高效率；

②采用泥水平衡掘进施工法，可进行大管径超长度施工；

③噪音小、无污染。

⑵适用范围

隧道、涵洞和大口径管道。

顶管铺管技术

⑴设备

①导向探测仪；

②导向钻机；

③液压顶管机。

⑵施工方法

①导向钻孔定向；

②液压顶进、人工挖掘。

⑶优点

①造价低；

②定向准确、精度高、安全、无噪音污染；

③可适用于各种地质条件；

④适用于大口径小场地各种管道施工。

⑷适用范围

①适用于铺设3000mm以内钢管、混凝土管、铸铁管、其它材质管道可采用套管法铺设 [2]  。

非开挖技术的优越性

  1、在管线施工时无需对路面和地表“开膛破肚”，解决了长期以来困扰城市地下管线建设工程的难题：阻断交通、破坏环境、影响商店、医院、学校和居民的正常生活和工作秩序。     

2、施工速度快、综合成本低，具有较好的经济效益和社会效益。在相同的条件下，非开挖施工法（铺设、更换和修复）的综合施工成本均低于开挖施工的成本，且当管径和埋深越大时越明显。

非开挖工程3.jpg

施工准备

1、顶管工作井施工，井内设集水坑，便于抽排积水。

　　2、后靠背设置，工作井基础设定后，根据管道走向设置后靠背。

3、导轨安装，导轨安装牢固与准确对管子的顶进质量有较大的影响，因此导轨安装依据管径大小、管道坡度、顶进方向确定，顶进方向必须平直，标高、轴线准确。导轨可用轻型钢轨制作。

　　4、顶进设备采用千斤顶，头部设刃口工具管，起切土作用并保护管道及导向作用。为防止土体坍塌，在工具管内设格栅。

　　5、其它设备工作坑上方设活动式工作平台，一般采用30号槽钢作梁，上铺方木。下管采用临时吊车吊运下管，出土采用摇头扒杆。

　　6、注意：顶管工作坑四周必须采用围护措施，采用彩钢瓦围护，雨帆布防护，并设醒目警示标牌。顶进时，过往车辆应减速慢行，且禁止大吨位、重载车辆通行。

技术分类

非开挖技术可分为三大类：铺设新管线、修复置换旧管线、探测原有管网。

1.铺设新管线施工技术：盾构法、顶管法、导向/定向钻进铺管法、气动矛铺管法、夯管锤铺管法和微型隧道铺管法等，其中顶管法应用最早。

2.修复旧管线施工技术：原位固化法、原位换管法、滑动内插法、变形再生法、局部修复法等。

3.探测地下管网：地下管线探测仪、供水管网监测仪、电信线路故障定位仪、气体故障检测仪、管中摄影仪、探地雷达、声纳系列等。

主要方法

非开挖首先需要进行技术准备，其主要包括对地下管线使用现状的勘察，以准确地掌握管线及其他基础设施的分布情况；按照施工区域的地形、路线定出钻孔轴线，进行区域地形地貌的勘测与测量；对需钻孔的工作区域进行地层地质的现场勘查。再是进行施工场地的准备，对施工场地进行机械、机具等安装于堆放；开挖入射作业坑，做好支护与降水工作；进行施工机械进场工作及安装；借助导航仪进行探头导向的开展。最后是进行以开孔、造斜钻进、保直钻进为主的导向施工及包含孔径设计、分级扩孔、孔壁加固、回拉敷管的回拉扩孔的两个施工步骤。

常用的非开挖技术采用导向钻管法，以下以东明河顶管工程实例详细介绍导向钻管的技术。

工程概况

岐江河东明大桥西侧穿越工程位于中山市东明大桥西侧，穿越地点选在东明大桥侧河道，离南岸桥支墩38m位置，两岸河堤之间宽度为112m，水深5m。由于石岐河水位受涨潮退潮影响，航道需正常通航，不能封航，因此工程采用定向钻技术，以非开挖方式进行煤气管道穿越。该工程为一条φ273×9钢管穿越，穿越长度约为280m，最大穿越深度：自然地面以下10m；钻机入土点位于河南侧，出土点位于河北侧。入土角度为10°，出土角度6°，钻进曲率半径为488m。该工程为小型穿越，定向钻技术具有相对成本较低，工期短，不阻碍交通等优点，随着工艺的不断改进，该种施工工艺在管道燃气、自来水、电力和电信部门已开始普遍使用。