1、非开挖技术及其发展历史 非开挖技术是指利用各种岩土钻掘设备和技术手段，在地表不开挖沟槽的条件下，铺设、更换或修复地下管道、电缆、电线等公用设施，不影响任何交通和设施运行，做到最小限度地扰民碍市。1900 年美国采用顶管法成功地实现了非开挖铺设管线的技术突破。非开挖技术经历 60 年的发展，先后发明了螺旋钻进法和冲击矛法技术。1970 年美国加洲人率先使用“水平导向钻进法”穿过河流铺设第一条采用此技术的管道，成为创立“水平导向钻进法”的第一人。由于他经常到全美各地推广此技术。因此，“水平导向钻进法”成为非开挖施工所普遍采用的施工工艺。随着非开挖技术的不断成熟，人们又针对不同的管网情况，于 198
2、0 年发明了“胀管法” （爆管法） ，此技术随后也逐步推行开来。目前，世界非开挖技术和设备已经成熟，针对不同的地质条件和环境可采取不同的施工工艺。近几年,我国加快了城市建设的步伐，很多大中城市明文规定，新建、扩建、改建的城市道路交付使用后 5 年内、大修的城市道路竣工后 3年内不得挖掘。给城市非开挖施工技术的应用提供了广阔的发展空间，于上世纪八十年代我国开始引进小口径顶管施工技术，经过近二十年的发展，小口径顶管技术已有了较大的发展。随着水平钻机、拉管机、定向钻的出现,小管径非开挖施工的发展，大管径非开挖施工技术也在我国重点工程项目中频频显示其威力。二、非开挖技术的主要施工方法目前，世界各国主要
3、城市均不再使用传统开挖铺管和换管施工技术，取而代之的是非开挖技术，特别是美国、英国等发达国家均不允许开挖城市路面，完全采取非开挖铺换管道。非开挖行业为高新技术行业，通常所采用的几项非开挖新技术有水平定向钻进法、爆（裂）管法、微型隧道法、顶管法和螺旋钻进法。国外运用上述非开挖技术进行城市铺设或更换管道，使用者要向施工工艺发明者（组织）支付一定的专利技术使用费。同时，对使用者在使用过程中诸如泥浆回收等都有严格的规定。1、水平定向钻进法。施工长度为 15-1800 米，管径 25-1200 毫米。主要应用于市政工程、管道设施、下水管道、压力管道等的施工。定向钻拉管是采用定向钻机在地下按设计位置钻孔、
4、扩孔后，钻机再将管材从钻好的孔洞中拉出，可以单根拉和多根集束拉。该工艺施工速度快、定位精度高，是目前城市建设中管线穿越安装采用最多的工艺。该工艺适应的管材是钢管、PE 管、聚氯乙烯管、多孔梅花管等。其一般应用于城市污水管道、给水管道、燃气输送管道、采暖管道护管、其它一些工业气体、液体的输送管道、220kV 及以下电力电缆、光缆、电话电缆、广播电视传输电缆，以及其它数据信号的传输缆线的护管通道等。2、爆（裂）管法。又称胀管法。主要应用于压力管道的更换和下水道的更换。施工长度在 100-900 米，管道直径 70-1060 毫米，爆管法施工工艺过程又分 “固定裂管工艺”和“气动工法” ，通常采用此
5、工艺在距离地面 1-2 米处，管径在 200-350 毫米，要比开挖节约成本 10%-50%；在距离地面 6 米以下，管径 800 毫米，要节约工程成本 20%-25%。此工艺在西方国家普通采用。3、微型隧道法。主要应用于下水道、天然气主管道的安装，施工长度为 25-225 米，管径为 250-3050毫米。在美国，微型隧道工法被定义为一种遥控、激光导向的顶管方法。顶管过程中，不需进人工作，由于这种方法可用于铺设任何尺寸的管道，因此没有人为的尺寸限制。4、顶管法。主要应用于大型下水道和压力管道的安装，施工长度可达 490 米，管径在 1060-3050 毫米之间。利用液压顶管机将需要安装的管材
6、顶入设计位置，一般是大口径的水泥管、钢管，其用途是城市大口径污水管道、其它介质输送管线的护管通道、缆线的护管通道等。它施工定向精度较高，但是施工速度慢，工程造价较高。由于是采取先挖土方后顶管，对地下土层结构质地要求高，只适应粘土和一般性沙土地层，沙层或流沙层容易产生流空或塌方，安全保障性不好。5、螺旋钻进法。主要应用于短距离、小口径管道的管道施工，施工长度在 12-150 米，管径为 200-1500毫米。在城市建设中，尤其是在上下水管道、煤气管的支管、电力、通信等管线中，螺旋钻进法被大量应用于小口径（直径小于 800 毫米）施工。此项管道非开挖施工技术在发达国家起步较早，技术也比较成熟，已得
7、到广泛应用。6、夯锤夯管法。采用压缩空气和专用夯管锤，将设计管线打入预定位置。定向精度稍劣于液压顶管工艺，施工速度优于液压顶管作业，对地下土、沙层的适应性较广。由于采取的是先将管材夯入地层后，再从管道中向外排运渣土，所以施工安全系数高，适应直径 6002000 毫米的大口径钢管作业。三、非开挖管道安装施工技术的社会和经济作用人们通常采用的开沟更换管道的成本含开凿路面、挖沟、运土费和倒土、回填运输、压实、重填水泥和沥青、交通管制等高费用成本。尤其对商业和交通影响较大。1、道路开挖施工的六种弊病一是断绝交通给市民和正常的城市运营造成极大的不便。二是开挖施工过程中产生的粉尘和噪音等，造成城市的环境污
8、染。三是相关区域里一旦发生火警给消防队接近火场造成不便，延误救火时机，给人民生命财产带来更大的损失。四是给公安部门在相关区域里进行刑侦破案和治安巡逻造成不便。五是工程经费大，工程设施的设计与施工成本高。六是一些绝对不能进行开挖施工的特殊部位，不能进行相关设施的施工，影响城市的整体规划和建设。在城市建设中采用非开挖管道安装施工技术，就彻底解决了前面所述由于开挖施工所造成的各项弊端，有良好的社会效益和经济效益。2、非开挖技术的优点第一，对交通干扰最小，保证了施工地点交通的正常状态，避免了断路堵车的弊病，也不会产生对城市社会治安管理的障碍，具有良好的社会效果。第二，对周围物景的损坏减少，对周围的商业环境影响少。施工过程中不会产生噪音、粉尘等对环境的污染，有利于城市环境的保护和稳定。第三，全年可施工，施工速度快，工程周期短，能加快整体设计工程的施工速度，提高工作效率。第四，社会效益高，工程造价低，节约整体工程造价费用，且综合成本低，工时少。第五，有利于城市建设的整体规划和工程建设的最佳设计，有利于提高城市现代化规划设计和建设水平。
