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      非開挖技術概述

      2017-08-26字體:
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      隨著城市高度現代化和人民生活水平的不斷提高,城市和鄉村對基礎設施建設的總體要求越來越高,地下管網是城市基礎設施的重要組成部分,日夜肩負著傳送信息和輸送能量的重要工作,是城市賴以生存和發展的物質基礎,是城市不可缺少的生命線。目前,城市地下管網的發展規模、管線鋪設、維修和更換過程中對城市交通、環境的影響及對人們生活、工作的干擾,已成為衡量一個城市基礎設施完善程度和城市管理水平的重要標志。傳統的挖槽埋管地下管線施工技術由于對地面交通影響較大,使本來就擁擠的城市交通如雪上加霜,同時給市民工作、生活帶來許多不便,特別在人口稠密的城市和交通擁擠的地區以及不允許開挖的地段,這個矛盾更加突出。

      非開挖技術(Trenchless Technology)是近二十年來國際上新興的一種對環境無公害的地下管線施工技術,是指利用巖土鉆掘手段在地表不挖溝的情況下,鋪設、修復和更換地下管線的施工技術。國際非開挖協會給非開挖技術的定義是:

      Trenchless Technology is the science of installing, repairing or renewing underground pipes, ducts and cables using techniques which minimize or eliminate the need for excavation, sometimes also called “No-Dig”.

        -- from “ISTT: Trenchless technology guidelines”

      非開挖技術被廣泛應用于穿越公路、鐵路、建筑物、河流以及在鬧市區、古跡保護區、農作物和環境保護區等不允許或不能開挖條件下進行煤氣、電力、供排水管道、電訊、有線電視線路、天然氣管道等的鋪設、更修和修復。近十年來,英、美、德、日等國的許多高等院校、研究機構、企業也投入了大量的人力、物力研究開發這一新技術,取得了大量研究成果并逐步應用于工程實踐中。由于該技術的綜合成本低、施工周期短、環境影響小、不影響交通、施工安全性好等優勢日益受到人們的青睞,在市政給排水管線、通訊電纜、燃氣管道及電力電纜等地下管線工程施工中得以廣泛應用。目前,非開挖管線工程技術已在西方發達國家成為一項政府支持、社會提倡和企業參與的新技術產業,成為城市現代化進程中的一項關鍵技術。

      隨著我國國民經濟的高速發展和政府對環境的日益重視,自90年代中期以來,我國非開挖的工程施工量和投入的設備數量均以每年40%的高速度增長。非開挖技術在我國已形成了一個新興的產業,引起了各級政府和環境部門的高度重視。極有潛力的我國非開挖技術市場也吸引了大批國際非開挖設備制造商。尤其在處于中國管道大發展的21世紀,非開挖技術將具有十分廣闊的應用前景,經濟效益和社會效益也將非常巨大。

      據統計,全世界每年有100萬km的地下管線需要新建,總投資超過300億美元;而發達國家現有各類地下管線的總長約2000萬km,為更新、修復這些地下管線,每年還需投資300~350億美元。我國每年需鋪設的管線長度上水管5000km,下水管3000km,電訊管線26000km,此外還有30000km的管道急需更新和修復(尚未計天然氣管道和煤氣管道)。日本每年施工下水管道17000km,其中10%用非開挖技術施工,北美現有水平定向鉆進(HDD)鉆機達1700臺,用于施工各類管線。未來20年美國估算為更換舊管道(主要是污水管道)就要花費1萬億美元,現已有15萬km管道用脹管法修復,可再用100年。我國香港地區計劃在未來20年內每年用5億港元進行修繕和更換管道。其它國家都有類似情況存在。

      對如此浩大的地下管線工程,采用的仍然是傳統的開挖施工技術,新老道路總處于挖了填,填了再挖的尷尬局面,不論從經濟角度還是社會角度上看,都應追蹤國外非開挖技術的發展,把地下管線工程施工新技術提到議事日程上來。為此,中國工程院院士劉廣志先生還特意在中國工程院院士建議中撰文“倡議推廣非開挖鋪設地下管線技術”。

      非開挖技術的蓬勃發展也是歷史的必然,一是新管線需要大量興建;二是過去的舊管線大量待重建或翻修,管線建設愈多,修理工作量愈大;三是與21世紀聯合議程目標相一致,利于保護環境。

      因此,非開挖施工技術對于土木施工、環境保護、城市規劃及建筑管理等領域都是值得研究的重要課題。

      非開挖地下管線工程技術的主要研究內容和服務領域包括地下管線探測和檢測技術、地下管道(線)的鋪設技術和地下管道(線)的維護和更新技術。具體技術包括非開挖定向和導向鉆進管道(線)鋪設技術、頂管和微型隧道施工技術、沖擊矛技術、夯管技術、頂推鉆進技術、沖擊鉆進技術、水平鉆進以及管道在線更換技術和各種管道修復技術等。


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