非开挖施工技术讲稿

非开挖施工技术中国地质大学科学钻探国家专业实验室

中国地质学会非开挖技术专业委员会

〔中国非开挖技术协会〕胡远彪主要内容非开挖技术概述1非开挖施工技术2非开挖施工本钱3非开挖技术进展4非开挖技术的定义非开挖技术〔英文为No-Dig或TrenchlessTechnology〕是指在地表无需挖槽或以最小开挖量的条件下进展各种地下管线的铺设、改换或修复的一种施工新技术。它也包括一些有关的技术，例如：现场勘察、现有地下管线的探测和检测等。非开挖技术自60年代初开场在西方兴隆国家兴起，现已成为一项政府支持、社会提倡、企业参与的新技术。开挖技术是管道施工技术的一次革命。非开挖技术的开展历程1900-1960——早期非开挖技术的运用尤其是二战后，美国、欧洲、日本等国的重建简单的方法，用于穿越铁路、公路、河流等短间隔施工回转钻进〔程度湿钻〕、程度螺旋钻进〔程度干钻〕、

人工顶管1960-1985——现代非开挖技术的兴起和开展生活程度的提高、交通的开展、传统施工方法本钱的提高替代的方法,开发了各种非开挖铺设、改换和修复的方法和设备、奠定了现代非开挖技术的根底非开挖技术的开展历程1985-如今——现代非开挖技术的大规模运用

—非开挖方法和设备的完善，交通、环保、法律认识的添加，本钱降低、政府支持

—首选的方法〔比例在10%左右〕

—构成新的产业：设备制造商〔约100家〕、资料供应商〔约400家〕、工程承包商〔6000-8000多家〕、咨询公司、科研院所非开挖技术的运用领域地下管线施工

—各类管线〔自来水、污水、雨水、石油、天然气等管道，

以及通讯、动力和信号等电缆线〕的铺设、改换、修复管棚支护

—地下人行过道、地铁、地下车库等工程的构造性支护环境治理

—在受污染的地下水和地层中设置程度环境治理井其它

—根底工程〔钢管桩、微桩、土钉〕、边坡、路基、大坝等

工程〔排渗孔、降水孔和注浆孔等〕、以及降排水、地热

井施工、瓦斯的排放和煤层气开发等非开挖技术的优越性在管线施工时无需对路面和地表“开膛破肚〞，处理了长期以来困扰城市地下管线建立工程的难题：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任务次序。施工速度快、综合本钱低，具有较好的经济效益和社会效益。在一样的条件下，非开挖施工法〔铺设、改换和修复〕的综合施工本钱均低于开挖施工的本钱，且当管径和埋深越大时越明显。国际非开挖技术协会

InternationalSocietyforTrenchlessTechnology〔ISTT〕1986年在英国成立

会长：DrSatoruTohyama〔日本〕

副会长：Prof.DietrichStein〔德国)、MennoHenneveld〔澳大利亚)

声誉主席:E.W.Flaxman(英国)

主席:GertFischer(丹麦)；副主席：RaySterling〔美国〕组织机构

理事会BoardofDirectors

执行委员会ExecutiveSub-Committee

秘书处Secretariat主要活动Activities

组织非开挖会议及展览会No-DigConferences&Exhibitions

出版非开挖杂志Publications

设立非开挖奖No-DigAward会员Members

国家或地域性协会28个〔覆盖35个国家和地域〕

个人会员4000多人〔54个国家和地域〕

公司会员1200多家中国非开挖技术协会

ChinaSocietyforTrenchlessTechnology〔CSTT〕1998年成立主要活动Activities

组织非开挖会议及展览会

出版非开挖杂志

组织非开挖技术培训会员Members

个人会员87人

公司会员120家非开挖施工技术新管铺设——大口径〔直径大于1米，可以进人〕隧道法Tunnelling

人工开挖

钻爆法或新奥法NATM

TBM法〔岩层〕

盾构法〔土层〕顶管法PipeJacking

气压平衡式

机械平衡式

土压平衡式〔粘性土〕

泥程度衡式〔砂土层〕

混合式非开挖施工技术新管铺设——小口径〔直径小于1米，可以进人〕小口径顶管法〔微型隧道法〕Microtunnelling程度钻进法〔程度湿钻〕HorizontalDrilling程度螺旋钻进法〔程度干钻〕AugerBoring定向钻进DirectionalDrilling导向钻进法GuideBoring气动矛法ImpactMoling夯管法PipeRamming顶杆法RodPushing非开挖施工技术旧管改换爆管法PipeBursting裂管法PipeSplitting吃管法PipeEating旧管修复传统的内衬法ConventionalSliplining改良的内衬法ModifiedSliplining软衬法SoftLiningorCIPP缠绕法SpiralLining喷涂法SprayLining部分修复法LocalRepair其它方法Others相关技术现场勘察SiteInvestigation管线探测PipeDetection管线检测Survey程度定向(导向)钻进法特点开展最快的非开挖技术，主要用于各类压力管道和电缆线的铺设HDD

长间隔、大口径管线的铺设导向钻进短间隔、小口径管线的铺设程度定向(导向)钻进法导向钻进法：导向孔钻进导向钻进法：扩孔和回拉管导向钻进法四要素地层勘查钻孔和扩孔头的选择钻井液的选择钻进也液排量导向钻进法导向钻进法定向(导向)钻进法优缺陷优点对地表干扰少施工速度快可导向，施工精度较高〔3-5％〕缺点施工前要探明地下管线分布，以防触电和损坏相邻管线。适用条件管径为50–2000mm；管线长度普通可达50-1500m；管材为塑料管、钢管；普通适用于各类地层，主要为松软的土层。导向钻进法导航仪器地面穿透雷达图象系统——GPiR斯伦贝谢集团的一个部门斯伦贝谢的3D地震技术80年代，海洋地震中引入3D图象技术是海洋勘探技术的一次革命…斯伦贝谢的3D地震技术使得“看〞地下成为能够有能够是碳氢化合物层埋藏在堆积物下的古密西西比河床〔海洋地震3D图片〕从3D地震图片到地下勘探…斯伦贝谢的研讨人员在3D地震图片软件的根底上开发了“X线断层摄影术〞技术。这些用于石油勘探的软件被运用于地面穿透雷达图片GPiR工程中。GPiR技术集中了三项专有技术：雷达获取数据远红外信息定位地面穿透雷达——2D雷达在地表挪动，放出磁波。这种波对其垂线下出现的物体很敏感。3DGPiRGPiR运用一组并联的雷达记录，与可以生成地下物体三维图象的图象仪联接。3D图片的优点GPiR技术可以探测出埋在地下的管子和构造，无论其为何种材质。垂直剖面图地下66cm深处程度剖面图83cm深处程度剖面图3D数据中提取的图象埋在地下的有轨电车铁轨管道井盖3D图片可以排除阐明的不确定性3D图片可以显示出外形特征〔如长的、延续的、具有管线特征的〕。探测和识别地下的一切物体，比传统的2D技术更加有效。同一物体的3种显示图例：雷达获得的2D资料3D数据体经过处置的3D数据几何控制的信息定位由远红外参照，可以在几公里外准确到几厘米。使3D图象块忠实复原计算机辅助雷达断层摄影系统〔CART〕数据的获取速度为500M/时至2KM/时。覆盖面2M宽。解析5－10cm.在多数地面，分析深度达2－3M。当日可出3D图片。GPiR的运用GPiR数据的获取1名操作员担任引导路上交通，去除位于测程区地面上的一切物体1至2名现场工程师：以CART系统获取数据获取几何定位数据延续控制数据的质量对原始数据进展预处置然后传送到分析中心在获取数据的同时控制数据的质量立刻获取原始数据〔每丈量100M便可以观看或打印〕其它网络CART行程中的水管运用范围管线的衔接，II。插入新管网的空地，III。绘制埋藏管网的3DCAD/SIG地图。结果举例这样的2D雷达图用来确定雷达信号穿透地面的深度和测绘质量线小口径顶管法〔将微型隧道施工法〕施工精度最高的非开挖技术，主要用于重力管道的铺设根据施工方式和出渣系统的不同可分为三种:先导式小口径顶管法：先顶进先导管构成先导孔，随后扩展先导孔，同时顶进维护套管或永久管道。螺旋式小口径顶管法：切削钻头钻进成孔，并由螺旋钻杆排出钻屑，同时顶进维护套管或永久管道。泥浆式小口径顶管法：切削钻头钻进成孔，利用循环浆液排出钻屑，同时顶进维护套管或永久管道。钻进时，用水压、浆压或机械压力来平衡任务面的压力，维持任务面的稳定。先导式小口径顶管法先导式小口径顶管法螺旋式小口径顶管法泥浆式小口径顶管法泥浆式小口径顶管法泥浆式小口径顶管法小口径顶管法优缺陷优点对地表的干扰〔交通、噪声，振动〕小埋深大时施工本钱比传统的方法低管线的方向和坡度可准确控制〔偏向在±25mm以内〕缺点需对地层条件进展详细勘查，大卵砾石等妨碍物会影响施工设备投资大对操作人员的技术和阅历要求高需开挖两个任务坑适用条件管径150－1000mm〔实践上可以更大〕管线长度可达300m或更长，普通为50～150m管材可以是混凝土管、陶土管、玻璃钢管、铸铁管、钢管等各种地层，包括含水地层，含卵砾石地层〔最大卵砾石块度不大于切削头直径的1/3〕气动矛法运用最早、最简单的非开挖技术气动矛法气动矛法气动矛法的优缺陷及适用范围优点操作简单，不要求较高的专业技术投资少，施工本钱低对地表干扰少缺点地层条件变化或遇到妨碍时易偏离设计方向不可控制方向，施工精度遭到限制不适用于硬土层或含大的卵砾石层，以及含水地层适用条件管径30-250mm管线长度20-80m管材为PVC、PE、钢管、电缆等适用于不含水的均质地层，如粘土、亚粘土等夯管法夯管法夯管法的优缺陷及适用范围优点对地表的干扰极小设备简单、投资少，施工本钱低缺陷不可控制施工方向不适用于含大卵砾石的地层适用范围管径为50-2000mm管线长度为10-80m管材为钢套管适用于不含大卵砾石的各种地层，包括含水地层。程度螺旋钻进法程度螺旋钻进法程度螺旋钻进法的优缺陷及适用范围优点对地层很小或几乎没有干扰缺点普通不可控制方向，施工精度有限在大卵砾石层或极软的土层中施工极为困难适用条件管径范围100-1500mm管线长度最大为100m管材为钢套管，其内可铺设各类管线适用于软至中硬的不含水土层、粘土层和稳定的非粘土层顶杆法旧管道的改换和修复方法众多，顺应各种管道施工量急剧添加管道改换

爆管法、裂管法、吃管法管道修复

内衬法、改良的内衬法、软衬法、缠绕法、喷涂法、

浇注法、管片法、不中断修复法、化学稳定法、局

部修补法〔补钉法、密封法、绞接纳法、灌浆法、

机器人法等〕旧管道的改换和修复爆管法爆管法爆管法的优缺陷及适用范围优点可坚持或添加原管的设计才干〔直径可扩展150%〕施工速度快，对地表的干扰少可利用现有的任务井缺点旧管埋深较浅或在不可压密的地层中时，能够引起地表隆起能够损坏临近的管线不适宜于弯管的改换分支管的连结需开挖进展适用范围管径为50~1200mm管线长度普通为250m适用于由脆性资料制成的管道〔陶土管、混凝土管、铸铁管〕的改换，新管可以是PE管、聚丙烯、陶土管和玻璃钢管等裂管法吃管法传统的内衬法传统的内衬法传统的内衬法传统的内衬法的优缺陷及适用范围优点施工简单，对工人的技术要求低投资少、施工本钱低可顺应大曲率半径的弯管缺点过流断面损失较大，但管径较大时影响较小环形间隙要求灌浆支管连结需开挖进展普通只适用于园形断面的管道适用范围管径60-2500mm管线长度可达300m适用于各类管道的修复改良的内衬法改良的内衬法改良的内衬法改良的内衬法改良的内衬法的优缺陷及适用范围方法冷轧缩径法〔普通可减少10%〕热拔缩径法〔普通可减少6-20%〕变形法〔如变成U形〕优点不需灌浆，施工速度快过流断面的损失很小可顺应大曲率半径的弯管缺点支管接头需开挖进展旧管的构造破坏会导致施工困难适用范围管径为50-1200mm管线长度可达1000m适宜各类管道的修复软衬法软衬法制造软衬管〔管径、壁厚、长度〕根据管道的用途不同，选用不同的树脂，常用的树脂有三种：非饱和的聚合树脂〔由于性能好、而且经济故运用得最广〕、乙烯酯树脂和环氧树脂〔耐腐蚀、耐高温，主要用于工业管道和压力管道〕置入软衬管〔翻转、绞拉〕软衬法加热固化〔热水、蒸气、紫外线〕软衬法软衬法的优缺陷及适用范围优点施工速度快没有接头、外表光滑、流动性好可顺应非园形断面和弯曲的管段不需灌浆，过流断面损失少缺点需特殊的施工设备，对工人的素质要求高工程规模小时，本钱较高树脂固化时间较长每个工程要求用不同的编织管适用范围管径为50-2700mm管线长度可达900m适用于各类管道〔污水管道、自来水管道、煤气管道、化学/工业管道；直线或弯曲管道；圆形或非圆形管道〕缠绕法缠绕法喷涂法喷涂法部分修复法：补钉法部分修复法：补钉法部分修复法：密封法部分修复法：密封法部分修复法：铰接纳法部分修复法：铰接纳法相关技术现场勘察探地雷达GPR、钻探管线探侧管线仪Locator、探地雷达管道检测管道电视CCTV、测漏仪探地雷达管道电视CCTV非开挖施工设备的新进展小口径顶管机高精度(±25mm)、长间隔顶进〔500m或更长〕小型化(最小管径为100mm，可在φ1.5m的井内或φ1.2m的管内施工)适用各种地层(含水层、卵砾石地层)、各种口径(一机多用)、各种管材曲线顶进〔单一曲线—符合曲线、程度曲线—垂直曲线〕程度定向钻机系列化〔微型Mini、小型Micro、中型Medi、大型Maxi和巨型Mega)自动化〔自动报警系统、钻杆装卸自动化、锚固定位〕硬地层钻进〔双管、潜孔锤、顶部冲击、孔底马达〕导向安装〔操作简单直观、实时、三维显示，超前预测、无人跟踪〕气动矛和夯管锤可测和可导气动矛双锤夯管运用领域环境治理、管棚施工、工程施工等可思索采用非开挖施工技术的情况管线埋深大于3米时〔柏林市为2米,国内为4米〕不稳定地层地下水位以下地下管线复杂地域不允许地面沉降的地域穿越妨碍物(江河、湖泊、建筑物等)交通要道(高速公路、铁路、干道等)环境敏感地域(公园、居住区、绿化带、古建筑区等)市内繁华地域(商业区、工业区)工程量大时本课程调查方式：提交读书报告非开挖技术方法引见或最新技术进展〔手写〕翻译最新英文文献调研国内外情报手工誊写50遍非开挖技术关键词〔中英文〕2021年1月8日前上交李志明处科学钻探国家专业实验室203室ftp19User:Huyuanbiao非开挖技术关键术语〔中英文〕程度定向钻进法HorizontalDrirectionalDrilling顶管法PipeJacking微型隧道法Microtunnelling导向钻进法GuideBoring气动矛法ImpactMoling夯管法PipeRamming程度螺旋钻进法AugerBoringTBM(TunnelBoringMachine)非开挖技术关键术语〔中英文〕旧管改换Renewal爆管法PipeBursting裂管法PipeSplitting吃管法PipeEating旧管修复Rehabilitation传统的内衬法ConventionalSliplining改良的内衬法ModifiedSliplining软衬法SoftLiningorCIPP缠绕法SpiralLining喷涂法SprayLining部分修复法LocalRepair管道内窥检测系统CCTV相关技术现场勘察SiteInv