非开挖施工工艺简介

非开挖施工工艺简介

现代非开挖铺管技术是指利用岩土导向、定向钻进等手段，在地表不挖槽的情况下，铺设、更换或修复各种地下管线的施工新技术。该技术社会经济效益显著，尤其可在一些无法实施开挖作业的地区铺设管线，如穿越公路、铁路、建筑物、河流、古迹保护区、闹市区、农作物及植被保护区等。该技术现已广泛用于燃气、电信和电力等工程部门。

　　现代的非开挖地下管线施工法自20世纪70年代陆续开始大量出现，包括：水平导向钻进、水平定向钻进、方向可控的水平螺旋钻、冲击矛、夯管锤、微型逐道、旧管更换与修复、顶管掘进机等。

　　现代方法与传统方法相比有以下特点：

　　(1)引入了管线轨迹的测量和控制；

　　(2)大大提高了铺管能力(长度2000m，直径3m)；

　　(3)快速高效；

　　(4)增强了在复杂地层条件下施工的能力；

(5)使管道的原位修复成为可能。

现就常用的几种非开挖施工技术施工工艺进行详细介绍：

水平定向钻机施工工艺简介

一、水平定向钻机的工作原理：

在施工时，按照设计的钻孔轨迹(一般为弧形)，采用可从地表钻进的钻机先钻一个近似水平的导向孔，然后在导向钻头后换上大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的待铺设工作管线，然后进行反向扩孔，同时将待铺管线回拉入钻孔内，当全部钻杆被拖回时，铺管工作同时也就完成了。此工程根据地质情况计划采用分级扩孔，共分2级扩孔，再回拖管线的方法，进行穿越施工。

二、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。④施工速度快、施工周期短。

三、适用范围：

　　用于铺设电力、通信、煤气和自来水管线等，铺管直径、长度和材料范围较宽，适合800mm以下管径，主要有PE管铺设和钢管等铺设。适用于黄土、沙土、胶板土、粘土等密实度较高土壤颗粒均匀的土质。

四、施工顺序：

现场勘探--定位放线—工作坑接收开挖—设备安装—钻进先导孔— 回拖扩孔 —拖管

水平定向钻机施工流程图

顶管施工工艺简介

一、顶管施工工作原理：

顶管技术(Pipe Jacking) 也被称为液压顶管技术。该施工方法的实质就是，所要顶进的管道在主顶工作站的作用下，由始发井始发，顶进至目标井。在施工时，采用手工的方法来破碎工作面的土层，破碎辅助工具主要有镐、锹以及冲击锤等。破碎下来的泥土或岩石可以通过传送带、手推车或轨道式的运输矿车来输送。顶管施工对管段的截面形状没有特殊要求，但通常以圆形截面居多，也可以是方形的(如箱涵)。

二、施工优点：

　　①高功率、高效率；②噪音小、无污染；③如采用泥水平衡掘进施工法，可进行大管径超长度施工。

三、适用范围：

　　　顶管施工是一种非开挖铺设地下管线的施工方法，它可以用于铺设穿越河流、房屋、铁路及公路等各种管道的施工，具体涉及到电力电缆管道、通信电缆管道、给排水管道、煤气管道等各系统的管道工程。具体工艺就是在管线的一端做一个工作井，另一端做一个接收井；然后将顶管机安装在工作井内，借助工作井后座主顶油缸及管道间中继环等的推力，把顶管机及紧随其后的管道从工作井穿越土层一直推到接收井内，最后在接收井内将顶管机吊起。这样就完成了整个管道的铺设。
   适用于铺设3000mm以内钢管、混凝土管、铸铁管。如其它材质管道可采用套管法铺设。针对于隧道、涵洞和大口径管道铺设。适用于密实度较高的任何土质。

四、施工顺序：

1、施工现场勘察设计

2、制定施工方案

3、工作坑开挖支护

4、设备安装调试

5、管材吊装就位

6、开始顶进施工

7、施工完毕现场恢复

夯管施工工艺简介

一、夯管施工工作原理：

气动夯管法施工, 即利用空压机驱动气动夯管锤沿导轨（设计路线及深度）将钢管直接夯进土层中。在钢管夯进的过程中，一边挤压土体，一边克服地层与管体的摩擦力，使钢管不断进入土层，直至设计出顶点。该方法所使用的主要设备是夯管锤。它是一台低频、大冲击功的气动冲击器，借由压缩空气驱动,将要铺设的钢管沿设计路线夯入地层。

二、施工优点：

　　气动夯管法以其地层适应性强、对地表影响小、操作方便、施工成本低等优点在施工中得到了推广应用。并与钻进法进行技术经济比较。经过对比分析, 在松软、含水量大的地层中, 采用气动夯管法施工比钻进法更具有一定的优越性。

三、适用范围：

气动夯管技术是现代非开挖铺设管线技术的一个分支，适用于排水、自来水、电力、通信、油气等管道穿越公路、铁路、建筑物和小型河流的非开挖铺设。它是一种特别适合当前我国非开挖地下管线施工领域的简单、经济、有效的施工技术。特别是当穿越处地层为砂性土、淤泥质黏土、粉质黏土、粉土等松软、含水量大且承压大的土层时，利用夯管法施工技术在保证施工中少出泥、控制施工对地层的扰动以及施工安全等方面有明显的优越性。

四、施工顺序：

1、施工现场勘察设计

2、制定施工方案

3、工作坑开挖支护

4、设备安装调试

5、搭建夯管锤支架, 安装导轨, 将要夯的钢管插入孔口管

6、开始夯进第一根钢管及第二根钢管焊接和补口补伤直至夯进钢管至设计要求的长度，然后采用水压原理取出钢管内土芯。

7、施工完毕现场恢复

胀管施工工艺简介

非开挖液压胀管修复技术采用液压驱动原理，它是由膨胀器破碎旧管并将碎片挤入周围土壤，同时牵引等径或更大直径的新管线，即时取代旧管的一种先进的非开挖管线更换技术。

   非开挖液压胀管技术采用高密聚乙烯（HDPE）管或钢管作为替换管材。该类管材韧性好、内壁粗糙系数低、排水流动性好且无毒无污染，符合环保要求。由于接口量少、整体性强，可以大大降低日常维护检修的工作量。

施工作业步骤：首先在旧管线两端开挖设备工作坑和管线入口坑。设备工作坑用于安装设备主机，管线入口坑用于穿入新的管线。在设备工作坑内，起导向作用的柔性导向杆连接快装杆，经主机液压动力作用从设备工作坑向管线入口坑方向推进。柔性导向杆到达管线入口坑后，卸下导向杆，连接切割刀具、膨胀器及新管线。在快装杆的牵引作用下，切割刀具破碎旧管线，膨胀器将旧管碎片挤压到周围土壤内并形成孔隙，同时牵引新的管线向设备工作坑移动，将新管线拉入到预定位置，卸下切割刀具和膨胀器，从而实现一次性完成胀碎旧管、换装新管的目的。

　　作为一种最为经济和有效的管线更换方法，胀管技术用原有管线作引导和支撑，不会导致其他相邻管线的损坏，可以满足用户在等径更新以及扩容改造等方面的需求，适用于混凝土管、陶土管、塑料管、铸铁管及钢管等几乎所有材质管线的更换。  

   一、非开挖胀管施工工艺的优点:

1、多：适用管道品种多：钢管、铸铁管、钢筋混凝土管、HDPE管线、PVC管、陶瓷管及其他工程特殊要求的管线；同一套设备适用于多种不同管径；适用于不适合或不便于开挖的场合。

2、快：施工速度快，单机日施工能力200米——400米；施工工期短，停水时间短，可达到夜断、昼通。

3、好：社会效益好，避免环境破坏和对公共与商业干扰，减少交通影响，最大限度减少困官、扰民、民怨、民骂现象。

4、省：综合社会成本低，·省投资、管道用地、省开挖、省报批手续时间和费用、省去管道内、外防腐工序。

5、广：应用领域广，市政供水、排污、燃气、电迅、电力、石油等管道。

6、安：施工非常安全，胀管施工时，在原管线范围内施工，对周边管道影响甚微。

7、稳：社会稳定，扩大当地就业，增加当地财政税收
；运行性能稳定，更换后的管道塑性强、抗冻、抗震级数大幅度提高。

8、长：带来更新后管道的耐用性
，管道寿命长达50年；管内永远不会结垢；一次更换距离长（单机日施工能力200米——400米）。

9、满：管道更换后，内壁粗燥度低，流量比其它同径管道增加20%～30%，管道可满（超）负荷运行；更换后管道泄漏率为零。

10、优：在供水管道上使用，一步能够达到国际直饮水管道标准；在排污管道使用，可一劳永逸解决管道长树根和堵塞问题；是实现去旧换新、以大（PE管）换小（旧管）的唯一有效方法

二、胀管施工的局限性：

1、为减少扰官、扰民现象，缩短停水时间，有时需要作临时旁通线。必要时还要使用更复杂的工艺和机具。

2、对非开挖探测仪器、设备的性能和操作人员技术要求非常高。

3、局部存在一定的不确定的因素和风险。

三、胀管主要技术特点:

整体管线的更换

结构管线– HDPE或工程特殊要求的硬质管线

通常增加尺寸 – 20% 到 50%

最大增加尺寸 – 250% 或更大(条件许可，配合其它工艺)

一次更换长度 – 50m到400m（单套机/日）

更换直径– 100mm到 1000mm

四、适用范围：

主支给、排水管线；主、支燃气管线；石油、化工管道；消防管道；通信、电缆管线的扩容更换及其他适用管线更换。

五、可更换管线材质：

大多数管线都可被用来安装

其中包括：钢管、铸铁管、钢筋混凝土管、HDPE管线、PVC管、陶瓷（土）管及其他工程特殊要求的管线。