市政工程非开挖技术研究论文
摘要：随着世界人口的增多，相应的城市化发展也在不断加快，在市政工程的建设上，需要进行各种相关管道的地下作业，就会运用到开挖技术。传统的开挖施工通常会有施工噪声大、环境污染多、施工路线具有局限性等问题，给居民的工作生活带来不便的影响，所以非开挖技术应运而生，它避免了传统开挖技术所带来缺点，并节约了施工成本，加快了施工进度，被越来越广泛的应用于市政工程。本文就非开挖技术在市政工程中的运用进行了探讨。
关键词：市政工程；非开挖；施工技术
经济全球化的迅速发展，使得人们的生活水平质量不断提高，对于自身居住的环境也有了一定的追求。市政工程施工过程中，传统的开挖施工由于破坏了地面，容易造成交通堵塞、建筑垃圾、毁坏绿化等问题，影响到了居民的生活环境和日常出行。鉴于此问题带来的诸多不好影响，能保证不破坏原有路面和建筑物的非开挖技术走入人们的视野中，成为市政工程施工的新方法[1]。与传统的开挖施工相比，非开挖技术具有不影响交通、社会效益高、工期短、成本低、应用范围广等优点。将非开挖技术运用到市政工程中，不但可以满足人们对于生活环境的需求也为良好的市政工程建设提供了良好的保证。
1非开挖技术的发展
非开挖施工技术起源于20世纪70年代，1986年世界非开挖协会在伦敦建立后，有26个和地区会员举办了20多次专业展览在，非开挖技术是一种地下管道施工的技术革命，在各个国家的眼中都占据着重要的地位，凭借自身的技术特点和广阔的市场前景，逐渐发展成一个新兴的产业。开挖施工技术的发展实际可以分为三个阶段：（1）地下挖掘后再进行管道铺设。一般仅适用于短距离的工程，效率不高，而且安全性得不到好的保障；（2）常规钻、掘机械挖掘施工、铺设管道阶段。技术上有局限性，无法准确的控制管道铺设方向，如果铺设较长的管道会容易出现问题[2]；（3）现代非开挖管道施工技术。该技术采用专属的施工设备和技术，具有施工效率高、工程质量好，工期时间短等特点。相较中国非开挖施工技术的应用和相关设备的开发落后一步。于20世纪后期引入的现代非开挖技术，尽管已经过几十年的发展，已经拥有了新的工业样机，建立了开发基地，拥有了自己的设备设计。但是与西方发达国家相比，还有很多问题。随着中国国民经济的高速发展和对环境保护意识的逐步加强，对道路挖掘进行管道施工引起的社会问题，交通问题和环境污染问题已引起我国越来越多的关注，在进入21世纪以来，非开挖工程量和设备的投入数量以每年40％的速度增加，中国的市政工程建设正在进入到一个飞速发展阶段，而市政工程离不开地下管道的建设，所以我国非开挖技术的应用具有一个良好的社会环境，其产生的经济效益和社会效益都将是巨大的[3]。
2非开挖技术的优势
（1）良好的社会效益。通过使用先进的技术和设备，不对地面造成破坏，这样避免对地面的交通造成阻碍，确保了人们的正常出行，减少了可能会造成的社会问题，它还保护了植被和环境，保障社会生活和谐和生产秩序稳定；（2）良好的经济效益。因为非开挖技术的使用可以不对地面进行挖掘，所以可以节约施工完成后对地面和植被的恢复成本，与此同时，对周围居民生活环境的'影响也降到最低，间接经济效益得到保证。总的来说,非开挖技术在经济开发中的应用可以起到提高总体水平和效益最大化的作用[4]；（3）施工时间短效率高。相比较而言，由于进行地下施工，避免了修复开挖地面和恢复植被工作，节约了时间，有效避免了对其他市政管道设施可能造成的破坏，提高了市政工程的工作效率，同时也减少了工程前期和后期辅助工作的劳动成本；（4）广泛的应用前景。非开挖技术不仅可以应用在传统开挖技术应用的场所，对于不适宜传统开挖技术使用的场所，非开挖技术也能良好的解决可能遇到的技术问题，确保项目的顺利完成。
3非开挖技术的应用
3.1管道铺设中的应用
在管道铺设中，可根据管径选择不同的施工方法。直径大于900mm的管道施工通常采用顶管施工法，导向钻进法、小型隧道施工法和冲击矛法可铺设直径小于900mm的管道。（1）顶管法是城市道路管道施工中最常用的施工方法之一，是第一个在中国采用的非开挖施工法，主要是利用机械的推力把管道从工作坑内穿过土层一直推到接收坑，同时，将紧随其后的管道埋设在两坑之间的施工方法。（2）导向钻进法是非开挖施工技术中发展最快的一种施工方法，适用于在地质相对松软的土层中铺设小口径的地下管线。主要利用导向钻机等相关机械沿着预先计划好的铺设路线先打一个导向孔，然后一边对导向孔进行扩宽一边再回拉要铺设的管线[5]。导向钻进法以斜面钻头来控制钻孔方向，钻头运动方向的看管一般是由手持式地表探测器和孔底探头来实现。这种方法施工速度快，能较好地控制施工方向。（3）小型隧道施工法微是一种可以进行遥控和导向的顶管施工方法，适用于铺设精度要求较高管道工程。主要是通过安装在管道前端的钻掘系统对土层进行钻进的同时，由出渣系统将产生土屑向外排出，而后可以推进需要铺设的管道，这种施工方法的铺管方向是可以通过激光导向和操作系统纠偏来调节的。（4）冲击矛法是一种多用于铺设直径小于250mm管道的施工方法，主要通过在力的作用下，冲击矛内部进行活塞运动，使得冲击矛不断在土层中前进同时，带动直径小于矛体的管线完成管道铺设[6]。目前虽然有可控冲击矛的出现，但是大多情况下的冲击矛仍然是不可控的，所以为了确保施工精度的准确性，施工前进行数据的校正就显得尤为重要。
3.2管道更换中的应用
所有的管道都有使用寿命，或者也会因为其他原因提前破损，又或者随着现代城市的高速发展，需要进行线路改建，这些情况的发生都需要对管道进行更换，常用的方法有两种：爆管法和吃管法。（1）爆管法又称胀管法，通过使用工具进入将要被更换的管道，使管道破碎并将碎片挤压进土层中，再牵引进新的管道完成整个更换过程，这种方法近几年开始也被应用于各个方面；（2）吃管法主要用于更换埋设深度较深的非加筋管道，通过使用特制的小型隧道钻机，以需要被更换的管道作为导向，将其与周围的泥土一同切削粉碎，粉碎后的废料由螺旋钻杆带出，同时会顶入新的直径相同或稍大一点的管道完成管道的更换[7]。
3.3管道修复中的应用
地下管线长期处于地下环境中，随着时间的推移不可避免会发生管道被腐化现象，这时如何对管道进行修补就显得尤为重要，目前比较常用的方法是内衬法、软衬法和喷涂法。（1）内衬法也称为插管法，通过采用稍小直径的管道或者直接使用机械将管道变形比原始管道直径略小，使其插入原始管道中，再将环形间隙填充或者给其加压使恢复到原有形状大小，这样就会形成一个与原有管道紧密相连的管道；（2）软衬法也称为凝固法，通过将一种热固性材料内衬进原有管道中，再经过加热，使得材料固化成为与原有管道密不可分的薄衬管，这样的话管段几乎没有损失，但流动性能有较大提高；（3）喷涂法常被应用于管道的防腐作业中，通过使用被牵引的喷头，一边后退一边在管道内部进行回转喷涂，将具有防腐作用的水泥浆或环氧树脂喷涂于内壁上。
4我国非开挖技术运用存在的问题
（1）无专门的部门管理。虽然中国自1998年成立了中国地质学会非开挖技术专业委员会，并于同年加盟国际非开挖技术协会，使我国成为26个国际会员国之一，但是仍未能有专门的政府部门来进行审理工作，也没有明确的发展规划，使得在跨部门、跨行业推广非开挖技术时需要反复沟通，且难度较大；（2）施工质量与安全隐患无法规范化。由于缺少相关政府制定的可供查询的各种非开挖施工规范，对于如何验收施工质量，减少安全隐患无法保证，容易造成在铺管施工过程中出现安全事故；（3）对非开挖设备的开发研发投入不足。目前大多数的非开挖工程,设备大多采用德国、日本等发达国家的进口设备,我国对于非开挖设备的国产化不够，并且缺乏相关的专业技术人员；（4）非开挖技术的推广与监管缺乏有效的科技支撑平台。在进行非开挖施工之前，需要对施工的地下情况有着清晰的了解，以达到最佳的施工效果[8]。但是目前在进行地下管线勘测的过程中，未能得到相关单位提供资料配合，地下设施缺乏科学有效的管理。这不仅给非开挖施工造成困难，也为所有地下工程施工造成极大障碍。
5结束语
非开挖技术对于城市管道工程施工中遇到的问题都可以合理有效的解决，所以在市政工程中应广泛运用非开挖技术并不断改进，以提高其社会经济效益，各级主管部门也应加强对非开挖技术的认识，加大对非开挖技术的推广力度，这对加快城市基础设施建设和保护城市环境都有着十分重要的意义。我国非开挖技术的相关设备研制力度要加大，结合国外的一些先进经验，尽快形成适合我国国情的施工规范和审核条例。未来城市建设中，如何加大对城市地下空间的合理利用将是市政建设需要考虑的重要内容，作为高新技术产业的非开挖技术，将在未来的城市建设中担任重要的角色。
参考文献：
[1]李冉,朱丽珊,章广斌.非开挖定向钻牵引技术在市政工程中的应用[J].青岛理工大学学报,2010,31(6):103-106.
[2]胡光岩.非开挖技术在市政供水管道工程中的应用及技术研究[J].中国建筑金属结构,2013(2):60+69.
[3]许少宗.非开挖技术在市政给排水工程的应用探讨[J].工程技术研究,2018(5):107-108.
[4]陈凯.非开挖施工技术在市政管道施工中的应用[J].建筑技术开发,2018,45(13):36-37.
[5]陈家骏.非开挖技术在排水工程中的应用研究[D].同济大学,2008.
[6]夏光林.市政给排水工程的非开挖拉管施工技术的应用研究[J].住宅与房地产,2015(19):73.
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