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摘要：随着我国城市化进程的加快，城市的基础设施建设越来越多，尤其是城市中的管道施工作业，采用传统的施工工艺对城市的环境、交通破坏较大，采用非开挖水平钻进铺管技术可以很好的解决这个问题，减少了对城市道路的二次破坏。
关键词：管道施工 环境 非开挖 新方法
中图分类号：U175 文献标识码： A
随着城市高度现代化和人民生活水平不断提高，城市和乡村对基础设施建设的总体要求越来越高。地下管网是城市基础设施的重要组成部分，日夜肩负着传送信息和输送能量的重要任务，是城市赖以生存和发展的物质基础，是城市不可缺少的生命线。目前，城市地下管网的发展规模、管线铺设、维修和更换过程中对城市交通、环境的影响及对人们生活、工作的干扰程度，已成为衡量一个城市基础设施完善程度和城市管理水平的重要标准。传统的挖槽埋管施工技术对地面交通影响较大，使本来就拥挤的城市交通如雪上加霜，同时给市民工作、生活带来了许多不便，特别是在人口稠密的城市和交通拥挤的地区以及不允许开挖的地段，这个矛盾就更加突出。
传统的挖槽法是采用土体的自然休止角来挖出沟壁，也可以采用加以适当挡土结构的垂直开挖沟壁的形式。这种方法在施工场地允许的情况下，具有工程造价低、施工速度快等优点，因此在我国的绝大部分都采用这种方法进行施工，但是采用挖槽法在城市中施工却引起很多社会、环境等问题。
一、挖槽法施工在城市建設中的弊端
（1）影响城市交通
城市是一个地区人口相对集中的地方，是该区域政治、经济、文化的一个集合体，随着经济的发展，我国城镇化越来越高，大量的人力涌入城市，为了解决城市人口基本的出行问题，现在各大中城市都将交通作为城市进一步发展的重要基础软件，所以交通一旦受阻，将会影响到城市的方方面面。
城市的发展，其必要的配套设施也必须跟进，所以在我国很多城市还面临城市供电电缆、通信光纤、城市自来水和污水管道等的埋设问题。如果采用传统的挖槽法进行开挖埋管，固然可以节约资金，但是随之而来产生的问题是，影响到开挖沿线的交通，我们在城市中经常看到，由于路面的开挖施工而占用了将近半幅的路面，部分路段只能分时段行驶或者单方向行驶，有的甚至改道（图1），这些都严重打乱了大家的工作节奏。
图1 因管道施工交通受阻
（2）影响城市环境
随着我国改革开放的不断深入发展，全国各地都将城市的经济发展作为首要任务，招商引资的力度越来越强，而作为吸引投资的重要方面-城市环境的好坏对投资商具有直观的影响。现在很多旅游城市更是将提高城市环境作为核心任务来抓，比如成都作为我国西部的重要城市，荣获过宜居城市的称号，城市环境的改善是其重要加分方面。
为了给招商引资创造较好的硬件条件，各城市的基础设施建设也是如火如荼，电信的通信光缆、网络的高速光纤在城市大量铺设，新建筑的供水和污水处理系统也是不可避免的，所以在我们周围经常见到一条宽阔的马路刚刚竣工不久，电信公司的就会派人将路面挖开进行电信管线的施工，路面恢复后，过一段时间，燃气管道公司再次将路面开挖进行天然气管道的埋设，这就造成了媒体上也多次报道过的马路拉链问题（图2）。
图2 马路拉链
（3）影响施工人员安全
在城市建设中如果进行供水或者污水这一类管道的铺设，其所需的管道具有较大口径、埋深较深等特点，采用挖槽法进行埋管施工就要对路面进行较大规模的开挖，而且开挖较大的深度（图3），特别是在城市中，旁边的交通工具、施工的重型机械在槽缘进行碾压，造成槽壁主动土压力的增大，如果槽壁支护不合适，就容易发生槽壁坍塌。另外，开挖地的地质条件对施工安全也有很大的影响，比如在上海这类冲积形成的城市，其地质条件对开挖施工来说条件就比较差，由于其砂层较厚，开挖后边坡很容易失稳，采取支护手段的话，相对一条管道的铺设，又提高了成本，所以在这类地层开挖较深很容易发生坍塌，造成人员的伤亡，对于此类事件，经常见诸媒体。
图3 开挖容易引起槽壁失稳
（4）影响城市形象
现在城市建设的力度都比较大，很大一部分是管线一类基础设施的建设，试想如果都采用挖槽埋管法施工，那就需要相当多的人力，大量的地方堆放建筑物资，沿管道铺设沿线都会被弃渣填满，街面道路会被侵占，城市街道到处是施工的防护板，整个街道就显得拥挤，使生活在钢筋混凝土森林里的居民更会压抑，外地来访的客人对整个城市的影响就会大打折扣，从而影响整个城市的形象。
图4 杂乱的开挖施工工地
二、非开挖水平钻进技术在城市建设中的应用领域
非开挖技术在国外于1970年后开始使用，目前已经非常成熟，在欧美，日本等发达国家是管道施工的主流技术，已经取代传统的开挖路面铺设管道的施工方法。该法可用于管道铺设，管道置换以及管道修复等领域，可有效的辅助市政管理部门完成城市各种管线的管理。
1995年之后，国内引进了国外的一种名为“非开挖技术”的新型管道施工方法，该法旨在通过不开挖路面，不影响交通的前提下通过水平定向钻进技术来铺设地下管线，随着不断发展，行业逐渐形成规模。经中国非开挖技术协会的统计，其市场产值在1995年的时候为0，到2006年已经达到93.9亿元。在此期间，国内成立的多家小公司进入该行业，其中以长三角，珠三角和北京地区的发展为最快。此外，国内成立了三个非开挖技术协会，最为权威的中国非开外技术协会（CSTT），代表长三角利益的上海非开挖技术协会（SSTT）以及北京市的北京非开挖技术协会（BSTT），从协会的布局上可以初步看出国内非开挖市场的战略格局和快速发展的城市对非开挖技术的重视。
（1）非开挖水平钻进铺管
我国非开挖技术在近10年来在沿海和沿江的一些大城市中得到了稳定的发展，特别是一些发达的城市，其中新管道的铺设依然是非开挖市场的主要工程量，管道的修复和更换依然处于支配地位，且发展势头较猛。典型的非开挖水平钻进铺管施工方法如下图5至图7所示，这种方法是国内目前应用的主流技术，简称水平定向钻进，英文简称HDD。
图5 先钻出一个直径较小的“先导孔”
图6 回拉扩孔扩大“先导孔”口径以便拖入较大直径的管道
图7顺利拉入管道完成铺管作业
（2）非开挖水平钻进铺管技术修复城市废旧管道
随着城市建设的逐步加快，以前埋设的很多管线出现了破损，这就需要对这些管线进行重新铺设或者对受损段进行修复。非开挖水平铺管技术可以完成这两方面的建设。
①管线更换
当地下管线年久失修，无法再正常运行时，需要更换一条新的管线。本文谈到的更换主要指在原有的管线位置进行更换，因此也叫管道原位替换法。
非开挖管线更换施工技术，是在不全部将原管线上部覆土层开挖的情况下，沿原管位开挖必要的工作坑，从坑中拉入新管更换原管。
更换的新管可以是与原管同口径，也可以大于原管的口径。通常采用爆管法。
替换时用液压管道破碎机，在破碎旧管的同时拉入新管，常用于300毫米以下的陶土管、铸铁管等管道，拉入性能优良的新型管道，如HDPE管。
②管道修复
地下管线在长期使用中会受到腐蚀或机械外力作用而损坏，这种损坏往往是局部的。但如果不及时处理，会带来严重的后果。如输水管道因腐蚀损坏，会使水质在输送过程中受到二次污染降低，腐蚀造成的管内壁结垢会缩小管径、减小输水量、增大能耗。受损严重的管道会在运行中突发性爆管，造成财产损失、和安全事故和负面影响。
管道是营运商投巨资建设的主要设施，是其固定资产的重要组成部分，保证这些设施正常和长期发挥作用，是降低营运成本和增加利润的策略。由于管线的建设是逐年进行的，早期建设的管道有的运行时间已达数十年。这些管线的受损坏程度各不相同，完全更换需投入巨大的资金，带来的损失是显而易见和惊人的。切实可行的办法是在有计划的检查和评估后，对于具有修复价值的管线应采用修复的办法处理。
1）穿插法
对旧管首先清洗除垢，用新管穿插入需修复的旧管，形成二合一复合管结构，加强了管道的强度，大大延长管道使用寿命，如采用HDPE管穿插内衬的管道，以其优良的防腐性能，光滑内壁极小的阻力系数，改善了输送条件，使水质水量得以提高。由于内衬本身具有一定机械强度，对于腐蚀严重的管道（穿孔）都适用。
穿插法主要用于600毫米及以下管道修复，在阀门、三通等设施处，需预先拆卸，施工完毕后恢复连接。穿插法适用于管道中设施较少的输水管线，配水管道由于设施較多不宜采用。
穿插法以其相当于新建管道三分之一的造价，换取一倍以上的延长使用寿命。现已广泛用于自来水管道修复工程中。
2）软翻衬法
管状软质基材（毛毡、无纺布等）挤涂树脂后，用气或水翻转压入管道内，保持气或水压使基采贴于待修复的管道上，形成内衬，修复受损的管道。由于内衬自身强度有限，多用于修复重力管道，如污、雨水管。
3）喷涂法
对于极大和极小口径管道，较好的是使用喷涂法，大口经管道在预先局部处理后，可用水泥沙浆喷涂修复。水泥砂浆内衬成本低廉，使用寿命长，防腐性能优良，技术成熟。在大口径管道防腐工程中具有明显的经济核技术优势。
通常直径小于100毫米管道都为配水管道，结构复杂，不利于设备在管内作业。施工时先对管道分段热喷砂除锈，后直接喷涂饮用水级环氧涂料，固化后恢复。
三、结论
1）与传统的“明挖法”比较，非开挖施工技术不妨碍交通，不污染环境，并且对路面不产生顺坏；
2）非开挖的施工技术场地条件要求低，占用面积小。非开挖技术只需要在入口处和出口处进行小面积的开挖，但这些对周围的环境都不会造成影响；
3）非开挖技术施工速度快。非开挖施工是一项比较先进的技术，其所需人力较少，能过适应复杂地层的铺管施工，施工安全可靠。
4）非开挖技术在一些无法实施开挖的地区施工，如古迹保护区，高速公路，铁路、建筑物、闹市区、河流、湖泊等铺设地下管线，对这些地方的环境干扰程度很低。
作者简介：方坤（1980.12～），男，汉族，工程师，湖北省枣阳市人，2006年6月毕业于中国地质大学（武汉）地质工程专业，获工学硕士学位。现四川省国土勘测规划研究院工作,从事地质灾害和矿山地质环境治理方面的研究。
关键词：管道施工 环境 非开挖 新方法
中图分类号：U175 文献标识码： A
随着城市高度现代化和人民生活水平不断提高，城市和乡村对基础设施建设的总体要求越来越高。地下管网是城市基础设施的重要组成部分，日夜肩负着传送信息和输送能量的重要任务，是城市赖以生存和发展的物质基础，是城市不可缺少的生命线。目前，城市地下管网的发展规模、管线铺设、维修和更换过程中对城市交通、环境的影响及对人们生活、工作的干扰程度，已成为衡量一个城市基础设施完善程度和城市管理水平的重要标准。传统的挖槽埋管施工技术对地面交通影响较大，使本来就拥挤的城市交通如雪上加霜，同时给市民工作、生活带来了许多不便，特别是在人口稠密的城市和交通拥挤的地区以及不允许开挖的地段，这个矛盾就更加突出。
传统的挖槽法是采用土体的自然休止角来挖出沟壁，也可以采用加以适当挡土结构的垂直开挖沟壁的形式。这种方法在施工场地允许的情况下，具有工程造价低、施工速度快等优点，因此在我国的绝大部分都采用这种方法进行施工，但是采用挖槽法在城市中施工却引起很多社会、环境等问题。
一、挖槽法施工在城市建設中的弊端
（1）影响城市交通
城市是一个地区人口相对集中的地方，是该区域政治、经济、文化的一个集合体，随着经济的发展，我国城镇化越来越高，大量的人力涌入城市，为了解决城市人口基本的出行问题，现在各大中城市都将交通作为城市进一步发展的重要基础软件，所以交通一旦受阻，将会影响到城市的方方面面。
城市的发展，其必要的配套设施也必须跟进，所以在我国很多城市还面临城市供电电缆、通信光纤、城市自来水和污水管道等的埋设问题。如果采用传统的挖槽法进行开挖埋管，固然可以节约资金，但是随之而来产生的问题是，影响到开挖沿线的交通，我们在城市中经常看到，由于路面的开挖施工而占用了将近半幅的路面，部分路段只能分时段行驶或者单方向行驶，有的甚至改道（图1），这些都严重打乱了大家的工作节奏。
图1 因管道施工交通受阻
（2）影响城市环境
随着我国改革开放的不断深入发展，全国各地都将城市的经济发展作为首要任务，招商引资的力度越来越强，而作为吸引投资的重要方面-城市环境的好坏对投资商具有直观的影响。现在很多旅游城市更是将提高城市环境作为核心任务来抓，比如成都作为我国西部的重要城市，荣获过宜居城市的称号，城市环境的改善是其重要加分方面。
为了给招商引资创造较好的硬件条件，各城市的基础设施建设也是如火如荼，电信的通信光缆、网络的高速光纤在城市大量铺设，新建筑的供水和污水处理系统也是不可避免的，所以在我们周围经常见到一条宽阔的马路刚刚竣工不久，电信公司的就会派人将路面挖开进行电信管线的施工，路面恢复后，过一段时间，燃气管道公司再次将路面开挖进行天然气管道的埋设，这就造成了媒体上也多次报道过的马路拉链问题（图2）。
图2 马路拉链
（3）影响施工人员安全
在城市建设中如果进行供水或者污水这一类管道的铺设，其所需的管道具有较大口径、埋深较深等特点，采用挖槽法进行埋管施工就要对路面进行较大规模的开挖，而且开挖较大的深度（图3），特别是在城市中，旁边的交通工具、施工的重型机械在槽缘进行碾压，造成槽壁主动土压力的增大，如果槽壁支护不合适，就容易发生槽壁坍塌。另外，开挖地的地质条件对施工安全也有很大的影响，比如在上海这类冲积形成的城市，其地质条件对开挖施工来说条件就比较差，由于其砂层较厚，开挖后边坡很容易失稳，采取支护手段的话，相对一条管道的铺设，又提高了成本，所以在这类地层开挖较深很容易发生坍塌，造成人员的伤亡，对于此类事件，经常见诸媒体。
图3 开挖容易引起槽壁失稳
（4）影响城市形象
现在城市建设的力度都比较大，很大一部分是管线一类基础设施的建设，试想如果都采用挖槽埋管法施工，那就需要相当多的人力，大量的地方堆放建筑物资，沿管道铺设沿线都会被弃渣填满，街面道路会被侵占，城市街道到处是施工的防护板，整个街道就显得拥挤，使生活在钢筋混凝土森林里的居民更会压抑，外地来访的客人对整个城市的影响就会大打折扣，从而影响整个城市的形象。
图4 杂乱的开挖施工工地
二、非开挖水平钻进技术在城市建设中的应用领域
非开挖技术在国外于1970年后开始使用，目前已经非常成熟，在欧美，日本等发达国家是管道施工的主流技术，已经取代传统的开挖路面铺设管道的施工方法。该法可用于管道铺设，管道置换以及管道修复等领域，可有效的辅助市政管理部门完成城市各种管线的管理。
1995年之后，国内引进了国外的一种名为“非开挖技术”的新型管道施工方法，该法旨在通过不开挖路面，不影响交通的前提下通过水平定向钻进技术来铺设地下管线，随着不断发展，行业逐渐形成规模。经中国非开挖技术协会的统计，其市场产值在1995年的时候为0，到2006年已经达到93.9亿元。在此期间，国内成立的多家小公司进入该行业，其中以长三角，珠三角和北京地区的发展为最快。此外，国内成立了三个非开挖技术协会，最为权威的中国非开外技术协会（CSTT），代表长三角利益的上海非开挖技术协会（SSTT）以及北京市的北京非开挖技术协会（BSTT），从协会的布局上可以初步看出国内非开挖市场的战略格局和快速发展的城市对非开挖技术的重视。
（1）非开挖水平钻进铺管
我国非开挖技术在近10年来在沿海和沿江的一些大城市中得到了稳定的发展，特别是一些发达的城市，其中新管道的铺设依然是非开挖市场的主要工程量，管道的修复和更换依然处于支配地位，且发展势头较猛。典型的非开挖水平钻进铺管施工方法如下图5至图7所示，这种方法是国内目前应用的主流技术，简称水平定向钻进，英文简称HDD。
图5 先钻出一个直径较小的“先导孔”
图6 回拉扩孔扩大“先导孔”口径以便拖入较大直径的管道
图7顺利拉入管道完成铺管作业
（2）非开挖水平钻进铺管技术修复城市废旧管道
随着城市建设的逐步加快，以前埋设的很多管线出现了破损，这就需要对这些管线进行重新铺设或者对受损段进行修复。非开挖水平铺管技术可以完成这两方面的建设。
①管线更换
当地下管线年久失修，无法再正常运行时，需要更换一条新的管线。本文谈到的更换主要指在原有的管线位置进行更换，因此也叫管道原位替换法。
非开挖管线更换施工技术，是在不全部将原管线上部覆土层开挖的情况下，沿原管位开挖必要的工作坑，从坑中拉入新管更换原管。
更换的新管可以是与原管同口径，也可以大于原管的口径。通常采用爆管法。
替换时用液压管道破碎机，在破碎旧管的同时拉入新管，常用于300毫米以下的陶土管、铸铁管等管道，拉入性能优良的新型管道，如HDPE管。
②管道修复
地下管线在长期使用中会受到腐蚀或机械外力作用而损坏，这种损坏往往是局部的。但如果不及时处理，会带来严重的后果。如输水管道因腐蚀损坏，会使水质在输送过程中受到二次污染降低，腐蚀造成的管内壁结垢会缩小管径、减小输水量、增大能耗。受损严重的管道会在运行中突发性爆管，造成财产损失、和安全事故和负面影响。
管道是营运商投巨资建设的主要设施，是其固定资产的重要组成部分，保证这些设施正常和长期发挥作用，是降低营运成本和增加利润的策略。由于管线的建设是逐年进行的，早期建设的管道有的运行时间已达数十年。这些管线的受损坏程度各不相同，完全更换需投入巨大的资金，带来的损失是显而易见和惊人的。切实可行的办法是在有计划的检查和评估后，对于具有修复价值的管线应采用修复的办法处理。
1）穿插法
对旧管首先清洗除垢，用新管穿插入需修复的旧管，形成二合一复合管结构，加强了管道的强度，大大延长管道使用寿命，如采用HDPE管穿插内衬的管道，以其优良的防腐性能，光滑内壁极小的阻力系数，改善了输送条件，使水质水量得以提高。由于内衬本身具有一定机械强度，对于腐蚀严重的管道（穿孔）都适用。
穿插法主要用于600毫米及以下管道修复，在阀门、三通等设施处，需预先拆卸，施工完毕后恢复连接。穿插法适用于管道中设施较少的输水管线，配水管道由于设施較多不宜采用。
穿插法以其相当于新建管道三分之一的造价，换取一倍以上的延长使用寿命。现已广泛用于自来水管道修复工程中。
2）软翻衬法
管状软质基材（毛毡、无纺布等）挤涂树脂后，用气或水翻转压入管道内，保持气或水压使基采贴于待修复的管道上，形成内衬，修复受损的管道。由于内衬自身强度有限，多用于修复重力管道，如污、雨水管。
3）喷涂法
对于极大和极小口径管道，较好的是使用喷涂法，大口经管道在预先局部处理后，可用水泥沙浆喷涂修复。水泥砂浆内衬成本低廉，使用寿命长，防腐性能优良，技术成熟。在大口径管道防腐工程中具有明显的经济核技术优势。
通常直径小于100毫米管道都为配水管道，结构复杂，不利于设备在管内作业。施工时先对管道分段热喷砂除锈，后直接喷涂饮用水级环氧涂料，固化后恢复。
三、结论
1）与传统的“明挖法”比较，非开挖施工技术不妨碍交通，不污染环境，并且对路面不产生顺坏；
2）非开挖的施工技术场地条件要求低，占用面积小。非开挖技术只需要在入口处和出口处进行小面积的开挖，但这些对周围的环境都不会造成影响；
3）非开挖技术施工速度快。非开挖施工是一项比较先进的技术，其所需人力较少，能过适应复杂地层的铺管施工，施工安全可靠。
4）非开挖技术在一些无法实施开挖的地区施工，如古迹保护区，高速公路，铁路、建筑物、闹市区、河流、湖泊等铺设地下管线，对这些地方的环境干扰程度很低。
作者简介：方坤（1980.12～），男，汉族，工程师，湖北省枣阳市人，2006年6月毕业于中国地质大学（武汉）地质工程专业，获工学硕士学位。现四川省国土勘测规划研究院工作,从事地质灾害和矿山地质环境治理方面的研究。