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【摘 要】 非开挖技术是管线工程施工中较为先进的一种铺设技术，其可以实现不破坏地面环境或设施而实现管线的地下穿越，是一种具有很大环保意义的技术方法。本文就非开挖技术在燃气工程施工中的应用进行了简要分析。
【关键词】 非开发技术;燃气工程;应用
引言：
非开挖技术是指在不挖地面沟槽的情况下，利用方法手段，借助各项钻掘设备，铺设或修复地下电线、管道等公共设施的技术。非开挖技术存在历史悠久，它是地下施工的一次技术革命，具有独特的优势，并受到业内人士的重视与认可。
一、非开挖技术的特点分析
在我国，非开挖技术的应用开始的相对较晚，但其发展却是极为迅速的。到目前为止，我国的非开挖技术已经相对较为成熟，并且在很多工程施工中也得到了有效良好的应用效果。作为一种特殊的先进管道铺设施工技术，非开挖技术具有一些开挖技术所不具备的特点和优势。
首先，非开挖技术能够在穿越公路、铁路、建筑物、古文化遗址等地方时不破坏地表物体，很好的保护了地面环境，并且也不会影响到地面的正常运行秩序。其次，非开挖技术的应用中并没有对铺设管道的掩埋土层进行破坏或二次施工，这就避免了管道的节点处因段差而产生的变形现象，提高了管道的施工质量，延长了管道的使用寿命。第三，使用非开挖技术避免了对农田房屋的破坏，因而省去了大量的征地拆迁费用，缩小了管线铺设的长度，节省了工程成本，经济效益显著。
二、非开挖设备的组成
导航系统：用于在钻进过程中对钻头进行定位，以确定钻头的倾斜角度和钻进方向。由发射器、接收器、控制台、摇控显示器、电源等组成。包含有软件系统的导航部分，不仅能绘制施工图，还能对工程进行评价、分析、实时记录设备运行数据、打印施工资料等。目前雷达导航的非开挖高端技术在国内已有采用，计算机导航技术已被普遍使用。
主机由发动机、液压系统、机载泥浆泵、动力钳、钻桿及其装卸系统等执行机构组成。它用于提供钻进、回旋的动力以及对钻进的控制。目前，国产的非开挖机在钻头100r/min的转速下，扭矩已达15～20kNm。
钻具由钻头、回扩钻头、钻杆等组成。不同的施工需要和不同的地质要选用不同的钻头。非开挖工程使用的钻杆与地质勘探的钻杆有所区别，有很大的弹性、韧性和抗扭强度、耐磨损。钻具在航道钻通以后，还要对通道回扩和牵引管线，使管线便于穿过。
泥浆搅拌系统可增加钻头的润滑作用，降低钻进阻力和钻头的工作温度，提高管壁的强度等。泥浆还减小钻头磨损、软化地层、易于钻进以及利用泥浆的的流动性和粘结力使钻孔产生的岩粒、砂粒处于悬浮状态，以利于护壁和清孔，由泥浆罐和高压输送泵及高压连接管构成。具有不破坏环境、不影响交通、施工精度高、施工安全性好、周期性短、成本低、社会经济效益显著等优点。
三、非开挖技术在燃气管道施工中的应用
1.顶管施工技术
当管道直径大于700mm，管线为直线铺设、管材为混凝土管且地质条件为粘性土时，大多采用顶管法施工。顶管施工技术常采用密封机械式顶管施工方法进行作业，其中机械式顶管施工又可分为土压平衡式和泥水平衡式两种常用的施工方法。顶管施工常采用钢管、混凝土管和玻璃钢夹砂管等管材，其中采用在顶管施工中采用钢筋混凝土管的技术最为成熟。
（1）顶管施工的特点及不足
顶管施工具有以下特点：管道施工完成后适应变形的能力较强;管道中拼装工作量较小;施工管道的管径适应性较强;施工速度相对较快;顶管施工风险较小。顶管施工的不足之处在于要求工作井深度相对较深、管线的曲率半径要求也较大、在遇到中继站异常时需要全气压顶进。
（2）顶管施工的基本工作原理
顶管施工时应先在管道一端挖好工作坑，并在坑内安装导轨，一般将导轨安置在混凝土基础或者木基础上，并将管筒安置在导轨上。同时，做好顶管的施工测量工作，控制好管底坡度和高程以及管道顶进的中线方向。施工时，以一口已经施工完成的工作井为出发点，使用液压千斤顶为顶进提供水平推力，将预制钢筋混凝土管一节节的随着工具管从工作预留的洞口中向着土层推进，同时不断的将管内泥土持续挖出。如此往复直至工具管顶进到前方已经预先完工的接收井。
管节在顶进时，必须对顶进管段中线的方位及高程严格控制，否则很容易出现偏差。顶管高程的控制可采用激光准直仪，也可利用水准仪及顶管前端设立的十字架。每次测量时，若十字架在管前端的相对位置不变，水准仪的高程也固定不变，只需测出十字架焦点偏离的垂直距离，即可确定顶管的高程偏差。顶管的方位偏差可采用中线垂球法测定，即从工作坑内燃气管道中心线上的两点吊设垂球线，若管前端通过中心点的垂球线和这两条垂球线在一条直线上，则顶管方位无偏差。
顶管偏差时逐渐累积起来的，偏差越大，校正越困难，因此在顶管过程中应勤校测，发现偏差及时校正。校正时可采用土洞形状纠偏，也可利用小千斤顶安装在管前端进行强力顶推。
如果是在长距离复杂地段采用顶进法施工还要采取一系列分辅助措施，例如采用气压顶进、激光纠偏、中继站设置、泥浆套润滑等措施。采用触变泥浆可减少顶管阻力，在松散的土层中顶进，触变泥浆还具有对管外壁土层加固，减少土拱坍塌的作用。
顶管施工中工作井的设置应充分考虑管道沿线的地质条件，并在满足顶管顶长的要求下，尽量减少打设工作井的数量。工作井应尽量设置在顶管中部，使得工作井施工时能够向左和向右两个方向同时顶管。工作井一般采用现浇钢筋混凝土结构，使用沉井法或者逆作法施工。接收井则一般应设置在顶管的端部，井的大小应能满足接收顶管机头的需要。接收井与工作井同样采用现浇钢筋混凝土结构，使用沉井法或者逆作法施工。当顶管长度超过76米时，应设通风设施，防止缺氧。
2.水平定向钻进施工技术
水平定向钻进施工技术适用于管道直径小于700mm，管线为直线或曲线，采用钢管、PVC以及PE作为管材，地质条件为粘性土的管道施工。水平定向钻进技术是一种扰动较小的施工方法，管道维护费用较小同时可以缩短工期，是目前非开挖技术中成本最低、施工效率最高的施工方法。 采用水平定向钻机进行管道施工，一般可分成两个阶段：第一阶段是根据设计曲线尽可能精确的钻一个导向孔;第二阶段就是将导向孔进行扩孔，并将管材沿着扩大了的导向孔拖回到导向孔中，从而完成管线的穿越工作。
（1）导向孔
在钻机施工前应先对穿越路径进行查勘，以查明穿越路径中的障碍一起其他管线，并在施工中尽量避让或者避免对其他管线设施产生损害。根据穿越途中的地质情况，合理选择钻机钻头、导向板或者地下泥浆马达，开启泥浆泵对准入土点进行钻机钻进。在钻机的推力作用下驱动钻头旋转或者使用泥浆马达驱动钻头旋转进行底层切削，不断前进。每钻完一根钻杆时应对钻头的实际位置进行测量，并及时校正钻头的前进方向，确保钻完的导向孔曲线能够满足设计要求。如此反复，直至钻头能在预定位置出土，完成导向孔曲线的钻孔作业。
在钻孔施工中，一般采用无线电传感仪进行测控导向，发射单元安装在钻头内，能够不断的发出电磁波。接收单元则位于机械操作员或者导向员处，接收机能够检测到钻头的深度、倾角、水平位置、钻头板温度、角度等参数，并通过这些参数来指导操作者操作钻机。
（2）预扩孔与回拖管线
在燃气管道工程施工中，如果使用的是小型钻机，在管道直径大于200mm时，一般要进行预扩孔;若是使用大型钻机，在产品管材的直径超过350mm时，也要进行预扩孔。预扩孔的次数和直径，应根据钻机的具体型号和当地地质条件确定。回拖管线时，应先将管线和扩孔工具连接好，然后才能够开始回拖作业。由钻机转盘驱动钻杆旋转后退，进行扩孔回拖。其中管线在回拖时是不需旋转的，并且由于扩孔中充满泥浆，管线在扩好的孔中处于悬浮状态，孔洞与管壁的四周有泥浆润滑，这样不仅降低了回拖阻力，还保护了管线防腐层，通过钻机的多次预扩孔，最终形成的孔直径一般要超过管线直径200mm，因此不会对防腐层造成损伤。
在钻导向孔阶段，成孔直径往往小于回拖管线的直径。为使成孔直径能够达到回拖管线直径1.3～1.5倍，应使用扩孔器由出土点向入土点将导向孔扩至需要的直径。在导向孔完成预扩孔并符合回拖要求后，应将扩孔器、钻杆、回拖管节以及安装管线依次连接好，自出土点开始，边扩孔边将管道回拖至入土点。
通常来说，定向钻进技术适用于均质地层的施工，在遇到含砂、卵石的地质时，在成孔和导向方面都会存在问题。因此需对砂土、卵石等地质作特殊处理，或者采用全地层钻机解决这个问题。
四、结束语
总之，非开挖技术是地下管线敷设工程施工的必然发展趋势，其所具有的技术优越性是开挖技术所不可比拟的。在燃气工程的管线铺设中，采用非开挖施工铺设的钢管具有足够的强度、韧性、良好的焊接性能和抗腐蚀能力，且更能达到到安全、经济、高效的施工效果，因而值得大力推广应用。
参考文献：
[1]朱王义.非开挖技术的研究进展[J].施工工程，2010.
[2]杨振兴.非开挖技术在市政工程中的应用[J].企业科技与发展.2011.
[3]王玉明，林武星.非开挖技术在市政给排水管道施工中的应用[J].中华民居，2010.
【关键词】 非开发技术;燃气工程;应用
引言：
非开挖技术是指在不挖地面沟槽的情况下，利用方法手段，借助各项钻掘设备，铺设或修复地下电线、管道等公共设施的技术。非开挖技术存在历史悠久，它是地下施工的一次技术革命，具有独特的优势，并受到业内人士的重视与认可。
一、非开挖技术的特点分析
在我国，非开挖技术的应用开始的相对较晚，但其发展却是极为迅速的。到目前为止，我国的非开挖技术已经相对较为成熟，并且在很多工程施工中也得到了有效良好的应用效果。作为一种特殊的先进管道铺设施工技术，非开挖技术具有一些开挖技术所不具备的特点和优势。
首先，非开挖技术能够在穿越公路、铁路、建筑物、古文化遗址等地方时不破坏地表物体，很好的保护了地面环境，并且也不会影响到地面的正常运行秩序。其次，非开挖技术的应用中并没有对铺设管道的掩埋土层进行破坏或二次施工，这就避免了管道的节点处因段差而产生的变形现象，提高了管道的施工质量，延长了管道的使用寿命。第三，使用非开挖技术避免了对农田房屋的破坏，因而省去了大量的征地拆迁费用，缩小了管线铺设的长度，节省了工程成本，经济效益显著。
二、非开挖设备的组成
导航系统：用于在钻进过程中对钻头进行定位，以确定钻头的倾斜角度和钻进方向。由发射器、接收器、控制台、摇控显示器、电源等组成。包含有软件系统的导航部分，不仅能绘制施工图，还能对工程进行评价、分析、实时记录设备运行数据、打印施工资料等。目前雷达导航的非开挖高端技术在国内已有采用，计算机导航技术已被普遍使用。
主机由发动机、液压系统、机载泥浆泵、动力钳、钻桿及其装卸系统等执行机构组成。它用于提供钻进、回旋的动力以及对钻进的控制。目前，国产的非开挖机在钻头100r/min的转速下，扭矩已达15～20kNm。
钻具由钻头、回扩钻头、钻杆等组成。不同的施工需要和不同的地质要选用不同的钻头。非开挖工程使用的钻杆与地质勘探的钻杆有所区别，有很大的弹性、韧性和抗扭强度、耐磨损。钻具在航道钻通以后，还要对通道回扩和牵引管线，使管线便于穿过。
泥浆搅拌系统可增加钻头的润滑作用，降低钻进阻力和钻头的工作温度，提高管壁的强度等。泥浆还减小钻头磨损、软化地层、易于钻进以及利用泥浆的的流动性和粘结力使钻孔产生的岩粒、砂粒处于悬浮状态，以利于护壁和清孔，由泥浆罐和高压输送泵及高压连接管构成。具有不破坏环境、不影响交通、施工精度高、施工安全性好、周期性短、成本低、社会经济效益显著等优点。
三、非开挖技术在燃气管道施工中的应用
1.顶管施工技术
当管道直径大于700mm，管线为直线铺设、管材为混凝土管且地质条件为粘性土时，大多采用顶管法施工。顶管施工技术常采用密封机械式顶管施工方法进行作业，其中机械式顶管施工又可分为土压平衡式和泥水平衡式两种常用的施工方法。顶管施工常采用钢管、混凝土管和玻璃钢夹砂管等管材，其中采用在顶管施工中采用钢筋混凝土管的技术最为成熟。
（1）顶管施工的特点及不足
顶管施工具有以下特点：管道施工完成后适应变形的能力较强;管道中拼装工作量较小;施工管道的管径适应性较强;施工速度相对较快;顶管施工风险较小。顶管施工的不足之处在于要求工作井深度相对较深、管线的曲率半径要求也较大、在遇到中继站异常时需要全气压顶进。
（2）顶管施工的基本工作原理
顶管施工时应先在管道一端挖好工作坑，并在坑内安装导轨，一般将导轨安置在混凝土基础或者木基础上，并将管筒安置在导轨上。同时，做好顶管的施工测量工作，控制好管底坡度和高程以及管道顶进的中线方向。施工时，以一口已经施工完成的工作井为出发点，使用液压千斤顶为顶进提供水平推力，将预制钢筋混凝土管一节节的随着工具管从工作预留的洞口中向着土层推进，同时不断的将管内泥土持续挖出。如此往复直至工具管顶进到前方已经预先完工的接收井。
管节在顶进时，必须对顶进管段中线的方位及高程严格控制，否则很容易出现偏差。顶管高程的控制可采用激光准直仪，也可利用水准仪及顶管前端设立的十字架。每次测量时，若十字架在管前端的相对位置不变，水准仪的高程也固定不变，只需测出十字架焦点偏离的垂直距离，即可确定顶管的高程偏差。顶管的方位偏差可采用中线垂球法测定，即从工作坑内燃气管道中心线上的两点吊设垂球线，若管前端通过中心点的垂球线和这两条垂球线在一条直线上，则顶管方位无偏差。
顶管偏差时逐渐累积起来的，偏差越大，校正越困难，因此在顶管过程中应勤校测，发现偏差及时校正。校正时可采用土洞形状纠偏，也可利用小千斤顶安装在管前端进行强力顶推。
如果是在长距离复杂地段采用顶进法施工还要采取一系列分辅助措施，例如采用气压顶进、激光纠偏、中继站设置、泥浆套润滑等措施。采用触变泥浆可减少顶管阻力，在松散的土层中顶进，触变泥浆还具有对管外壁土层加固，减少土拱坍塌的作用。
顶管施工中工作井的设置应充分考虑管道沿线的地质条件，并在满足顶管顶长的要求下，尽量减少打设工作井的数量。工作井应尽量设置在顶管中部，使得工作井施工时能够向左和向右两个方向同时顶管。工作井一般采用现浇钢筋混凝土结构，使用沉井法或者逆作法施工。接收井则一般应设置在顶管的端部，井的大小应能满足接收顶管机头的需要。接收井与工作井同样采用现浇钢筋混凝土结构，使用沉井法或者逆作法施工。当顶管长度超过76米时，应设通风设施，防止缺氧。
2.水平定向钻进施工技术
水平定向钻进施工技术适用于管道直径小于700mm，管线为直线或曲线，采用钢管、PVC以及PE作为管材，地质条件为粘性土的管道施工。水平定向钻进技术是一种扰动较小的施工方法，管道维护费用较小同时可以缩短工期，是目前非开挖技术中成本最低、施工效率最高的施工方法。 采用水平定向钻机进行管道施工，一般可分成两个阶段：第一阶段是根据设计曲线尽可能精确的钻一个导向孔;第二阶段就是将导向孔进行扩孔，并将管材沿着扩大了的导向孔拖回到导向孔中，从而完成管线的穿越工作。
（1）导向孔
在钻机施工前应先对穿越路径进行查勘，以查明穿越路径中的障碍一起其他管线，并在施工中尽量避让或者避免对其他管线设施产生损害。根据穿越途中的地质情况，合理选择钻机钻头、导向板或者地下泥浆马达，开启泥浆泵对准入土点进行钻机钻进。在钻机的推力作用下驱动钻头旋转或者使用泥浆马达驱动钻头旋转进行底层切削，不断前进。每钻完一根钻杆时应对钻头的实际位置进行测量，并及时校正钻头的前进方向，确保钻完的导向孔曲线能够满足设计要求。如此反复，直至钻头能在预定位置出土，完成导向孔曲线的钻孔作业。
在钻孔施工中，一般采用无线电传感仪进行测控导向，发射单元安装在钻头内，能够不断的发出电磁波。接收单元则位于机械操作员或者导向员处，接收机能够检测到钻头的深度、倾角、水平位置、钻头板温度、角度等参数，并通过这些参数来指导操作者操作钻机。
（2）预扩孔与回拖管线
在燃气管道工程施工中，如果使用的是小型钻机，在管道直径大于200mm时，一般要进行预扩孔;若是使用大型钻机，在产品管材的直径超过350mm时，也要进行预扩孔。预扩孔的次数和直径，应根据钻机的具体型号和当地地质条件确定。回拖管线时，应先将管线和扩孔工具连接好，然后才能够开始回拖作业。由钻机转盘驱动钻杆旋转后退，进行扩孔回拖。其中管线在回拖时是不需旋转的，并且由于扩孔中充满泥浆，管线在扩好的孔中处于悬浮状态，孔洞与管壁的四周有泥浆润滑，这样不仅降低了回拖阻力，还保护了管线防腐层，通过钻机的多次预扩孔，最终形成的孔直径一般要超过管线直径200mm，因此不会对防腐层造成损伤。
在钻导向孔阶段，成孔直径往往小于回拖管线的直径。为使成孔直径能够达到回拖管线直径1.3～1.5倍，应使用扩孔器由出土点向入土点将导向孔扩至需要的直径。在导向孔完成预扩孔并符合回拖要求后，应将扩孔器、钻杆、回拖管节以及安装管线依次连接好，自出土点开始，边扩孔边将管道回拖至入土点。
通常来说，定向钻进技术适用于均质地层的施工，在遇到含砂、卵石的地质时，在成孔和导向方面都会存在问题。因此需对砂土、卵石等地质作特殊处理，或者采用全地层钻机解决这个问题。
四、结束语
总之，非开挖技术是地下管线敷设工程施工的必然发展趋势，其所具有的技术优越性是开挖技术所不可比拟的。在燃气工程的管线铺设中，采用非开挖施工铺设的钢管具有足够的强度、韧性、良好的焊接性能和抗腐蚀能力，且更能达到到安全、经济、高效的施工效果，因而值得大力推广应用。
参考文献：
[1]朱王义.非开挖技术的研究进展[J].施工工程，2010.
[2]杨振兴.非开挖技术在市政工程中的应用[J].企业科技与发展.2011.
[3]王玉明，林武星.非开挖技术在市政给排水管道施工中的应用[J].中华民居，2010.