一、非開挖技術(shù)概述
　　　 我國非開挖管線工程技術(shù)的應(yīng)用起步較晚,發(fā)展大致可分為三個階段:第一階段為70年代末至80年代中期的初級階段,工程具有應(yīng)急特征,技術(shù)水平不高;第二階段為80年代中期至90年代中期的中期階段,其特點是需求量大增,以引進(jìn)國外技術(shù)與裝備為主,非開挖技術(shù)發(fā)展較快;第三階段為自90年中期開始的近期階段,此階段的特征是,在引進(jìn)國外非開挖技術(shù)和裝備的同時,我國開始自行開發(fā)研制非開挖技術(shù)和裝備,并取得了一些突破性的成果,扼止了設(shè)備的大宗引進(jìn)勢頭,同時也涌現(xiàn)了一批專門或兼營非開挖技術(shù)的施工公司,開始進(jìn)入了關(guān)鍵的創(chuàng)業(yè)期,具有我國特色的非開挖技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展如日中天。按施工原理不同,非開挖埋管技術(shù)可分為定向鉆施工法,頂管施工法和盾構(gòu)施工法三種。
　　　 1、定向鉆施工法
　　　 定向鉆施工法是采用回轉(zhuǎn)切削,水射流式擠壓方式成孔,在地面接收鉆頭附近發(fā)出的電磁信號來實現(xiàn)鉆孔軌跡控制,即人工用手持儀器來隨鉆導(dǎo)向的鉆進(jìn)方法。該方法成孔后采用拉管方式來鋪設(shè)管線，主要用來鋪設(shè)小直徑管線,即鋪設(shè)直徑小于500mm的各類管線(鋼管、混凝土管、塑料管)。與另外兩種埋管技術(shù)相比,具有自由調(diào)節(jié)方向,遇障礙報警,繞向避開障礙的特別功能。
　　　 2、頂管施工法
　　　 頂管施工法是用頂管機(jī)體前方刀盤邊切削土體,邊由后部頂進(jìn)裝置將頂管機(jī)連同頂進(jìn)管一起沿著設(shè)計路線向前推進(jìn)的埋管方法。被切削的殘土,由水力或土砂壓送裝置送至地面運(yùn)走,前者稱為泥水式頂管,后者稱為土壓式頂管。該方法適于中小口徑管線鋪設(shè),即鋼筋混凝土管徑從φ200至3000mm,鋼管小于φ3500mm的管道鋪設(shè)。頂進(jìn)路線宜平緩,曲線半徑不宜過小。
　　　 3、盾構(gòu)施工法
　　　 盾構(gòu)施工法頂進(jìn)機(jī)理與頂管施工法相同。盾構(gòu)法和頂管施工法的區(qū)別在于,前者采用管片結(jié)構(gòu)組合,后者用管材,將整個管段向前推進(jìn)。盾構(gòu)法多用于地鐵和隧道工程,管徑宜大于4米。
與傳統(tǒng)的開挖施工技術(shù)相比,非開挖施工技術(shù)的主要優(yōu)點是:
　　　 1)具有顯著的社會效益。施工時不影響交通、不破壞環(huán)境(綠地、植被、樹木)、不干擾工廠、商店醫(yī)院、學(xué)校和居民的正常生活與工作秩序。
　　　 2)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。在相同情況下,非開挖施工的綜合成本(直接成本+間接成本)均低于開挖法施工,而且管徑和埋深越大時越明顯。部分非開挖施工方法的直接成本甚至低于開挖法施工。
　　　 3)施工速度快。由于輔助工程(如槽壁支護(hù)、回填等)少,施工速度大大快于開挖施工。
　　　 4)可用于傳統(tǒng)的開挖施工法無法施工或不允許進(jìn)行開挖施工的場合,如穿越大型河流、湖泊、交通干線、建筑物等。
　　　 隨著非開挖鋪設(shè)技術(shù)在我國全面推廣，非開挖已成為衡量一個國家地下管線施工科技含量高低的重要標(biāo)志之一。與發(fā)達(dá)國家相比，我國"非開挖技術(shù)"的運(yùn)用，起步晚，差距大。但近幾年來，由于政府主管部門的重視，隨著國外先進(jìn)技術(shù)和裝備的不斷引進(jìn)，我國在這一領(lǐng)域也有了很大發(fā)展。
　　　 二、非開挖技術(shù)排水管道鋪設(shè)技術(shù)
　　　 1、頂管法
　　　 頂管施工法是最早用在排水工程施工中的一種非開挖施工方法,起源于美國。最初,頂管施工法主要用于跨越孔施工時頂進(jìn)鋼套管,隨著技術(shù)的改進(jìn),頂管法也可用于無套管情況下頂進(jìn)永久性的公用管道,主要是重力管道。
　　　 頂管施工的基本流程如下:頂管施工先在管道設(shè)計路線上施工一定數(shù)量的小基坑作為頂管工作井,作為一段頂管的起點與終點,工作井的一面或兩面?zhèn)缺谠O(shè)有圓孔作為預(yù)制管節(jié)的出口和進(jìn)口。頂管出口孔壁對面?zhèn)葔槌袎罕?其上安裝液壓千斤頂和承壓墊板。頂管施工就是借助于管頂油缸以及中繼間的頂進(jìn)力,把工具管或頂管掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過土層一直頂進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起。與此同時,把緊隨在工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩個工作坑之間。一個完整的頂管施工主要包括以下幾個部分:工作坑和接受坑;頂管掘進(jìn)機(jī);主裝置中繼間;頂鐵;基坑導(dǎo)軌;后座墻;頂進(jìn)用管;輸土裝置;地面起吊設(shè)備;測量和校正系統(tǒng);注漿系統(tǒng);供電和照明系統(tǒng);通風(fēng)和換氣系統(tǒng);輔助施工。（如圖所示）

圖1頂管施工示意圖
　　　 2、導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)
　　　 采用方向可控和以水射流破土為主的鉆進(jìn)技術(shù),使用地表放置的鉆機(jī),按設(shè)計軌跡鉆一個導(dǎo)孔,然后在擴(kuò)孔和回拉的同時鋪入管線。根據(jù)鉆機(jī)能力、鋪管直徑和地層條件,也可先進(jìn)行一次或兩次擴(kuò)孔后再拉管。采用帶斜面的鉆頭,通過對其回轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制,進(jìn)行鉆孔方向的調(diào)控。鉆頭的定位和導(dǎo)航通過采用手持式儀器測量鉆頭附近探頭發(fā)出的電磁信號來實現(xiàn)。導(dǎo)向鉆進(jìn)主要用于小口徑管線的施工,適用管徑50-350mm。施工長度20-400m。適用管材:鋼管、塑料管。本方法不適用于砂層和礫石且深度受到限制。（如圖所示）

　　　 圖2鉆孔鋪管示意圖
　　　 3、舊管道改造鋪設(shè)技術(shù)
　　　 傳統(tǒng)的改造方法是開挖敷設(shè)一條新的管道(舊管道報廢),但由于這些超齡管大都敷設(shè)在人口稠密、商業(yè)繁榮的市區(qū),雨、污水管道的周邊充塞著煤氣、熱力、電力、通訊電纜等其他市政管道和設(shè)施,因此改造工程的實施存在著相當(dāng)?shù)碾y度?！≡粨Q管法是一種以欲更換的舊管道為導(dǎo)向,將其切碎或壓碎,同步將新管道拉入或推入的換管技術(shù)。該技術(shù)用于原位更換同直徑或加大直徑的管道,可用來更換PE(聚乙烯)、Pvc、鑄鐵、水泥、陶土等管道。該方法根據(jù)破碎舊管及新管置入方式不同,可再分成:①爆管法:氣動錘在絞車鋼繩的牽引下,沖擊破碎舊管并同時拉入新管;②吃管法:微型隧道設(shè)備掘進(jìn)破碎舊管并鋪入新管。
　　　 4、非開挖拉管管理施工技術(shù)
　　　 非開挖拉管技術(shù)的準(zhǔn)備包括兩部分：一是地質(zhì)勘測，對施工現(xiàn)場的地下結(jié)構(gòu)詳細(xì)勘測，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)設(shè)計管道的路徑、直徑、擴(kuò)孔次數(shù)、回擴(kuò)器型號等；二是機(jī)械設(shè)備，將水平鉆井機(jī)運(yùn)輸至現(xiàn)場，并安裝在合理的位置固定支撐。拉管施工技術(shù)主要有：①導(dǎo)向孔軌跡的設(shè)計如圖1②回拉力的計算及定向鉆機(jī)的選擇；③管材的選用；④泥漿的配制;⑤導(dǎo)向孔的施工。

　　　 圖3 鋪設(shè)HDPE管的導(dǎo)向孔軌跡示意圖
　　　 5、非開挖修理技術(shù)
　　　 管道的非開挖修復(fù)一般分為點狀修復(fù)和線狀修復(fù)。點狀修復(fù)即對管線中已損壞的某一部分進(jìn)行修復(fù)施工的技術(shù),又稱部分修復(fù)技術(shù);線狀修復(fù)技術(shù)即對檢查井之間的整段管進(jìn)行修復(fù)的技術(shù)。現(xiàn)分別對這兩種修理技術(shù)進(jìn)行介紹:①非開挖點狀修理技術(shù)。有許多損壞管道的使用年限還不到10年,