地下管道非开挖技术的最新应用

1.国外发展概况

新技术的开发与应用取决于工程需要和市场需求，非开挖技术也是一样，只是各国的发展状况并不一样。总的来讲，非开挖技术的发源地主要在以下三个国家——美国、日本和英国。1896年，美国首次施工顶管法，在铁路下顶进一根混凝土管。从那以后，顶管施工法被视为在铁路、公路下铺设管线的标准施工法，其应用遍及美国各地。20世纪60年代后，随着液压技术的发展和大型千斤顶的应用，顶管施工法获得迅速推广应用。

在日本，过去人们几乎与主要的污水系统无关。在20世纪60年代和70年代，日本建设部决定设法增加得到污水管道服务的居民数。由于交通拥挤、道路狭窄，使用开挖方法来施工污水管道极为困难，成本也极为高昂，因而促进了新型施工方法的开发与研制。在日本政府的支持下，公共部门、制造商、承包商和大学协力在顶管法的基础上开创了一个新型的小工艺——微型隧道法。大阪和东京的地层条件尤其适合于微型隧道法施工。工程设计人员将顶管用的工作井设在以后作为人井的位置，所有的操作均为遥控，没有人在工作面，这样便形成了微型隧道的特征。如今，大阪通常被视为微型隧道施工法的诞生地。

英国在20世纪60年代和70年代的需求与日本大不相同。它的污水管道服务设施齐全，但是许多污水管道和自来水管道均具有一百多年的历史，因而需要修复和更换这些管道的施工技术。首先的需求是要查明管道的内部状况，所以开发了闭路电视（Closed-Circuit Televi-sion，简称CCTV）摄像机以满足这一要求。软衬法和内衬法是这一时期在英国发明和开发的。在20世纪70年代和80年代，又进一步开发了用于污水管、自来水管、煤气管修复和更换用的许多修复方法。

各国由于地下管线的现状和地层条件的不同，所使用的方法也有所不同。例如，美国由于石油天然气和通信工业的发展，需要铺设大量的石油天然气输送管道和通信电缆，其中要穿越一些地表障碍物（如河流、铁路和高速公路等），因而定向钻进和导向钻进施工法的发展极为迅速，并得到广泛的应用；而在日本主要用微型隧道施工法铺设市内污水管道；英国主要的需求在于修复和更换由于年久而破损的现有管道，因而发明和开发了许多非开挖管线更换和修复的方法。

1986年ISTT在伦敦的成立和自1985年开始举办的国际非开挖会议极大地促进了非开挖施工技术的传播。目前，微型隧道法、定向钻进法和管道修复技术在世界各地被广泛用于铺设或修复污水管道、自来水管、煤气管以及动力电缆和通信电缆。

现代非开挖技术是20世纪70年代末在西方发达国家兴起并逐渐走向成熟的地下管线铺设、修复和更换的新技术，是地下管线施工的一项技术革命，它以独特的技术优势和广阔的市场前景得到世界各国的极大重视。如美国克林顿政府在1994年财政年度批准了为期7年、投资2.5亿美元的“先进的钻探和掘进技术国家计划”，非开挖技术被列入其中。

在国际非开挖技术协会的推动下，许多国家和地区相继成立了国家和地区性协会，而且还发展了很多个人成员。国际非开挖技术协会每年还举办1～2次国际性的技术交流会和设备展览会，至今大约举办了近20次。同时，为培养该领域的专业人才，先后有英国的曼彻斯特工业大学、美国的路易斯安纳理工大学、德国波鸿大学等设立了非开挖技术专业和研究机构，从而使非开挖技术成为企业参与、政府支持、社会关注的一个新的技术应用领域，使之在近十年获得了飞速发展，成为发达国家的一个新兴产业。(www.xing528.com)

2.国内发展概况

我国的非开挖技术发展起步相对较缓慢，非开挖技术于20世纪70年代从欧美国家传入我国，我国于1978年首次引进水平螺旋钻，1985年引进了首台采用水平定向钻进技术（Horizontal Directional Driuing，简称HDD）的钻机及冲击矛、夯管锤。随着我国城镇化规模和水平的提高，各类地下管道建设需求量日益增长，社会发展对非开挖技术提出了日益迫切的需要。自1990年以后，我国在引进国外先进技术的基础上，开始自主研发HDD钻机及冲击矛、夯管锤，并在市政工程中大力推广应用。近年来，随着导航定位准确度的不断提高、施工设备能力的逐渐增强以及管材业的高速发展，非开挖技术的应用也越来越广泛，铺管能力已由初期的单孔单管道、短距离小口径管道、单一钢管铺设发展到单孔多管道、长距离大口径管道、各种材质管道的铺设。在各种非开挖管道技术中，应用较多的有顶管、盾构等方法。近年来我国非开挖技术每年以超过40%的速度快速发展，可以部分满足国内日益增长的基础设施建设需要，并且在少量科技研发和个别种类产品上已居世界领先水平，非开挖水平定向钻机现已大量出口。但是，总体上我国与发达国家相比还存在不小的差距，一些非开挖设备和材料长期依赖进口；发达国家采用非开挖技术进行地下管道施工的工程量比例已超过18%，而我国的还不到5%，传统开挖施工技术仍占主导。因此，非开挖技术在客观需求的大力推动下获得迅速发展的同时，仍有必要冷静审视和分析影响非开挖技术发展的一些关键问题。

我国非开挖技术的发展大致可以分为三个阶段：

第一阶段在20世纪70年代末至80年代中期。由于在城市管线施工中，往往会遇到不允许开挖路面的特殊情况，如北京市的东西长安街就不允许开挖，从而促进了现代非开挖技术在我国的前期发展。由于具有应急特征，所以技术水平不高，一旦工程结束，研制的设备也束之高阁，根本形不成产业和市场。

第二阶段在20世纪80年代中期至90年代中期。随着改革开放的深入，我国经济建设进入持续快速发展期，城市基础设施建设投入力度明显加大，对非开挖技术的需求也日益增加，逐渐出现了从国外引进非开挖技术装备的高潮。如中国石油管道工程局以及各地市政公司、煤气公司等在10年中引进的非开挖技术装备就有近百台，引进高潮自然促进了非开挖技术在我国的发展。

第三阶段自20世纪90年代初开始，在引进国外技术和装备的同时，我国原地质矿产部等部委和系统开始自己开发研制非开挖技术和装备，并取得了一些可喜的成绩，遏止了设备的大宗引进，同时涌现了一批专门或兼营非开挖技术的施工公司。但是，由于起步较晚，我国非开挖技术和装备的发展、研制和应用与发达国家相比差距很大，据中国非开挖技术协会对30多家会员单位调查表明，1998年我国用非开挖技术施工铺管的工作量占全部工作量的0.2%，而非开挖技术在管道修理方面的应用几乎为零。