城市非開挖技術在世界上已經經歷了100年的歷史,而在中國卻處于一種起步應用階段。隨著城市經濟的不斷發展,非開挖技術越來越顯示其優越性,并廣泛地被人們認識和接受。我國很多大中城市均都采用此技術,發揮了非開挖技術的獨特作用。本文對非開挖技術在城市建設中的作用及其技術應用作簡要闡述,以推廣此項技術的應用。
一、非開挖技術的發展歷史及其定義
城市建設中,地下的通訊、電力、燃氣、交通信號、石油等管線的鋪設,通常采用傳統的人工和機械開挖技術,這種傳統的方法適用于不發展的區域,其技術含量低,在市區施工中對地面上的物景產生損壞,對地下的管網產生威脅,且近50年來開挖技術沒有多大改進。
1900年美國人采用頂管法成功地實現了非開挖鋪設管線的技術突破。非開挖技術經歷60年的發展,先后只發明了螺旋鉆進法和沖擊矛法技術。 1970年美國加洲人率先使用“水平導向鉆進法”穿過河流鋪設第一條采用此技術的管道,成為創立“水平導向鉆進法”的第一人。由于他經常到全美各地推廣此技術。因此,“水平導向鉆進法”成為非開挖施工所普遍采用的施工工藝。隨著非開挖技術的不斷成熟,人們又針對不同的管網情況,1980年發明了“脹管法 ”(爆管法),此技術逐步推行開來,特別是自來水行業運用較多。
非開挖技術,英文叫“Trenchless Technologies”(無開挖技術),非開挖技術就是指利用各種巖土鉆掘設備和技術手段,在地表不開挖溝槽的條件下,鋪設、更換或修復地下公用設施而能做到最小限度地擾民礙市。
二、非開挖技術的作用及其技術應用
非開挖鋪設更換管道技術以其獨特的優越性,已被人們逐步接受,特別是在大中城市,商業繁華地區普遍采用此項技術,我國香港特別行政區已運用很久。具體地說,非開挖技術有如下優點:
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?。ǘχ車锞暗膿p壞減少對周圍的商業環境影響少;
?。ㄈ┤昕墒┕?,施工安全、效率高;
?。ㄋ模┥鐣矢?,且綜合成本低,工時少。
人們通常采用的開溝更換管道的成本含開鑿路面、挖溝、運土費和倒土、回填運輸、壓實、重填水泥和瀝青、交通管制等高費用成本。尤其對商業和交通影響較大。例如,美國有個中國人開的商店,門前進行市政開挖鋪管施工,由于開挖的回填土堆積門前,影響了商店的生意營業額每況愈下,無法繼續,使之很快倒閉。
目前,世界各國主要城市均不再使用傳統開挖鋪管和換管施工技術,取而代之的是非開挖技術,特別是美國、英國等發達國家均不允許開挖城市路面,完全采取非開挖鋪換管道。非開挖行業為高新技術行業,通常所采用的幾項非開挖新技術有:水平定向鉆進法(H.D.D)、爆(裂)管法(Pipe Bursting)、微型隧道法(Microtunneling)、頂管法(Pipe Jacking)、螺旋鉆進法(Auger Boring)。國外運用上述非開挖技術進行城市鋪設或更換管道,使用者要向施工工藝發明者(組織)支付一定的專利技術使用費。同時,對使用者在使用過程中諸如泥漿回收等都有嚴格的規定。
水平定向鉆進法,施工長度為15-1800米,管徑25-1200毫米。主要應用于市政工程、管道設施、下水管道、壓力管道等的施工。
爆(裂)管法,又稱脹管法。主要應用于壓力管道的更換和下水道的更換。施工長度在100-900米,管道直徑70-1060毫米,爆管法施工工藝過程又分“固定裂管工藝”和“氣動工法”通常采用此工藝在距離地面1米-2米處,管徑在200-350毫米,要比開挖節約成本10%-50%;在距離地面 6米以下,管徑800毫米,要節約工程成本20%-25%。此工藝在西方國家普通采用。
微型隧道法,主要應用于下水道的安裝,施工長度為25-225米,管徑為250-3050毫米。
頂管法主要應用于大型下水道和壓力管道的安裝,施工長度可達490米,管徑在1060-3050毫米之間。
螺旋鉆南法主要應用于短距離的管道施工,施工長度在12-150米,管徑為200-1500毫米。
三、非開挖技術的應用實踐
武漢城建發展集團有限公司所屬武漢城發市政工程有限公司是專業從事非開挖工程的高新技術企業。1993年成立,公司率先在武漢市采用非開挖技術完成管線的鋪管任務。也是當時全國少數采用非開挖技術的企業之一。
幾年來,公司采用非開挖技術先后完成武漢市洪山廣場18孔通訊管線。湖北省委門前交通信號燈110米PE管、黃石市黃石大道40孔通訊管線、孝感市自來水管、南昌市孺子路4孔電力管道、武漢東西湖二支溝排水管道、萬科四季花城Φ426煤氣鋼管以及武漢市武青三干道10公里路段12000米電力、交管、路燈管線等鋪設任務500余項。到目前為止,完成各類非開挖施工產值4000多萬元,完成開挖鋪設管任務施工產值3000多萬元,工程優良率 100%。取得了良好的經濟效益和社會效益。公司正大力發展非開挖項目,業務已逐漸向湖北周邊地區輻射。