非开挖工程技术被广泛应用于穿越公路、铁路、建筑物、河流以及在闹市区、古迹保护区、农作物和环境保护区等不允许或不能开挖条件下进行煤气、电力、给排水管道、电讯、有线电视线路、天然气管道等的铺设、更修和修复。近20余年来,英、美、德、日等国的许多高等院校、研究机构、企业投入了大量的人力、物力研究开发相关的新技术新方法,取得了大量研究成果并逐步应用于工程实践中。由于该技术的综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影响交通、施工安全性好等优势,日益受到人们的青睐。目前,非开挖管线工程技术已在西方发达国家成为一项政府支持、社会提倡和企业参与的高新技术产业,成为城市现代化进程中的一项关键技术。
目前,全世界每年约有30万英里的地下设施需要新建(包括自来水管道、污水管道、燃气管道、通讯电缆等),总的资金投入大于350亿美元;仅美国需要修复的污水管道就有15亿米,总的工程造价为3300亿美元。美国20年的供水和排污管道工程量约为1万亿美元。我国每年需铺设的管线长度上水管5000km,下水管3000km,电讯管线26000km。此外,还有30000km的管道急需更新和修复(尚未计天然气管道和煤气管道)。日本每年施工下水管道17000km,其中10%用非开挖技术施工,北美现有水平定向钻进(HDD)钻机达1700台,用于施工各类地下管线。未来20年美国估算为更换旧管道(主要是污水管道)就要花费1万亿美元,现已有15万km管道用胀管法修复,可再用100年。我国香港地区计划在未来20年内每年用5亿港元进行修缮和更换管道。为此,中国工程院院士刘广志先生还特意在中国工程院院士建议中撰文“倡议推广非开挖铺设地下管线技术”。
据最新资料报道,我国2004年非开挖工程行业的总产值达到了48.3亿元人民币,比2003年增长了46.4%。
非开挖施工技术对于土木施工、环境保护、城市规划及建筑管理等领域都是值得研究的重要课题。和传统的开挖施工技术相比,非开挖工程技术的主要优点在于以下几个方面:
(1)对公共财产、环境和现有设施破坏程度小;
(2)对公众和交通干扰小;
(3)施工安全性好;
(4)能够满足用户要求,工程质量高;
(5)施工经济效果好。非开挖技术的施工周期一般较短,故可以取得较好的经济效果;
(6)适应条件广,在传统方法不适用或不允许使用的条件下(如穿越河流、高速公路、铁路、机场跑道、池塘、广场、绿化带等),采用非开挖工程技术可以快速、经济、安全地进行施工;
(7)在非开挖管道修复和更换施工中,利用原有管道路径,解决了导向和控制难题;
(8)需要工作场地和空间较小;
(9)在不开挖地表的情况下,可以进行管道扩容;
(10)采用现代非开挖工程技术可以高精度地控制地下管道/线的铺设方向、埋深,并可以绕过未曾发现的地下障碍物(如巨石和地下构筑物等);
(11)节省了大量的土方工程,不需要对路面或地表进行复原;
(12)施工周期短,工程成本低;
(13)环境效益好。传统的开槽埋管,是在地表挖沟,然后将管线放入沟中,最后进行土方回填,这种方式必然会使地表环境造成破坏,而不可能恢复至原来的模样;非开挖方法则不必破坏地表,可以经过精密的探测与检查进行铺设各种地下管线,避免了对地表不必要的损伤。
当然,非开挖工程技术也有其缺点,可以归纳如下:
(1)在施工之前,必须对地下构筑物和现有的地下管道进行认真的探测,在进行管道管道修复和更新时,也必须对原有管道进行检查和清洁;
(2)和开挖施工法相比,非开挖工程施工设备复杂、技术要求较高、一次性投资较大;
(3)非开挖工程施工的存在较大的风险。
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