摘要本文首先介绍了非开挖技术的发展历史，然后详细介绍了定向钻进铺管技术、顶管铺管技术的施工原理和相关内容，简单介绍了盾构法、冲击矛法、夯管法、螺旋钻进法和微型隧道法的铺管施工技术。最后介绍了非开挖技术在地下管道的修复方面的施工技术。关键词：非开挖技术，定向钻进，顶管法，管道修复技术目录第一章 非开挖技术概述11.1非开挖技术简介11.2 非开挖技术的发展历程11.3非开挖技术的主要优势21.4非开挖技术的应用领域21.5非开挖技术的构成分类3第二章 主要的非开挖施工技术42.1定（导）向钻进铺管技术42.1.1地层勘察、地下建（构筑物）及地下管线探测52.1.2钻进轨迹的规划与设计52.1.3钻机的选择和配制钻液52.1.4钻导向孔62.1.5回拉扩孔72.1.6铺管和管端处理72.1.7水平定向钻技术上的瓶颈72.2顶管铺管法82.2.1顶管施工的分类92.2.2顶管法的施工原理92.2.3顶管施工的主要工序102.2.4几种顶管机的平衡原理102.2.5顶管法施工对管型的要求102.5.6顶管施工中影响顶力的几个关键因素112.2.7顶管质量技术保证措施122.2.8顶管法与盾构法的不同122.3其他铺管施工方法132.3.1盾构铺管法132.3.2冲击矛铺管法132.3.3夯管锤铺管技术142.3.4螺旋钻进铺管152.3.5微型隧道152.4管道的修复技术172.4.1翻转内衬修复技术172.4.2牵引法修复技术182.4.3 缠绕法修复技术182.4.4内衬HDPE管法修复技术192.4.5喷涂法修复技术192.4.6碎（裂）管法修复技术20第三章 非开挖技术的展望21参考文献22第一章 非开挖技术概述1.1非开挖技术简介非开挖技术是指以最少的开挖量或不开挖的条件下铺设、更换或修复各种地下管线的一种施工新技术, 已被联合国环境保护署认定为环境友好的施工新技术。它可广泛用于穿越高速公路、铁路、建筑物、河流、湖泊, 以及在市区、古迹保护区、农作物或植被保护区等进行污水、自来水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等地下管线的施工。此外, 非开挖技术还可用于降水工程、隧道工程、基础工程以及环境治理工程等领域。尽管非开挖施工技术在国外已有百余年历史,但是大规模应用始于20世纪80年代, 先从几个发达国家开始, 继而推向世界各国。在欧洲, 由于城市建设历史悠久, 城市地下管网腐蚀和破损严重, 因此非开挖管道更换和修复技术使用得最早、也最广。在日本, 为了满足污水管道施工的需要, 首先开发了小口径顶管施工(微型隧道)技术。在美国, 在油气管道和通讯电缆施工的驱动下, 水平定向(导向)钻进技术得以快速发展。据不完全统计, 目前在发达国家中, 非开挖设备制造商和材料供应商达400多家, 工程承包商达4000余家, 各种非开挖施工方法达百余种。近年来，随着我国经济建设的快速发展，现代非开挖技术在我国得到日益广泛的应用。目前，加速发展我国的非开挖技术产业的要求呼声日趋高涨，中国非开挖技术协会近来多次要求国内从事技术部门来研究非开挖技术领域的科学理论，尽快地为我国在这一技术领域赶超国外先进水平提供科学依据，使我国非开挖工程技术处于接近或达到国际先进水平。事实上，现在我国经济处于高速发展阶段,用非开挖技术开挖各种工程的增长速度极快，但我国人均管道的占有量远低于西方发达国家，据1998 年的数据，我国自来水和下水道的人均占有量仅分别为0.18m/ 人和0.1m/ 人,而欧洲地区人均拥有的上、下水道则为12m/ 人。 分别是我国人均值的66.6 倍和120 倍。而城市各类管网的地下化和城市交通、通讯的立体化是未来城市建设的重要发展方向。1.2 非开挖技术的发展历程非开挖技术自60年代初开始在西方发达国家兴起，现已成为一项政府支持、社会提倡、企业参与的新技术。开挖技术是管道施工技术的一次革命。19001960年早期非开挖技术的应用。（1）尤其是二战后，美国、欧洲、日本等国的重建；（2）用于穿越铁路、公路、河流等短距离施工；（3）回转钻进（水平湿钻）、水平螺旋钻进（水平干钻）、人工顶管。19601985年现代非开挖技术的兴起和发展（1）生活水平的提高、交通的发展、传统施工方法成本的提高；（2）开发了各种非开挖铺设、更换和修复的方法和设备、奠定了现代非开挖技术的基础。1985现在现代非开挖技术的大规模应用（1）非开挖方法和设备的完善，交通、环保、法律意识的增加，成本降低、政府支持；（2）形成新的产业：设备制造商（约100家）、材料供应商（约400家）、工程承包商（6000-8000多家）、咨询公司、科研院所。 我国非开挖技术的使用与发展，大体可分为两个阶段:19531985年是第一阶段，是传统非开挖技术阶段，1985后为第二阶段，为现代非开挖技术阶段。与国际非开挖协会成立一致。我国最早使用的非开挖方法是顶管法，1953年在北京首次使用，以后逐渐推广，并仍在使用。从80年代开始，水平钻机和螺旋钻机开始出现，这类设备方向不可控，钻机能力小，铺设管道直径一般在300mm以内，铺管长度在50m内。1985年开始现代非开挖技术进人中国，首先发展了顶管技术，引人了中继间顶管技术、触变泥浆技术、自动测斜纠偏技术以及土压平衡和水压平衡技术，顶管直径可达3m，一次顶进长度达上千米，并且成功运用于水下施工。微型隧道方面，引进了日本ISEKI公司的Unclemole , TTC600等掘进机械。用水平钻机RB-5穿越黄河，1995年从美国Augers公司引进DD -60/R2钻机，成功穿越汉江、海河。1994年引进了美国Vermeer公司的D-10型导向钻机，完成了导向钻进铺管。气动冲击矛方面，我国吉林大学自行研制了KCM-130等可控冲击矛。很明显，我国在非开挖技术方面存在比较明显的差距，一方面是国内技术力量比较薄弱，另一方面就是市政管理部门的监管力度，1996年10月1日发布实施的我国城市道路管理条例中明确规定:“新修道路5年不准挖，修复道路3年不准挖”，这也表明我们政府对市政工程施工技术要求的提高。可以预见，非开挖铺管技术必然在未来的市政工程中得到更加广泛利用，并大力发展。1.3非开挖技术的主要优势现代非开挖地下管线施工技术，是近年来发展起来的一项高新技术，是钻探工程技术结合工程物探、计算机技术、岩土工程技术及新材料等技术的一项重要延伸。非开挖技术在国外已广泛使用，在国内也逐渐普及。与其它技术相比，非开挖技术起步较晚。但是在最近20多年中，非开挖技术无论在理论上，还是在施工工艺方面，都有了突飞猛进的发展。非开挖技术是极为重要的一种铺设管道的工程手段，采用非开挖技术铺设管道具有若干得天独厚的优势。与传统的开挖施工相比，非开挖施工技术的主要优势有以下几点：（1）在管线施工时无需对路面和地表“开膛破肚”，解决了长期以来困扰城市地下管线建设工程的难题：阻断交通、破坏环境、影响商店、医院、学校和居民的正常生活和工作秩序。（2）不开挖地面就能穿越公路、铁路、河流，甚至能在建筑物底下穿过，是一种安全有效的施工技术。（3）非开挖技术不开挖地面，故而被铺设管道的上部土层未经扰动，管道的管节端不易产生段差变形，其管道寿命亦大于开挖法埋管。 （4）采用房下非开挖技术能节约一大笔征地拆迁费用，减少动迁用房，缩短管线长度，有很大经济和社会效益。1.4非开挖技术的应用领域非开挖施工技术主要应用于以下几个方面：（1）地下管线施工：各类管线（自来水、污水、雨水、石油、 天然气等管道， 以及通讯、动力和信号等电缆线）的铺设、更换、 修复；（2）管棚支护：地下人行过道、地铁、地下车库等工程的结构性支护；（3）环境治理：在受污染的地下水和地层中设置水平环境治理井；（4）其它：基础工程（钢管桩、微桩、土钉）、边坡、路基、大坝等 工程（排渗孔、降水孔和注浆孔等）、以及降排水、地热 井施工、瓦斯的排放和煤层气开发等。1.5非开挖技术的构成分类非开挖技术可分为三大类：铺设新管线、修复置换旧管线、探测原有管网。（1）铺设新管线施工技术：导向钻进铺管法、定向钻进铺管法、气动矛铺管法、夯管锤铺管法、螺旋钻进铺管法、推挤顶进铺管法、微型隧道铺管法、盾构法和顶管法。（2）修复旧管线施工技术：原位固化法、原位换管法、滑动内插法、变形再生法、局部修复法。（3）探测地下管网：地下管线探测仪（非金属管道探测仪、金属管道探测仪、塑料管道探测仪、电力电信缆线探测仪和井盖探测仪等）、供水管网监测仪（流量水压记录仪、漏区诊断仪、漏点定位仪等）、电信线路故障定位仪、气体故障检测仪、管中摄影仪、探地雷达、声纳系列。第二章 主要的非开挖施工技术大口径的管道铺设的施工方法主要有盾构法和大直径顶管法；小口径的管道铺设的施工方法主要有：微型隧道法、水平螺旋钻进法、定（导）向钻进法、气动矛法、夯管法和顶杆法。2.1定（导）向钻进铺管技术水平定向钻施工是一种采用定向钻机和控向仪器，在预先确定的方向上通过导向钻进、扩孔、拉管等工艺过程实施管线敷设的非开挖施工方法。该方法是我国非开挖铺设地下管线施工方法中发展最快、技术最先进、设备最完善、应用最广泛的一种，在非开挖技术领域里占据着主导地位。由于其施工速度快、对周围环境影响小、可穿越地下障碍物和地面建造物等特点得到了广泛的应用。定向钻进是采用水射流或挤压的方式成孔。钻孔钻进由两种作用来控制，一是楔形钻头的偏压导向作用，另一个是高压水射流的偏心冲蚀作用。在地表接收钻头内探头发出的信号来实现钻孔轨迹的控制。定向钻进的施工原理大致和导向钻进相同，应该说定向钻进技术和导向钻进技术之间没有严格的界限。因小型定向钻进采用的钻孔轨迹测量、控制技术与大中型的不一样，因此国际上用的分类方法是将铺设小直径、较短管线的小型定向钻进称为导向钻进，而将大中型钻进称为定向钻进。非开挖定向钻进铺管技术主要适用于松散地层,可用来铺设直径 600 mm的各类管线,铺管长度可达400500 m。一般采用干式和湿式2种方法成孔。干式成孔采用挤压钻头、冲击锤和探头室组成；湿式成孔钻具由向压喷射钻头及探头室组成。定向钻进的基本原理：按预先设定的地下铺管轨迹钻一个小口径先导孔，随后在先导孔出口端的钻杆头部安装扩孔器回拉扩孔，当扩孔至尺寸要求后，在扩孔器的后端连接旋转接头、拉管头和管线，回拉铺设地下管线。技术特点：1）适用范围较广。该施工技术适用于粘土、粉土、砂土等各种土质；2）适用管材包括管径在DN40DN2000 的塑料管、PVC管、PE 管、HDPE 管、钢管、电缆、光缆等各种不同材质的工程管线；3）作业操作面小。只需挖有一定深度的作业坑就可以，钻孔过程在预先挖好的发射坑和接受坑之间进行；4）施工设备的穿越精度高，可满足管道工程的控制要求；5）在施工过程中降低了对地貌和环境的破坏。它的优势是可以灵活处理施工中遇到的地层复杂情况。在导向或扩孔过程中如遇到大块石，或其他障碍物，不能形成一条合格的孔道时，可以再换一个位置另打一条，不会造成管材的损失。它的局限就是对施工场地有一定要求，所铺设管道的两端都必须有足够长的空地，如果有一端靠近建筑物，没有开挖下管坑的场地，就不能单独运用定向钻进完成铺管。水