城市地下管道非开挖施工技术PPT课件
非开挖施工技术非开挖施工技术主主 要要 内内 容容非开挖技术概述1非开挖施工技术2非开挖施工成本3非开挖技术进展4非开挖技术的定义非开挖技术的定义v 非开挖技术（英文为No-Dig 或Trenchless Technology）是指在地表无需挖槽或以最小开挖量的条件下进行各种地下管线的铺设、更换或修复的一种施工新技术。 它也包括一些有关的技术，例如：现场勘察、现有地下管线的探测和检测等。v 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。非开挖技术的发展历程非开挖技术的发展历程v 1900 - 1960 早期非开挖技术的应用 尤其是二战后，美国、欧洲、日本等国的重建 简单的方法，用于穿越铁路、公路、河流等短距离施工 回转钻进（水平湿钻）、水平螺旋钻进（水平干钻）、人工顶管v 1960 - 1985 现代非开挖技术的兴起和发展 生活水平的提高、交通的发展、传统施工方法成本的提高 替代的方法,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非开挖技术的发展历程非开挖技术的发展历程v 1985 - 现在 现代非开挖技术的大规模应用 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 首选的方法（比例在10%左右） 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、科研院所非开挖技术的应用领域非开挖技术的应用领域v 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v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v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v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 非开挖技术的优越性非开挖技术的优越性v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。v施工速度快、综合成本低，具有较好的经济效益和社会效益。在相同的条件下，非开挖施工法（铺设、更换和修复）的综合施工成本均低于开挖施工的成本，且当管径和埋深越大时越明显。国际非开挖技术协会国际非开挖技术协会International Society for International Society for TrenchlessTrenchless Technology Technology（ISTTISTT）v 1986年在英国成立 会 长：Dr Satoru Tohyama（日本） 副会长：Prof. Dietrich Stein（德国)、Menno Henneveld（澳大利亚) 名誉主席: E.W. Flaxman (英国) 主 席: Gert Fischer (丹麦)；副主席：Ray Sterling（美国）v 组织机构 理事会 Board of Directors 执行委员会 Executive Sub-Committee 秘书处 Secretariatv 主要活动 Activities 组织非开挖会议及展览会 No-Dig Conferences & Exhibitions 出版非开挖杂志 Publications 设立非开挖奖 No-Dig Awardv 会员Members 国家或地区性协会 28 个（覆盖35个国家和地区） 个人会员 4000多人（54个国家和地区） 公司会员 1200多家中国非开挖技术协会中国非开挖技术协会China Society for China Society for TrenchlessTrenchless Technology Technology （CSTTCSTT）v 1998年成立v 主要活动 Activities 组织非开挖会议及展览会 出版非开挖杂志 组织非开挖技术培训 v 会员Members 个人会员 87 人 公司会员 120 家http:/www.cstt.orghttp:/www.cstt.org非开挖施工技术非开挖施工技术v新管铺设 大口径（直径大于1米，可以进人） 隧道法 Tunnelling 人工开挖 钻爆法或新奥法NATM TBM法（岩层） 盾构法（土层） 顶管法 Pipe Jacking 气压平衡式 机械平衡式 土压平衡式（粘性土） 泥水平衡式（砂土层） 混合式非开挖施工技术非开挖施工技术v新管铺设 小口径（直径小于1米，可以进人） 小口径顶管法（微型隧道法） Microtunnelling 水平钻进法（水平湿钻）Horizontal Drilling 水平螺旋钻进法（水平干钻） Auger Boring 定向钻进 Directional Drilling 导向钻进法 Guide Boring 气动矛法 Impact Moling 夯管法 Pipe Ramming 顶杆法 Rod Pushing非开挖施工技术非开挖施工技术v 旧管更换 爆管法 Pipe Bursting 裂管法 Pipe Splitting 吃管法 Pipe Eatingv 旧管修复 传统的内衬法 Conventional Sliplining 改进的内衬法 Modified Sliplining 软衬法 Soft Lining or CIPP 缠绕法 Spiral Lining 喷涂法 Spray Lining 局部修复法 Local Repair 其它方法 Othersv 相关技术 现场勘察 Site Investigation 管线探测 Pipe Detection 管线检测 Survey 水平定向水平定向( (导向导向) )钻进法钻进法特点特点发展最快的非开挖技术，主要用于各类压力管道和电缆线的铺设HDDHDD长距离、大口径管线的铺设导向钻进导向钻进短距离、小口径管线的铺设水平定向水平定向( (导向导向) )钻进法钻进法导向钻进法：导向孔钻进导向钻进法：导向孔钻进导向钻进法：扩孔和回拉管导向钻进法：扩孔和回拉管导向钻进法导向钻进法四要素四要素v地层勘查v钻孔和扩孔头的选择v钻井液的选择v钻进也液排量导向钻进法导向钻进法导向钻进法导向钻进法定向定向( (导向导向) )钻进法优缺点钻进法优缺点v 优 点 对地表干扰少 施工速度快 可导向，施工精度较高（3 - 5）v 缺 点 施工前要探明地下管线分布，以防触电和损坏相邻管线。v 适用条件 管径为50 2000 mm； 管线长度一般可达50 - 1500 m； 管材为塑料管、钢管； 一般适用于各类地层，主要为松软的土层。导向钻进法导航仪器导向钻进法导航仪器地面穿透雷达图象系统地面穿透雷达图象系统GPiRGPiRv斯伦贝谢集团的一个部门斯伦贝谢的斯伦贝谢的3D3D地震技术地震技术v80年代，海洋地震中引入3D图象技术是海洋勘探技术的一次革命斯伦贝谢的斯伦贝谢的3D3D地震技术地震技术v使得“看”地下成为可能有可能是碳氢化合物层埋藏在沉积物下的古密西西比河床（海洋地震3D图片）从从3D3D地震图片到地下勘探地震图片到地下勘探v斯伦贝谢的研究人员在3D地震图片软件的基础上开发了“X线断层摄影术”技术。v这些用于石油勘探的软件被应用于地面穿透雷达图片GPiR工程中。vGPiR 技术集中了三项专有技术： 雷达获取数据 远红外信息定位地面穿透雷达地面穿透雷达2D2Dv 雷达在地表移动，放出磁波。这种波对其垂线下出现的物体很敏感。3D GPiR3D GPiRvGPiR使用一组并联的雷达记录，与能够生成地下物体三维图象的图象仪联接。3D3D图片的优点图片的优点vGPiR 技术可以探测出埋在地下的管子和结构，无论其为何种材质。垂直剖面图地下66cm深处水平剖面图83cm深处水平剖面图3D 3D 数据中提取的图象数据中提取的图象埋在地下的有轨电车铁轨管道井盖3D3D图片可以排除说明的不确定性图片可以排除说明的不确定性v3D 图片可以显示出形状特征（如长的、延续的、具有管线特征的）。v探测和识别地下的一切物体，比传统的2D技术更加有效。 同一物体的3种显示图例：雷达获得的2D资料3D 数据体经过处理的3D数据几何控制的信息定位几何控制的信息定位v由远红外参照，可以在几公里外精确到几厘米。使使3D3D图象块忠实复原图象块忠实复原计算机辅助雷达断层摄影系统计算机辅助雷达断层摄影系统（CART）v 数据的获取速度为500M/时 至 2KM/时。v 覆盖面2M宽。v 解析510cm.v 在多数地面，分析深度达23M。v 当日可出3D图片。GPiRGPiR的使用的使用GPiRGPiR数据的获取数据的获取v1名操作员负责疏导路上交通，清除位于测程区地面上的一切物体v1至2名现场工程师： 以CART系统获取数据 获取几何定位数据 连续控制数据的质量 对原始数据进行预处理然后传送到分析中心v在获取数据的同时控制数据的质量v立即获取原始数据 （每测量100M便可以观看或打印）其它网络 CART行程中的水管应用范围v管线 的连贯，vII。插入新管网的空地，vIII。绘制埋藏管网的3D CAD/SIG 地图。结果举例v这样的2D雷达图用来确定雷达信号穿透地面的深度和测绘质量电话线小口径顶管法（将微型隧道施工法）小口径顶管法（将微型隧道施工法）v施工精度最高的非开挖技术，主要用于重力管道的铺设v根据施工方式和出渣系统的不同可分为三种: 先导式小口径顶管法：先顶进先导管形成先导孔，随后扩大先导孔，同时顶进保护套管或永久管道。 螺旋式小口径顶管法：切削钻头钻进成孔，并由螺旋钻杆排出钻屑，同时顶进保护套管或永久管道。 泥浆式小口径顶管法：切削钻头钻进成孔，利用循环浆液排出钻屑，同时顶进保护套管或永久管道。钻进时，用水压、浆压或机械压力来平衡工作面的压力，维持工作面的稳定。 先导式小口径顶管法先导式小口径顶管法先导式小口径顶管法先导式小口径顶管法螺旋式小口径顶管法螺旋式小口径顶管法http:/www.cstt.org泥浆式小口径顶管法泥浆式小口径顶管法泥浆式小口径顶管法泥浆式小口径顶管法泥浆式小口径顶管法泥浆式小口径顶管法小口径顶管法优缺点小口径顶管法优缺点v 优 点 对地表的干扰（交通、噪声，振动）小 埋深大时施工成本比传统的方法低 管线的方向和坡度可精确控制（偏差在25 mm以内）v 缺 点 需对地层条件进行详细勘查，大卵砾石等障碍物会影响施工 设备投资大 对操作人员的技术和经验要求高 需开挖两个工作坑适用条件适用条件v管径1501000 mm（实际上可以更大）v管线长度可达300 m或更长，一般为50 150 mv管材可以是混凝土管、陶土管、玻璃钢管、铸铁管、钢管等v各种地层，包括含水地层，含卵砾石地层（最大卵砾石块度不大于切削头直径的1/3）气气 动动 矛矛 法法v使用最早、最简单的非开挖技术气气 动动 矛矛 法法气气 动动 矛矛 法法气动矛法的优缺点及适用范围气动矛法的优缺点及适用范围v 优点 操作简单，不要求较高的专业技术 投资少，施工成本低 对地表干扰少v 缺 点 地层条件变化或遇到障碍时易偏离设计方向 不可控制方向，施工精度受到限制 不适用于硬土层或含大的卵砾石层，以及含水地层v 适用条件 管径30 - 250 mm 管线长度20 - 80 m 管材为PVC、PE、钢管、电缆等 适用于不含水的均质地层，如粘土、亚粘土等夯管法夯管法http:/www.cstt.org夯管法夯管法夯管法的优缺点及适用范围夯管法的优缺点及适用范围v 优 点 对地表的干扰极小 设备简单、投资少，施工成本低v 缺点 不可控制施工方向 不适用于含大卵砾石的地层v 适用范围 管径为50 - 2000 mm 管线长度为10 - 80 m 管材为钢套管 适用于不含大卵砾石的各种地层，包括含水地层。水平螺旋钻进法水平螺旋钻进法http:/w
