中国非开挖技术的现状及前景展望|排水管|钻井|非开挖技术

1900年美国采用顶管法成功地实现了非开挖铺设管线的技术突破。非开挖技术经历60年的发展，先后发明了螺旋钻进法和冲击矛法技术。1970年美国加洲人率先使用“水平导向钻进法”穿过河流铺设第一条采用此技术的管道,成为创立“水平导向钻进法”的第一人。由于他经常到全美各地推广此技术。因此，“水平导向钻进法”成为非开挖施工所普遍采用的施工工艺。随着非开挖技术的不断成熟，人们又针对不同的管网情况，于1980年发明了“胀管法”(爆管法)，此技术随后也逐步推行开来。

一、我国非开挖技术发展现状

我国非开挖技术的发展起步晚但发展迅速，进入 21 世纪后超常规发展。我国非开挖管道工程技术的发展可大致分为三个阶段。

第一阶段是从1970 年代末到 1980 年代中期。工程具有应急特点，技术水平不高。

第二阶段是1980 年代中期至 1990 年代中期，需求大幅度增加，主要是引进外国技术和设备，非开挖技术发展迅速。

第三阶段是1990 年代中期以来的最新阶段。这一阶段的特点是，我国引进了外国非开挖技术和设备，开始独立开发非开挖技术和设备，取得了一些创新成果。与此同时，成立了一批专门从事非开挖技术的建筑公司，并开始进入关键的启动阶段。

二、国外非开挖技术发展现状

日本、英国、美国等是最早提出非开挖技术并将这项技术发展起来的国家。虽然非开挖施工技术已经发展了近100年，但直到20世纪末才出现很大的发展。据相关统计，目前西方国家有450多家非开挖材料供应商和设备制造商，超过4000 个工程承包商，涵盖100多种非开挖施工方法。近年来，每年非开挖的管道工程平均占地下管道工程总数的10%，在我国仅占0.2%，在一些发达国家高达40%。由于非开挖技术仍处于发展阶段，其本身具有一定的多样性和开放性，因此，几个国家的非开挖条件也有所不同。

在日本，由于交通拥堵和道路狭窄，可以通过使用微通道施工方法，更有效地解决城市污水管道的铺设问题。

在英国，非开挖技术起步较早，非开挖施工的主要工作是修复和更换先前损坏的已经铺设的管道。

在美国，主要需要通过使用定向钻井和定向钻井方法跨越地表的障碍物来铺设供油管道。

鉴于非开挖管道技术的优势，近年来对铺设、修复排水管道，供水站和天然气管道的投资大幅度增加。虽然许多欧洲国家的经济呈下降趋势，但管道的铺设与维修行业日益繁荣。

三、国内外非开挖技术的差距

发展差距:我国非开挖技术起步晚，占市场份额比重小。

管理差距:虽然中国的非开挖行业已有十多年，大多数施工企业也经历了长期的项目施工实践。但是，由于经济制度的局限性和生产力的发展水平，许多建筑企业尚未建立完全符合项目管理特点的科学合理的企业管理制度。

技术差距:目前国内水平定向钻井平台生产企业产品技术比较先进，为产业发展奠定了基础。但与国外先进水平定向钻井平台相比，国内设备主要存在以下不足。

（1）大多数都有一些不足之处，如支助设备落后、技术含量低、自动化水平低。

（2）系列化、一体化程度低，只能在小范围内使用。

（3）对于制导装置、钻井设计软件等施工技术，国外控制产品很多，这些产品可以是很好的辅助构造，也对钻井设计有重要影响，而我国在这方面仍然落后，如水平定向钻井平台的研究与应用仍存在诸多不足。

推广非开挖修复方法的困难在于修复费用高，因此，在许多中小城市的推广比较困难。非开挖技术成本高的主要原因是完全依赖进口材料。但是，这项技术的市场前景非常广阔。大部分用于非城市管道开挖FIPP修复技术( Formed-In-Place Pipe，原位热塑成形整体修复技术) 的材料可以在我国大量生产，修复成本也会相应降低。因此，可以预测我国城市管道非开挖 FIPP 修复技术的未来发展，在不久的将来，这项技术将被排水和市政行业所接受，并广泛运用于城市管道的修复。

四、中国非开挖技术的前景展望

1.技术优点展望

非开挖技术在管道嵌入中具有安全、稳定和经济等诸多优势。

（1）非开挖技术是一种安全有效的施工技术，无需跨公路、铁路、河流甚至建筑物开挖土壤。

（2）土壤不开挖，因此公路上层不变，管道末端不易产生变形，管道的使用寿命也比埋地开挖方法长。

（3）房屋下非开挖的技术可以节省大量购置和拆除土地的成本，减少被拆除房屋的数量，缩短管道长度，带来巨大的经济效益和社会效益。

非开挖技术里面的非开挖管道修复技术使得管道的原位修复成为可能，如今的非开挖修复技术总体上可分为局部修复和整体修复两大类，局部修复指对旧管道内的局部破损、接口错位等缺陷进行修复的方法，整体修复是指对两个工作坑之间的整段管道进行加固和修复，目前可用于给水管道的非开挖修复技术有原位热塑成型整体修复技术、应用喷涂技术、砼盾修复技术等。

2.市场展望

近年来，非开挖技术在与地下管线密切相关的市政、燃气、通信、电力等行业中得到应用。城市给排水管道是现代城市必不可少的重要基础设施，是城市供水、水污染防治、城市排水治理的骨干。随着城市建设的不断完善，地下管道行业管理部门越来越倾向于选用非开挖管道技术，由于城市发展的不可预测性、管网和道路的复杂性以及管材质量、施工技术水平、地下环境、输送介质等因素的影响，全面挖掘埋地管道、更换管道，大量工程无法在短时间内解决问题，还会给城市道路带来破坏，造成环境污染和交通拥堵等问题。为确保城市建设的同时新铺道路不被开挖，各个城市都制定了相应的规定，如广州、昆明等城市明文规定“新建道路 5 年内不准开挖”，这也意味着，这期间如果管道出现问题，非开挖工程将是唯一选择。

3.技术设备展望

随着社会科技的不断发展，劳动力成本越来越高。水平定向钻井平台在动力头、导轨定位、自动装卸装置、钻井导轨、管道探测器、电气系统、液压系统等关键技术上的技术进步，将节省大量人力成本，提高钻井精度。因此，钻机的自动化、集成化、控制化将是我国非开挖技术发展的大趋势。另一方面，在城市内部的非开挖管道修复技术设备受到作业场地、作业时间的限制，未来活跃在城市内部的非开挖机械设备将趋于简单化、小型化、便捷化。