新闻动态
非开挖存在的问题
内容摘要：定向钻技术、内衬技术、穿管技术是目前燃气行业修复管道时常用的非开挖技术。该文介绍了这三种非开挖技术、施工和管理中应注意的问题及应对之策。
来源：www.dzslgd.cn 发布人：非开挖公司
前言
非开挖技术是一种新型管道施工技术，其最大特点是不需要大面积开挖路面即可完成管道的铺设和修复。由于其独特的技术特点和良好的市场前景，在近三十年的时间里，非开挖技术得以不断完善，种类不断增多，并且迅速在世界各地得以推广普及。从2000年开始，上海燃气行业首先在燃气管道施工中推广和应用非开挖技术，在短短十年的时间内，非开挖技术已成为燃气管道施工中一种较为常见的施工方法，特别是在城市主要道路的施工中，为减少对交通和环境的影响，非开挖技术已是一种必不可少的施工方法。非开挖技术的的应用改善了城市交通，保护了城市居民生活环境，提升了整个城市的现代化品质。我公司在2005年永一站至东营压气站输气管道工程中，PE100SDR11,315×28.6燃气聚乙烯管道成功采用非开挖深穿技术施工，工程投产至今管道运行正常。
但任何技术都不是十全十美的，非开挖技术并不能完全代替传统开挖法施工。本论文就目前燃气行业常用的三种非开挖技术（定向钻技术、内衬技术、穿管技术）从工程施工直至日后的管网维护管理中应注意的一些问题进行简单的分析。
1非开挖技术概述
1.1定向钻技术
定向钻技术是通过在土层下定向钻孔、扩孔，预先在地下扩制一个适当大小的洞，然后将管道拉入此空洞中。从而实现在不开挖地面的条件下完成管道铺设任务，该技术目前的应用较为普遍。
1.2内衬技术
内衬技术从工艺上讲是一种先进的非开挖管道修复技术（整条管道的修复），是通过在原有管道内衬入一条合成纤维塑料软管，并让软管紧密地贴在待修复管道的内壁，修复后的管道形成一根复合型管道（具体结构如图1所示）
图1内衬管结构图
如此结构将给正常的管线维修、抢险带来一些列的问题，如：
1）、断管镶接
多层结构的断管如何使用传统的断管设备将很难达到的理想效果，特别是对等口径穿管而言更是如此，既要将原有管道移除，又要不损坏内部穿入的管道，施工难度很大，如图3所示：
图3等口径穿管的后期镶接断管示意图
图4穿管技术更新的管道泄漏点示意图
非开挖技术是一种新型管道施工技术，其最大特点是不需要大面积开挖路面即可完成管道的铺设和修复。由于其独特的技术特点和良好的市场前景，在近三十年的时间里，非开挖技术得以不断完善，种类不断增多，并且迅速在世界各地得以推广普及。从2000年开始，上海燃气行业首先在燃气管道施工中推广和应用非开挖技术，在短短十年的时间内，非开挖技术已成为燃气管道施工中一种较为常见的施工方法，特别是在城市主要道路的施工中，为减少对交通和环境的影响，非开挖技术已是一种必不可少的施工方法。非开挖技术的的应用改善了城市交通，保护了城市居民生活环境，提升了整个城市的现代化品质。我公司在2005年永一站至东营压气站输气管道工程中，PE100SDR11,315×28.6燃气聚乙烯管道成功采用非开挖深穿技术施工，工程投产至今管道运行正常。
但任何技术都不是十全十美的，非开挖技术并不能完全代替传统开挖法施工。本论文就目前燃气行业常用的三种非开挖技术（定向钻技术、内衬技术、穿管技术）从工程施工直至日后的管网维护管理中应注意的一些问题进行简单的分析。
1非开挖技术概述
1.1定向钻技术
定向钻技术是通过在土层下定向钻孔、扩孔，预先在地下扩制一个适当大小的洞，然后将管道拉入此空洞中。从而实现在不开挖地面的条件下完成管道铺设任务，该技术目前的应用较为普遍。
1.2内衬技术
内衬技术从工艺上讲是一种先进的非开挖管道修复技术（整条管道的修复），是通过在原有管道内衬入一条合成纤维塑料软管，并让软管紧密地贴在待修复管道的内壁，修复后的管道形成一根复合型管道（具体结构如图1所示）
图1内衬管结构图
从而达到对原有破损或超龄管道进行修复的目的。修复后的管道保持了管道原有的内径基本不变（不考虑壁厚），而且理论上具有与新管道相同的使用寿命。该技术不必大面积地开挖路面，是对传统管道拆排更新方法的一种革命。
1.3穿管技术
穿管技术，顾名思义就是在原有管道内穿入一根新管道，从而实现在不大面积开挖路面的情况下完成管道的修复或更新。穿管技术可分为两大类，一类是等口径穿管技术，另一类是缩口径穿管技术。缩口径穿管技术工艺较为简单，穿入管道的材质可以是聚乙烯管道也可以是钢管。等口径穿管技术是在聚乙烯管道大面积应用后出现的一种新技术，它充分利用了聚乙烯管道良好的机械性能和记忆功能。要实现等口径穿管技术，则是预先将穿入的PE管道口径通过机械方法缩小其截面积，待管道穿入后，再让其口径恢复，使得穿入管道膨胀复圆与原有管道的内径紧密结合，从而实现等口径穿管。
2非开挖技术施工过程暴露的问题分析
上述三种非开挖技术自2000年开始，已经陆续在燃气管道施工中应用，采用非开挖技术敷设或更新的管道已有近百公里。下面就非开挖技术在施工应用过程中可能存在的不利因素分析如下：
2.1施工过程的质量控制
地下管道施工属隐蔽工程，而非开挖技术在管道敷设中则更为“隐蔽”，通常情况下采用非开挖技术施工后只是对工程所需的管材和材料在地面进行外观、严密性、外防腐蚀等的检测，管道在穿入或修复后则无法进行全线的比较全面直接的质量检测。具体分析如下：
2.1.1定向钻技术
a管道的外防护问题
这也是众多非开挖技术的通病，定向钻施工区域的地下土质不排除具有大量的回填土或其他一些异物，定向钻钻制空洞内可能存在的石块等尖锐物质往往会在管道的回拖过程中划伤管道的外表面，直接影响管道的使用寿命和运行安全。
解决方法：针对不同的土质采取不同的施工方法，对土质松软、沙化的土质可放心采用定向钻技术，对石块等异物较多的土质，可采用衬管防护定向钻技术，即先将衬管拖入地下，后将管道拖入衬管，然后再将衬管拖出，拖出衬管留作下一段管道施工继续使用，这样管道在拖入过程中有衬管做保护，可避划伤外表面，衬管可以反复使用。
b管道的坡度保证
敷设后管道需具有一定的坡度，如何保证该坡度则是定向钻施工的难点，特别是对距离较长，且地下土质较松软的情况更为如此。通常情况下，定向钻在钻制导向孔时，通过地面的控制，可以保证导向孔一定的坡度要求，但扩孔拉管时由于种种原因（如：土质的松软、扩孔器和管道自身的重量、钻杆的斜向拉力等等）可能导致穿入管道局部坡度方向出现变化，并且这种变化目前还无法在地面用仪器进行测量，由此将导致运行时的局部水堵。
解决方法：使用导向探测仪对敷设管道进行检测，检查有无水堵情况。
2.1.2内衬技术
翻转内衬的技术思路新颖，要求内衬软管与原有管道内壁通过黏合剂紧密粘合在一起。通常情况下，原有燃气管道需通过高压水进行内部清洗，理论上讲，清洗后清洁而干燥的管道通过内衬将达到理想的修复效果。但内衬的黏合质量却不容易检测，如果某些部位产生内衬粘合质量差的缺陷，这些缺陷将可能导致长时间运行后管道内衬的局部塌陷，对管道的安全运行产生隐患。
解决方法：施工结束后通过微型可视设备进行管内的录像检测，检验内衬软管有无空鼓、塌陷情况。
2.2施工工期、成本的控制
采用非开挖技术施工实施前首先要进行地下资料情况的详细排查，根据排查的具体情况来确定施工方案和施工成本。地下资料（包括土质情况、地下障碍物情况、需更新修复的管道具体资料如：埋深、材质、口径、管件数量、位置等等）的排查往往是通过物探、查阅管线原始资料来获得。但物探设备的精准度及资料的准确性有许多不确定因素，这样将对施工工期和工程成本的确定带来很大的不确定因素，甚至可能会导致本来较高的非开挖工程成本成倍增加，特别是对老城区道路下管线的非开挖技术改造和敷设更为如此。以内衬技术和穿管技术为例，正常的操作是根据排查的地下管线的详细情况来确定工作坑的开挖和断管的具体位置，地下管线的水井、弯管、三通、阀门等管件和设备一般需要开挖工作坑断管取出，在管线改造后再重新连接，由于原始管线资料的准确性等问题，实际情况下，工作坑的开挖数量都较计划的要多，由此将直接影响工期和增加成本费用。
解决方法：使用先进精准的物探设备，结合管线原始资料互相验证。
3非开挖敷设管道管理维护存在的问题分析
由于非开挖施工技术是一种新型管道施工技术，某些常规的管道管理维护方法和设备、配件往往会在非开挖敷设的管道面前显得无能为力。因此通过非开挖技术敷设的管道给目前日常的管线维修和抢修工作带来诸多不利因素，主要体现在以下两点：
3.1管线埋设过深
针对定向钻技术来讲，由于需要避开地下常见障碍物、河流和其他管线，管道敷设的埋深远远大于正常排管的深度，某些局部深度甚至大于5m，如此深度的管道一旦发生泄漏根本无法实施开挖抢修，唯一可行的办法就是对整根非开挖管线进行废除新排，由此导致抢修成本和难度的增加。
解决方法：对管道敷设较深的局部管段，可以选择缩口径穿管非开挖技术代替定向钻技术，维修时可以直接将内部管道拖出进行维修，或直接采用传统管道施工方法，不能代替的，只能在施工过程中做好管材的防护工作，保证施工质量，避免日后发生泄漏。
3.2修复更新后管道结构的变化
对非开挖管道修复技术来讲（内衬技术和穿管技术），管道更新修复后，管道结构发生明显变化，由原来的单层结构，变为双层甚至多层结构，如图2所示：
1.3穿管技术
穿管技术，顾名思义就是在原有管道内穿入一根新管道，从而实现在不大面积开挖路面的情况下完成管道的修复或更新。穿管技术可分为两大类，一类是等口径穿管技术，另一类是缩口径穿管技术。缩口径穿管技术工艺较为简单，穿入管道的材质可以是聚乙烯管道也可以是钢管。等口径穿管技术是在聚乙烯管道大面积应用后出现的一种新技术，它充分利用了聚乙烯管道良好的机械性能和记忆功能。要实现等口径穿管技术，则是预先将穿入的PE管道口径通过机械方法缩小其截面积，待管道穿入后，再让其口径恢复，使得穿入管道膨胀复圆与原有管道的内径紧密结合，从而实现等口径穿管。
2非开挖技术施工过程暴露的问题分析
上述三种非开挖技术自2000年开始，已经陆续在燃气管道施工中应用，采用非开挖技术敷设或更新的管道已有近百公里。下面就非开挖技术在施工应用过程中可能存在的不利因素分析如下：
2.1施工过程的质量控制
地下管道施工属隐蔽工程，而非开挖技术在管道敷设中则更为“隐蔽”，通常情况下采用非开挖技术施工后只是对工程所需的管材和材料在地面进行外观、严密性、外防腐蚀等的检测，管道在穿入或修复后则无法进行全线的比较全面直接的质量检测。具体分析如下：
2.1.1定向钻技术
a管道的外防护问题
这也是众多非开挖技术的通病，定向钻施工区域的地下土质不排除具有大量的回填土或其他一些异物，定向钻钻制空洞内可能存在的石块等尖锐物质往往会在管道的回拖过程中划伤管道的外表面，直接影响管道的使用寿命和运行安全。
解决方法：针对不同的土质采取不同的施工方法，对土质松软、沙化的土质可放心采用定向钻技术，对石块等异物较多的土质，可采用衬管防护定向钻技术，即先将衬管拖入地下，后将管道拖入衬管，然后再将衬管拖出，拖出衬管留作下一段管道施工继续使用，这样管道在拖入过程中有衬管做保护，可避划伤外表面，衬管可以反复使用。
b管道的坡度保证
敷设后管道需具有一定的坡度，如何保证该坡度则是定向钻施工的难点，特别是对距离较长，且地下土质较松软的情况更为如此。通常情况下，定向钻在钻制导向孔时，通过地面的控制，可以保证导向孔一定的坡度要求，但扩孔拉管时由于种种原因（如：土质的松软、扩孔器和管道自身的重量、钻杆的斜向拉力等等）可能导致穿入管道局部坡度方向出现变化，并且这种变化目前还无法在地面用仪器进行测量，由此将导致运行时的局部水堵。
解决方法：使用导向探测仪对敷设管道进行检测，检查有无水堵情况。
2.1.2内衬技术
翻转内衬的技术思路新颖，要求内衬软管与原有管道内壁通过黏合剂紧密粘合在一起。通常情况下，原有燃气管道需通过高压水进行内部清洗，理论上讲，清洗后清洁而干燥的管道通过内衬将达到理想的修复效果。但内衬的黏合质量却不容易检测，如果某些部位产生内衬粘合质量差的缺陷，这些缺陷将可能导致长时间运行后管道内衬的局部塌陷，对管道的安全运行产生隐患。
解决方法：施工结束后通过微型可视设备进行管内的录像检测，检验内衬软管有无空鼓、塌陷情况。
2.2施工工期、成本的控制
采用非开挖技术施工实施前首先要进行地下资料情况的详细排查，根据排查的具体情况来确定施工方案和施工成本。地下资料（包括土质情况、地下障碍物情况、需更新修复的管道具体资料如：埋深、材质、口径、管件数量、位置等等）的排查往往是通过物探、查阅管线原始资料来获得。但物探设备的精准度及资料的准确性有许多不确定因素，这样将对施工工期和工程成本的确定带来很大的不确定因素，甚至可能会导致本来较高的非开挖工程成本成倍增加，特别是对老城区道路下管线的非开挖技术改造和敷设更为如此。以内衬技术和穿管技术为例，正常的操作是根据排查的地下管线的详细情况来确定工作坑的开挖和断管的具体位置，地下管线的水井、弯管、三通、阀门等管件和设备一般需要开挖工作坑断管取出，在管线改造后再重新连接，由于原始管线资料的准确性等问题，实际情况下，工作坑的开挖数量都较计划的要多，由此将直接影响工期和增加成本费用。
解决方法：使用先进精准的物探设备，结合管线原始资料互相验证。
3非开挖敷设管道管理维护存在的问题分析
由于非开挖施工技术是一种新型管道施工技术，某些常规的管道管理维护方法和设备、配件往往会在非开挖敷设的管道面前显得无能为力。因此通过非开挖技术敷设的管道给目前日常的管线维修和抢修工作带来诸多不利因素，主要体现在以下两点：
3.1管线埋设过深
针对定向钻技术来讲，由于需要避开地下常见障碍物、河流和其他管线，管道敷设的埋深远远大于正常排管的深度，某些局部深度甚至大于5m，如此深度的管道一旦发生泄漏根本无法实施开挖抢修，唯一可行的办法就是对整根非开挖管线进行废除新排，由此导致抢修成本和难度的增加。
解决方法：对管道敷设较深的局部管段，可以选择缩口径穿管非开挖技术代替定向钻技术，维修时可以直接将内部管道拖出进行维修，或直接采用传统管道施工方法，不能代替的，只能在施工过程中做好管材的防护工作，保证施工质量，避免日后发生泄漏。
3.2修复更新后管道结构的变化
对非开挖管道修复技术来讲（内衬技术和穿管技术），管道更新修复后，管道结构发生明显变化，由原来的单层结构，变为双层甚至多层结构，如图2所示：
图2更新修复后的管道结构示意图
如此结构将给正常的管线维修、抢险带来一些列的问题，如：
1）、断管镶接
多层结构的断管如何使用传统的断管设备将很难达到的理想效果，特别是对等口径穿管而言更是如此，既要将原有管道移除，又要不损坏内部穿入的管道，施工难度很大，如图3所示：
图3等口径穿管的后期镶接断管示意图
解决方法：随着非开挖技术的推广应用，专用断管设备目前正逐步成熟，目前国内一些施工设备厂家生产的非开挖专用断管设备，与传统断管设备相比，施工方便，精准度高，基本能够满足施工需要。
2）、泄漏点的确定
由于非开挖技术修复和更新的管道是多层结构，特别是对穿管技术而言，由于穿入的管道和原有管道之间有或大或小的缝隙，且又不密封，一旦穿入的管道发生泄漏，泄漏的燃气往往会从原有管道的断口漏出，因此内部的泄漏点位置与地面发现的泄漏区域不在同一个位置（如图4所示），往往相距甚远，增加了泄漏点的定位难度。即使确定了漏点，由于断管的难度，也会大大增加管道抢修的时间、难度及成本。
由于非开挖技术修复和更新的管道是多层结构，特别是对穿管技术而言，由于穿入的管道和原有管道之间有或大或小的缝隙，且又不密封，一旦穿入的管道发生泄漏，泄漏的燃气往往会从原有管道的断口漏出，因此内部的泄漏点位置与地面发现的泄漏区域不在同一个位置（如图4所示），往往相距甚远，增加了泄漏点的定位难度。即使确定了漏点，由于断管的难度，也会大大增加管道抢修的时间、难度及成本。
图4穿管技术更新的管道泄漏点示意图
4非开挖施工应注意的问题
上述是在非开挖技术应用过程中可能存在的问题，有些问题通过技术手段我们可以解决或避免，但有些问题，就目前的技术水平还无法彻底解决，如：内衬技术和穿管技术泄漏点的确定，我们要尽量避免这些问题的发生，一定要做好以下几点：
首先，设计部门在确定采用何种施工工艺时，应充分结合实际情况，任何工艺都有其适用范围。如果工艺选择不当，不仅不能体现工艺原有的优势，反而会给后续施工及管理造成诸多麻烦。
其次应加强施工单位的质量安全意识，尽可能避免施工过程中可能出现的质量隐患。为此，施工单位在非开挖施工前，应做好周密的前期准备工作，尽可能摸清地下的土质及各类管线的资料，制定科学合理的施工方案；施工过程中应严格按照非开挖施工的操作规程进行操作，在下管工序开始前，对管道工序的质量进行严格自检，发现问题及时解决。
管线的维护管理部门应尽快制定具有针对性的管线维护管理措施，以应对非开挖新工艺敷设管道的维护管理，防患于未然。
5结论
目前随着非开挖技术的不断发展、完善，相应施工配套设备技术水平不断提升，非开挖技术已经基本成熟，非开挖技术，不但减少路面开挖，降低施工费用及解决一些在传统开挖术不能施工的问题，而且在修复旧管道及安装难度高的工程时与传统技术相比，有着显著的社会经济效益，本论文简单分析了非开挖技术在施工过程中经常遇到和应注意的问题，并提出相应的解决方法，对今后非开挖工程施工起到了一定的指导作用。
上述是在非开挖技术应用过程中可能存在的问题，有些问题通过技术手段我们可以解决或避免，但有些问题，就目前的技术水平还无法彻底解决，如：内衬技术和穿管技术泄漏点的确定，我们要尽量避免这些问题的发生，一定要做好以下几点：
首先，设计部门在确定采用何种施工工艺时，应充分结合实际情况，任何工艺都有其适用范围。如果工艺选择不当，不仅不能体现工艺原有的优势，反而会给后续施工及管理造成诸多麻烦。
其次应加强施工单位的质量安全意识，尽可能避免施工过程中可能出现的质量隐患。为此，施工单位在非开挖施工前，应做好周密的前期准备工作，尽可能摸清地下的土质及各类管线的资料，制定科学合理的施工方案；施工过程中应严格按照非开挖施工的操作规程进行操作，在下管工序开始前，对管道工序的质量进行严格自检，发现问题及时解决。
管线的维护管理部门应尽快制定具有针对性的管线维护管理措施，以应对非开挖新工艺敷设管道的维护管理，防患于未然。
5结论
目前随着非开挖技术的不断发展、完善，相应施工配套设备技术水平不断提升，非开挖技术已经基本成熟，非开挖技术，不但减少路面开挖，降低施工费用及解决一些在传统开挖术不能施工的问题，而且在修复旧管道及安装难度高的工程时与传统技术相比，有着显著的社会经济效益，本论文简单分析了非开挖技术在施工过程中经常遇到和应注意的问题，并提出相应的解决方法，对今后非开挖工程施工起到了一定的指导作用。
