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沪深两市“非开挖”—新型管线敷设技术

发布日期:[2004-10-1]    共阅[6679]次
    非开挖技术就是在原地表不开槽的情况下使用定向水平钻机或夯管锤进行控测、检验、铺设、更换和修复各种地下管线的一种技术或方法。非开挖技术是60年代初在西方发达国家兴起的,在我国起步较晚,但近两年获得了快速发展。
  传统的地下管线施工是“挖槽埋管法”。这种被人们戏称为“开膛破肚”的施工方法的主要缺点是对地上交通影响较大,使本来已经十分拥挤的城市交通雪上加霜,同时给市民的工作和生活带来诸多不便。另外,开挖施工使道路的质量变差,寿命变短,污染环境。而且地下管线被挖断的事故时有发生,造成不应有的经济损失。非开挖法施工具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、综合成本低、施工安全性好等优点。
非开挖技术的应用,其最大的效益是社会效益。
  非开挖技术适合于穿越街道、公路、铁路、建筑物、河流,以及在闹市区、古迹保护区、绿化带等无法或不宜进行开挖作业的地区。在这些地区可广泛应用于通信、石油天燃气、排水、煤气、热力、自来水、电力、有线电视等地下管线敷设工程施工。还可用于环境治理,水平降水、隧道管棚支护等工程。
  该公司具有的非开挖机械主要有KSD25干湿两用水平定向钻机、DDW-100L钻机、威猛钻机和PM300夯管锤。
  1.适应的地质条件
  水平定向钻机更适应于粉土、粘性土、人工填土等粘性土层,夯管锤更适应于200MM以下碎石土(圆砾、角砾石)、沙土、特殊土(如淤泥、红粘土、湿陷性黄土、膨胀土、道路垫层和冻土等)的施工,其使用效率较高,而对于岩石土、块石、较大的卵石、回填建筑垃圾等地质条件下穿越较慢效率较低。
    钻机均配有导向仪装置,导向仪是钻机的“眼睛”,用于地下钻头的定位和追踪,指挥其沿着预定的轨道前进。其主要原理是:将一信号发生器(探头)置于钻头前端,探头内装并提供电源,探头不断发出信号,地面上的接收机接收信号后不断高速位置,接收机的显示器上便会出现深度、倾角、弧度、探头温度和电池状态显示,导向手将此信息发送到操作手处的同步显示器,操作手于是便掌握了钻头状况,与设计线路对比后,经修正继续钻进。一般情况下,在黄土地质上能够达到“指哪打哪”的要求。但是新疆地质结构复杂,沙砾石居多,遇到的阻力较大,一般要来来回回经过多次钻进、回拖才符合要求。
  2.钻孔直径能力
  根据钻机的工作性能,KSD25钻机和威猛钻机设计能力为800MM直径以内,DDW-100L钻机钻机设计能力为600MM直径以内的施工任务,夯管锤的设计能力达到1800MM直径以内的施工任务。在实际施工中,根据建设单位提供的设计,DDW-100L钻机打到520MM,夯管锤打到1000MM。
  3.钻孔长度能力
  根据钻机的工作性能,KSD25钻机和威猛钻机设计能力为300米,DDW-100L钻机设计能力为200米,夯管锤的设计能力为80米。
  4.作业场地条件
  根据钻机作业面要求,KSD25钻机和威猛钻机要有至少8.5米长2.5米宽的作业场地,DDW-100L钻机也要有6米长2米宽的作业场地,夯管锤要15米长2.5米宽的作业场地。因此,在施工前期勘察时必须认真测量作业场地是否符合要求,并选择合适的作业机械。
  钻机在开阔地带施工可不需要挖作业坑,但由于现在的非开挖法施工,绝大部分在城市繁华地段,具有作业面小,环境嘈杂,人为因素影响大、安全施工要求的特点,必须尽量少地占用场地。因此,挖有一定深度的作业坑可以在较短的距离内达到要求的深度。作业坑的具体深度要根据线路设计的要求和作业位置而定。一般情况下,KSD25钻机和威猛钻机占地面积在21.25平方米,深0.5-1.5米,DDW-100L钻机在12平方米,深0.5-1.2米,夯管锤占地面积在37.5平方米,深2-3.5米左右。
  5.钻机的保养
  按机械保养要求初次使用时,100小时更换一次机油,以后每作业1000小时更换一次机油。日常保养至少每周进行一次。

非开挖技术的效益分析
非开挖技术与传统的开挖施工技术相比成本是比较低的。
  (一)直接成本。直接成本是指与管线施工直接有关的费用,主要有:规划、设计和监理费用;施工费用(支付给承包商和供应商的费用);现有管线的改线费用;交通路线的改线费用;地面的复原费用。
  (二)间接成本。间接成本主要是指由于工程施工影响地面的商业活动和损坏财产而给予的经济补偿,包括:路面损坏补偿、地下管线损坏补偿、影响商业活动补偿;对人员伤亡的补偿。
  (三)社会成本。社会成本是指由于工程施工而对地面的交通、环境、生活和商业活动的干扰和破坏,包括:对市民生活的干扰;对交通的干扰(交通堵塞、道路改线、交通事故);对商业和工业活动的干扰;增加事故的发生率;环境的污染(破坏绿化、地下水、噪音、废气、振动、粉尘和污泥等)。
有研究表明,总的社会成本与直接成本约在同一个数量级,有时甚至更高,因此,在选择施工方法时,除了考虑技术因素(深度、地层和设备的能力等)外,还必须考虑上述各种成本因素。然而,在许多情况下难以对间接成本和社会成本作出定量的分析和计算,而只能作一大致的估算。
  (四)非开挖法与开挖法直接成本比较。 在进行施工成本比较时,一般以道路开挖施工法的施工成本为基准为100,而非开挖法为34。当考虑间接成本和社会成本时,在特殊条件下非开挖施工的成本要比开挖施工的成本更低。
  当存在下列条件之一,建议采用非开挖施工方法:
  (1)管线埋深大于3米;
  (2)在繁忙的道路下;
  (3)靠近现有的地下管线;
  (4)在不稳定的地层中;
  (5)在地下水位以下;
  (6)在环境敏感地区如在工业和商业地区或住宅区。
  面对21世纪人口城市化的特点,在人口资源、环境的压力下,政府为确保其经济可持续发展,加大了城市工业地下空间开发利用的力度,将相关城市的基础建设项目改造在地下,推广非开挖技术是势所必然。

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