【微课堂】非开挖技术在电力管道工程中的应用

1 非开挖技术

1.1 概述

非开挖技术是在2 0世纪7 0年代初期，由克林顿.马丁发明的将定向钻探技术和传统铺管技术相结合起来的导向钻进铺管技术。8 0年代后期，开发了地面无线跟踪导航监测系统，并得到广泛利用，提高了导向铺管质量，使非开挖技术又进入了一个崭新的阶段。随着导航技术的不断发展，现代非开挖技术也在精度、施工设备能力等方面得到增强，管道铺设也由初期的单孔单管线、短距细管道的单一钢管铺设发展到单孔多管线、长距粗管道的多种管材铺设。

1.2 非开挖技术的特点

非开挖技术虽较其他技术起步晚，但其在最近这些年，在理论上以及施工工艺上得到了突飞猛进的发展。非开挖技术作为铺设管道的极为重要的施工手段具有其自身得天独厚的优势。非开挖技术脱离地面的开挖，从铁路、公路、河流湖泊甚至建筑物底下穿过，是一种环保型施工方法。由于非开挖技术可以不开挖地面，因此被其铺设过的管道的上部土层没有经过扰动，这样可使管道管节端不易发生段差变形，也延长了管道寿命。而在房下采用非开挖技术又能为企业节约一大笔征地拆迁费用，也减少居民动迁用房，缩短了管道穿越线路长度，产生的经济效益。

1.3 非开挖技术的优缺点

利用各种岩土钻掘的非开挖技术，改变了传统以往的挖槽铺管以及修复施工方式，采用地表不开沟（槽）下铺设管线，并及时进行地下管线的更换和修复。这样减少对环境的影响，不破坏环境；穿越各类市政管线、公铁路、桥梁、河流湖泊和地表建筑物，减少了路面开挖，减少施工工作量，缩短工期及施工成本，并可以保留部分历史遗留建筑物，保护文化文物避免动拆迁。同时非开挖技术还可以利用导航仪器探测地下管网，进而通过导向进行管棚支护、水平注浆降水和地层污染处理工程。但是此种技术还是存在着一些缺点和缺陷的，比如非开挖技术的造价较高，因其不从地表穿过而是由地下穿过，因此这需要高额的资金作为支撑，其费用约为普通开槽埋管费用的3倍以上；管道管线深埋土层下面，不易进行维修及维护。

1.4 非开挖方法

非开挖首先需要进行技术准备，其主要包括对地下管线使用现状的勘察，以准确地掌握管线及其他基础设施的分布情况；按照施工区域的地形、路线定出钻孔轴线，进行区域地形地貌的勘测与测量；对需钻孔的工作区域进行地层地质的现场勘查。再是进行施工场地的准备，对施工场地进行机械、机具等安装于堆放；开挖入射作业坑，做好支护与降水工作；进行施工机械进场工作及安装；借助导航仪进行探头导向的开展。最后是进行以开孔、造斜钻进、保直钻进为主的导向施工及包含孔径设计、分级扩孔、孔壁加固、回拉敷管的回拉扩孔的两个施工步骤。

1.5 非开挖设备

非开挖设备主要包括以下几部分：

（1）导航系统

此系统主要由电源、发射器、控制台、接收器及遥控显示器等部分组成。作用于钻进过程中的钻头定位，以明确钻头倾斜角度以及钻进方向。

（2）执行部分

执行机构涉及到对发动机、钻杆、动力钳、液压系统、机载泥浆泵和装卸系统等方面。进行管道钻进及对钻进的控制的作用，而管道钻进的钻具是由钻头、回扩钻头钻杆等部分组成。不同施工、地质需要选用不同的钻进钻头。

（3）泥浆搅拌系统

泥浆搅拌是由泥浆罐、高压输送泵高压连接管三部分构成。此系统可达到增加钻头润滑，降低钻进阻力和钻头工作温度的作用，并达到提高管壁强度的目的。该技术可用于铺设地下管线直径为4 0～2 5 0 0 m m 的各种管线。近年来在农网、城网升压改造中多采用此项技术进行电缆埋设。这与以往的“挖槽埋管法”相比，具有减少环境破坏，提高施工精度、安全，缩短周期，降低成本，提高经济效益等显著优点。

2 非开挖技术在电力管道工程中的应用

非开挖技术在电力管道工程中的应用主要体现在以下三方面的技术。

2.1 铺设新管线技术

在电力管道工程中，非开挖技术主要采用导向钻进 铺管法、螺旋钻进铺管法、定向钻进铺管法、推挤顶进铺管法、气动矛铺管法等方法进行新管线的铺设。同时在施工过程中也可以运用夯管锤铺管法、盾构法、顶管法及微型隧道铺管法。对于一些复杂的地质及流沙地层也可选用以上的方法进行线路铺设。

2.2 修复旧管线技术

对于旧管线的修复施工技术，主要运用原位固化法、换管法，滑动内插法、局部修复法、变形再生法相结合的方法。

2.3 探测地下管网

对于地下管网的探测，一般采用以非金属及金属管道探测仪、塑料管道、电力电信缆线探测仪、以及井盖探测仪等形式的地下管线探测仪，同时也结合供水管网监测仪- - 流量水压记录仪、漏区诊断仪、漏点定位仪等，导向仪器探测、电信线路故障定位仪、气体故障检测仪、声呐系列设备、管中摄影仪、探地雷达等开展地下管线的探测工作。