城市排水管網(wǎng)非開(kāi)挖修復的總體發(fā)展趨勢

    就世界范圍來(lái)看，有待應用非開(kāi)挖技術(shù)的國家為數甚多；就中國來(lái)看，除一些省會(huì )城市，絕大多數中、小城市和鄉鎮還未問(wèn)津非開(kāi)挖工程，而現代化、城市化的進(jìn)程勢必使更廣袤的地區很快接受這一新技術(shù)。據統計1998年我國自來(lái)水和下水道的人均占有量?jì)H分別為0.18ｍ/人和0.1ｍ/人，而歐洲地區人均擁有的上、下水道則為12ｍ/人，分別是我國人均值的66.6倍和120倍。據國家統計局的資料，截止到1995年6月，我國共有640個(gè)城市，2000年，我國的城市化人口已達4.5億，城市人口的增加，將使市政基礎設施的工程量大幅度增加，每年新增管線(xiàn)4萬(wàn)公里，2000年管線(xiàn)已達20萬(wàn)公里，且有更快速增長(cháng)之勢。近幾年來(lái)、陜北、西南、新疆等地的油氣管道、成品油輸送管道，天然氣輸送管道，西氣東輸工程，南水北調工程及其分支工程，各類(lèi)管道的鋪設均需要穿越公路、河流、鐵路。另外我國還有大量的電信管道，光纜線(xiàn)、燃氣管道，城市集中供熱管道，電力、有線(xiàn)電視網(wǎng)等管線(xiàn)。無(wú)論從環(huán)境保護還是今后的市場(chǎng)需求來(lái)看，我國非開(kāi)挖鋪管的工程量還需大幅度增加。

    非開(kāi)挖技術(shù)服務(wù)目標的拓展

    事實(shí)上，非開(kāi)挖已經(jīng)把“含管線(xiàn)因素的淺地層水平鉆進(jìn)”納入為自己服務(wù)的范圍。這樣，不僅目前非開(kāi)挖工程的一些主要服務(wù)目標，而且更多的地質(zhì)工程或巖土工程項目也是非開(kāi)挖技術(shù)的服務(wù)對象。與國外發(fā)達國家相比，我國還會(huì )在環(huán)境治理井、排滲井、管棚工程、錨固與注漿、淺層可溶性礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)等更廣泛的領(lǐng)域展開(kāi)非開(kāi)挖技術(shù)的應用。

    鉆具的研制

    在少數發(fā)達國家非開(kāi)挖設備已經(jīng)進(jìn)入系列化，如美國的定/導向鉆機和日本的微型隧道機等。我國近10年來(lái)非開(kāi)挖設備的國產(chǎn)化速度顯著(zhù)加快，尤其在水平定/導向鉆機的研發(fā)上十分突出（如深圳鉆通、北京土行孫等公司生產(chǎn)的設備），微型隧道頂管機也呈上升趨勢。這對提高非開(kāi)挖設備的性?xún)r(jià)比，促進(jìn)我國非開(kāi)挖事業(yè)的蓬勃發(fā)展意義重大。但目前國產(chǎn)設備的系列化程度不高，表現為“中間大，兩頭小”。集中國內優(yōu)勢企業(yè)力量，研發(fā)過(guò)江河與長(cháng)距離穿越工程的大型設備是一個(gè)方向。而微小型和可拆卸性好的輕型非開(kāi)挖設備更是國內市場(chǎng)看好的研發(fā)趨勢，因為許多工程的場(chǎng)地受到嚴格限制，例如城市擁擠的街巷、陡峭的邊坡和隱蔽的豎井等。另外除定/導向鉆機和微型隧道機以外，其他非開(kāi)挖工法設備（如氣動(dòng)矛、夯管錘、控向螺旋機、管道修復機、管道更換機等）的國產(chǎn)化進(jìn)程需要加快，數量需要增多。

    非開(kāi)挖導向儀器的研發(fā)

    現代非開(kāi)挖工程的核心技術(shù)是導向測試與控制。由國外少數公司研制生產(chǎn)的一系列于非開(kāi)挖工程的測控儀器（如無(wú)線(xiàn)導向鉆進(jìn)儀、有線(xiàn)導向鉆進(jìn)儀、螺旋鉆控向器、微型隧道可控向裝置等）是近十幾年來(lái)非開(kāi)挖技術(shù)水平提高、非開(kāi)挖工程量顯著(zhù)增加的關(guān)鍵所在。導向儀器的研制和開(kāi)發(fā)在我國初露端倪。繼河北地礦局之后，杭州海博地基公司與中地大（武漢）聯(lián)合，已經(jīng)成功研制出新型的導向鉆進(jìn)無(wú)線(xiàn)導航儀原理機，部分測試參數如深度、鉆具面角、俯仰角的測試精度已滿(mǎn)足實(shí)用要求。與國外同類(lèi)產(chǎn)品相比，從趨勢上看導航儀研發(fā)方向主要體現于以下幾個(gè)方面：1、對于地下發(fā)射無(wú)線(xiàn)技術(shù)，需增大儀器的穩定性，尤其是抗外界環(huán)境干擾的能力；2、對于有線(xiàn)技術(shù)，將更側重于便利施工操作的信號傳輸系統的研發(fā)；3、地下器具參數的測試與隨鉆控制的智能化聯(lián)系需提高到新的水平；4、一些更新、更全面、更有效的非開(kāi)挖測控方法有望問(wèn)世。

    復雜地層非開(kāi)挖施工工藝的研究

    非開(kāi)挖工程中常見(jiàn)的復雜地層主要包括流沙、卵、礫石等松散層，強水敏粘土和淤泥層、硬巖層。如何從工法、設備、鉆具、材料等方面提高復雜地層和硬巖非開(kāi)挖施工的水平，已成為國內非開(kāi)挖界一項共同奮斗目標。

    在松散和強水敏地層中，時(shí)常發(fā)生坍塌、縮徑、垮孔，以致于無(wú)法形成鉆孔，還有可能毀壞地面及地下構物，而且在鋪管時(shí)阻力特別大，嚴重影響非開(kāi)挖工程的施工效率、成功性和安全性。對此，首先應該建立水平孔孔壁力學(xué)計算模型，對不同復雜地層孔壁的穩定性狀作出預測判斷；在采取技術(shù)措施時(shí)，應配制成孔液、研制特殊鉆具及工藝規程、采取必要的輔助工序等。

    非開(kāi)挖成孔液的科學(xué)使用

    非開(kāi)挖成孔液不僅在復雜地層保護孔壁中起重要作用，而且在排渣、潤滑、水力導向等諸多方面有重要影響。然而，目前國內非開(kāi)挖施工中對成孔液的合理應用重視不夠，往往造成施工速度慢、垮孔及地面塌陷、鋪管遇阻等嚴重后果。因此，對癥下藥地研發(fā)、設計、調配和應用相應的成孔液，可以形象地比喻為“磨刀不誤砍柴工”，是中國非開(kāi)挖工藝技術(shù)今后發(fā)展的趨向之一。

    從性?xún)r(jià)比等多方面綜合考慮，適于非開(kāi)挖施工的成孔液類(lèi)型主要有膨潤土體系、天然植物膠體系、化工合成材料體系三大類(lèi)，配方時(shí)所用的基本漿材和處理劑的可選品種較多。研發(fā)應用時(shí)，應特別注意結合非開(kāi)挖地層和工藝條件。從要求的性能上看：非開(kāi)挖成孔液應有較強的靜態(tài)粘結力、寬范圍可調的流動(dòng)粘度、優(yōu)良的降失水性和抑制性、顯著(zhù)的潤滑性和剪切稀釋作用。

    非開(kāi)挖的理論建模與工程計算

    與非開(kāi)挖施工和設備開(kāi)發(fā)相比，非開(kāi)挖的理論分析與科學(xué)計算相對滯后，一些相關(guān)的力學(xué)數學(xué)模型、量化計算公式以及輔助設計軟件的研究開(kāi)發(fā)和應用急需跟上，例如導向動(dòng)力學(xué)分析方法、鉆孔軌跡設計與三維控制模型、水平孔孔壁穩定計算分析、鋪管阻力計算算法等等。一旦形成密切聯(lián)系實(shí)際的理論并開(kāi)發(fā)相應軟件，必將對非開(kāi)挖施工的優(yōu)化、提率和質(zhì)量、保證安全等產(chǎn)生共性的指導意義。

    非開(kāi)挖信息與管理軟件平臺的建立

    利用現代網(wǎng)絡(luò )信息技術(shù)，建立非開(kāi)挖網(wǎng)絡(luò )信息平臺，不僅可以資源共享，交流工程實(shí)踐中的經(jīng)驗得失，還可以整合優(yōu)勢力量，為國內非開(kāi)挖技術(shù)的快速發(fā)展儲備強大的信息庫。同時(shí)依托網(wǎng)絡(luò )*的功能，實(shí)現非開(kāi)挖產(chǎn)業(yè)的商業(yè)運作化、合理化，大大降低人力、物力，財力的支出。中國非開(kāi)挖技術(shù)信息網(wǎng)為我們提供了一個(gè)很好獲取相關(guān)非開(kāi)挖信息的平臺，但國內此方面的門(mén)戶(hù)網(wǎng)站數量還很少，已有網(wǎng)站也存在質(zhì)量不高，內容單一，功能或缺等問(wèn)題，因此如何加強網(wǎng)站之間的聯(lián)合推陳出新，也很值得關(guān)注。

    非開(kāi)挖管理軟件的開(kāi)發(fā)對非開(kāi)挖工程的規劃設計、成本核算、風(fēng)險評估、科學(xué)管理具有重要的指導意義。國內在此領(lǐng)域起步較晚，水平有限，某些單位已經(jīng)開(kāi)發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的非開(kāi)挖商用軟件，但軟件的通用性、適用性不強。因此，如何研發(fā)功能強大，數據庫豐富 ，界面人性化，運算速度快，便于科學(xué)管理的非開(kāi)挖管理軟件迫在眉睫。

    總之，隨著(zhù)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市建設規模的不斷擴大，道路交通設施的不斷完善，國內非開(kāi)挖市場(chǎng)將會(huì )越來(lái)越廣，在市場(chǎng)的帶動(dòng)及同行們的共同努力下，我國的非開(kāi)挖技術(shù)水平也必然會(huì )大幅提高。