管道非开挖行业领跑者
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城市排水管网非开挖修复的发展趋势
作者:鸿粤园林发布时间:2020-02-25

  

  非开挖工程区扩建


  世界上有许多国家需要使用非开挖技术。以我国为例,除部分省会城市外,大多数中小城镇尚未涉足非开挖工程,现代化和城市化进程必将使更广阔的领域迅速接受新技术。据统计,1998年我国自来水人均占有量仅为0.18m/人,下水道人均占有量仅为0.1m/人,而欧洲上下水人均占有量为12m/人,是我国人均占有量的66.6倍和120倍。据国家统计局数据,截至1995年6月,全国共有640个城市,2000年,我国城市人口已达4.5亿,城市人口的增加,将使城市基础设施数量大幅度增加,线路年增加4万公里,2000年线路已达20万公里,且有较快增长的趋势。近年来,陕北、西南、新疆等地的油气管道、成品油管道、天然气管道、西气东输工程、南水北调工程及其分支工程都需要穿越公路、河流和铁路。此外,我国还拥有大量的电信管道、电缆管道、燃气管道、城市集中供热管道、电力、有线电视等管道。无论是从环保角度还是从未来市场需求来看,我国非开挖管道的铺设量仍需大幅增加。


  非开挖技术服务目标的拓展


  事实上,非开挖已使“浅层水平井管线因素钻井”投入使用。这样,不仅是非开挖工程的一些主要服务对象,而且更多的地质工程或岩土工程项目也是非开挖技术服务对象。与国外发达国家相比,我国还将在环境治理井、排水井、管棚工程、锚注、浅层可溶性矿产开发等更广泛的领域开展非开挖技术应用。


  12局2003年夏,中铁七局在湖南省中国地质大学(武汉)科技合作项目中,采用无线定位检测耒阳电厂灰坝“钻顶结合”非开挖施工技术,成功实现了集水区辐射井间四级引水管穿(60m跨度),铺设最多可达32m,项目技术研究成果获得了国家领先水平。实例表明,非开挖技术方法不仅适用于常见的“过路过河”类型,而且可以为越来越多的人服务。


  非开挖管道修复置换技术的应用.各种非开挖设备的研制与生产


  由于设备和技术水平的限制,我国非开挖管道修复和更换技术刚刚起步,用于管道修复的设备基本依靠进口,如管道、管道、内衬、缠绕方式等管道修复和更换尚不成熟,有的甚至可以处于空白状态,需要填充。然而,这些弊端并没有阻碍我国非开挖管道修复与更换技术的发展。北京燃气集团有限公司、深圳市水务集团有限公司等企业成功运用聚乙烯管道内衬技术修复燃气和给排水管道,逐步缩小与世界的差距。据统计,2003年,我国管道修复工程达180公里,比2002年的35公里增加了4倍。正在迅速上升。根据美国一家权威杂志最近的一份报告,2004年非开挖修复占美国旧管道修复的64%(污水)和20%(来源)。相比之下,我国在旧管道修复中采用非开挖技术的比例要低得多。在分析我国现有大量地下管线的基础上,结合非开挖管道修复置换的技术经济效果,预计将有大量非开挖管道修复置换工程即将实施。


  高效钻具的研制


  非开挖设备在一些发达国家已经系列化,如美国的固定/试验钻机和日本的微型掘进机。近10年来,我国非开挖设备国产化速度明显加快,特别是水平/导向钻机(如深圳钻通、北京土兴孙等公司生产的设备)的研发,微型隧道顶管机也呈上升趋势。对提高非开挖设备的性价比,促进我国非开挖企业的蓬勃发展具有重要意义。但目前国内设备系列化程度不高,性能“大在中,小在两端”。集中国内优势企业力量,发展大型河流及长距离穿越工程设备,是一个前沿方向。由于城市街道拥挤、坡度陡、竖井隐蔽等诸多工程项目的选址受到严格限制,具有体积小、可拆卸性好等特点的轻型非开挖设备在国内市场是一个很有发展前景的研究方向。除固定/导向钻机和微型掘进机外,其他非开挖工程设备(如气动矛、夯锤、定向螺杆、管道修复机、管道更换机等)的国产化还需加快,数量还需增加。


  非开挖导向仪的研制


  现代非开挖工程的核心技术是中试和控制。一系列的测控仪器(如无线定向钻仪、有线定向钻仪、螺旋钻定向控制器、微通道可控定向装置,近几十年来,国外一些公司开发生产的非开挖技术是非开挖技术进步和非开挖工程量大幅增加的关键。在我国,导引头的研究和开发已初见端倪。河北市地质矿产局、杭州海博基础有限公司和中大大学(武汉)相继研制成功了新型导向钻井无线导航仪原理机,并对一些测试参数如深度、钻具表面角度、俯仰角测试精度满足实际要求。与国外同类产品相比,导航仪的研发方向主要体现在以下几个方面:1。对于地下无线传输技术,需要提高仪器的稳定性,特别是抗外界干扰的能力。2。在有线技术方面,将更加重视有利于施工作业的信号传输系统的研发。将井下仪器参数测试与随钻控制的智能连接提高到一个新的水平。一些较新、更全面、更有效的非开挖测量与控制方法有望问世。


  复杂地层非开挖施工技术研究


  非开挖工程中常见的复杂地层主要有流砂、卵砾石等松散层、高水敏粘土粉土层和坚硬岩层。如何从工程、设备、钻具、材料等方面提高复杂地层和硬岩非开挖施工水平,已成为我国非开挖领域的共同目标。


  在松散、高水敏的地层中,经常发生坍塌、缩孔、冒落等现象,使钻孔无法形成,地面和地下结构可能受到破坏。此外,管道敷设过程中阻力特别大,严重影响非开挖工程的施工效率、成功与安全。首先,建立水平孔壁力学计算模型,预测和判断不同复杂地层中孔壁的稳定性。采取技术措施时,应配制专用成孔液,开发专用钻具和工艺规程,并采取必要的辅助工艺。


  在坚硬岩层中进行非开挖施工,提高岩石破碎效率,改变钻孔方向是非常困难的。2005年1月,国土资源部勘探技术研究所巨力岩土工程公司在江苏省宜兴市采用潜孔重锤钻进技术,在坚硬岩石中成功铺设了直径377毫米、穿越长度210米的钢制燃气管道,实现了中国非开挖岩石钻探的突破。


  非开挖孔隙流体的科学利用


  非开挖孔隙流体不仅对复杂地层的孔壁起着重要的保护作用,而且对排渣、润滑、水力导向等也有着重要的影响。然而,我国在非开挖施工中对成孔液的合理应用重视不够,往往造成施工速度慢、塌孔、地面塌陷、铺管阻力大等严重后果。因此,研究开发、设计、部署和应用相应的成孔液,可以形象地比喻为“切木不出错”,是我国非开挖技术未来发展的趋势之一。


  从性价比等方面综合考虑,适合非开挖施工的成孔液类型主要有优质膨润土体系、天然植物胶体系和化学合成材料体系,配方中使用的基础泥浆和处理剂有多种可选品种。在研发应用中,应特别注意结合非开挖地层和工艺条件。从所要求的性能来看:非开挖井眼液应具有较强的静粘着性、宽的可调流动粘度、优异的失水抑制性、显著的润滑性和剪切稀释性。


  非开挖理论建模与工程计算


  与非开挖施工及设备开发、非开挖相对滞后的理论分析和科学计算相比,一些相关的力学数学模型、定量计算公式及辅助设计软件的研发和应用需要跟上,如定位、设计、施工等,动力分析方法、钻井轨迹设计及三维控制模型、水平分布井壁稳定性计算与分析、铺层阻力计算算法等。一旦形成与实践密切相关的理论,开发出相应的软件,对优化非开挖施工、提高效率和质量、保障安全具有共同的指导意义。


  我很高兴一些特殊的非开挖设计软件在中国得到了成功的开发。例如,中国地质大学江苏什邡工程装备有限公司自主开发的地下水平定向钻井规划软件Drillsmat,在非开挖导向力学分析、导向轨迹三维模拟等方面进行了探索和研究,铺设管道阻力计算、水平孔壁稳定性分析等,形成了一些对现场施工具有一定指导意义的模型、公式和程序软件。在我国,非开挖的理论建模和工程计算还有很多工作要做。


  非开挖信息管理软件平台的建立


  利用现代网络信息技术建立非开挖网络信息平台,不仅可以在工程实践中共享资源、交流经验和得失,而且可以整合优势力量,为我国非开挖技术的快速发展储备强大的信息基础。同时,依托网络的特殊功能,非开挖行业的商业化运作高效合理,大大降低了人力、物力和财力的支出。中国非开挖技术信息网为我们获取相关非开挖信息提供了一个很好的平台,但国内门户网站在这方面的数量还很小,现有网站质量不高,内容单一,功能或缺乏问题,因此如何加强联合网站创新,也值得关注。


  非开挖管理软件的开发对非开挖工程的规划设计、成本核算、风险评估和科学管理具有重要的指导意义。在我国,一些单位已经开发出具有自主知识产权的非开挖商业软件。然而,该软件的通用性和适用性并不强。因此,开发功能强大、数据库丰富、界面友好、运行速度快、管理科学的非开挖管理软件迫在眉睫。


  总之,随着经济的快速发展、城市建设规模的不断扩大和道路交通设施的不断完善,我国非开挖市场将越来越广泛。在市场的推动和同行的共同努力下,我国非开挖技术水平必然会有很大的提高。


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