行業(yè)資訊
非開挖管線探測技術方案探討
非開挖技術是指在地表極小部分進行開挖而進行各種地下管線的敷設更換或修復等操作的施工技術(該技術對地上的設施造成的影響極小，已被聯(lián)合國環(huán)境保護署認定為地下設施的環(huán)境友好技術(現(xiàn)在這種技術已經(jīng)廣泛滲透到穿越已有設施或克服自然條件的地下工程領域，如高速公路#鐵路#已有建筑物#河流#湖泊，也包括城市中的電力#自來水#煤氣等的管線鋪設和維護等。
1、非開挖技術的優(yōu)點
相對于傳統(tǒng)開挖施工技術，非開挖施工技術的優(yōu)點如
(1)保護環(huán)境(施工噪聲小，粉塵量少，不會阻礙交通，能保護綠地植被，保證商店等企事業(yè)單位的正常運作和居民的正常生活
(2) 所受限制少(受季節(jié)或者地下水位的影響少，并且由于輔助設施減少，具有周期短#人員少#成功率高等優(yōu)點;對已存在的建筑物或者古跡，施工時不需要進行搬遷或破壞極少
(3)安全性好(因非開挖技術施工時地面無需開槽，且會對地下工程進行加固防護，可以起到保護設備和人員的安全作用
(4)綜合成本低(非開挖技術因以下方面的作用，能降低很大一部分相對于開挖直埋的成本：施工時不需要將施工地點的所有土地都挖出直到管線鋪設的位置;在已存在建筑設施下進行施工時，不需要搬移或?qū)ㄖ镉休^大的改動;
因原來的地下管線資料殘缺不全，導致大規(guī)模的開挖直埋方式在很大幾率上會破壞大量的已有管線，導致城市中的停水/停電/停氣/通訊中斷/火災和爆炸等事故，這些不良影響在非開挖技術中，將會大大減少;還包括其他很多間接的費用，比如交通改線費用/地面的復原費用/對市民生活的干擾成本/對環(huán)境的影響成本等，非開挖技術總能獲得一個綜合的最優(yōu)結(jié)果.如果施工時地下管線的管徑和埋深越大，這種優(yōu)勢越明顯，因為這種情況下開挖技術的成本更大.
非開挖施工的方案及措施一般流程：
現(xiàn)場勘查符合---鉆機設備選取---穿越曲線設計---鉆機進場就位---鉆導向孔---擴孔---管線回拖---撤場(其技術范圍包括非開挖管線鋪設、非開挖管線替換和修復、管線檢測(非開挖的主要內(nèi)容包括頂管和水平導向鉆.
2、非開挖施工面臨的問題
很多大中城市，比如北京、上海等，由于歷史變遷、地形地貌變化和其他很多的人為因素，導致城市地下燃氣管線表現(xiàn)出密/雜/老等特點，給管線的鋪設修復等工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)(另外，城市的快速發(fā)展，道路狀況也慢慢擁擠起來(路面一旦施工，交通很容易擁堵，會帶來很嚴重的不良社會影響和經(jīng)濟損失，但如果不盡早施工，一些老舊損的管線又會有破裂的危險，開挖直埋的方式很難解決的這個兩難問題，而非開挖技術就能輕松解決，因為它不需要地面開挖，不會擁堵交通，而且非開挖采用導向鉆系統(tǒng)進行施工，速度快，能很快完成管線的修補工作。
非開挖技術敷設的地下管線集中了多種管線，且埋深大，管線又多為非金屬材料(非開挖施工中地下管線的探測問題，主要有以下幾個：
1、現(xiàn)有儀器的限制，市場上的一些地下管線探測儀器的探測深度目前還很小，一般低于5 m;"非金屬(如塑料)管材的突出問題是探測的困難，因為這種材料不像一些金屬管材，不具有導電導磁性，幾乎絕緣，影響竣工時的驗收測;
2、由于一些城市的地下空間開發(fā)早，而又沒有分層次進行，造成非開挖的地下管線雜亂無章，過去的施工也由于探測的困難，缺少對應管線的具體資料，這些都對地下管材的探測和施工造成了麻煩;另外，在越來越多的大型現(xiàn)代化城市中，非開挖技術施工占的比例越來越多，而由于管線改建#搬遷等，道路下面經(jīng)過了反復的施工鋪設管線，同時也因地質(zhì)沉降等，地下管線的實際情況與各管線施工單位提供的資料并不符合，這些都給非開挖施工管線探測帶來極大的不便。
非開挖施工是一種隱蔽方法，施工時并不能直接看到錯綜復雜的管線分布，如果不能通過其他方式明確探知到地下管線的空間分布情況，在進行非開挖施工時就很容易破壞其他的地下管線，給人民帶來巨大的財產(chǎn)損失甚至生命危險，因此，在非開挖施工中，對地下管線的空間分布進行探測具有重要的現(xiàn)實意義。
3、解決非開挖施工問題的思路
針對地下管線的探測問題，我們可以在施工時采取埋設金屬示蹤線的措施進行解決。通過在地下管線位置進行埋設，或者最好在所使用的塑料管材制造過程中，直接在管道上固化附加金屬線，這樣也能避免這些金屬示蹤線輕易扯斷，與目標管線脫離(這樣就可以將非金屬材質(zhì)的地下線路映射為具有金屬材質(zhì)性質(zhì)(導電、導磁等)的線路探測時，在線路兩端建立信號井，對線路進行通電，利用這些金屬材質(zhì)的導電性及導磁性差異作為主要物性，以電磁感應理論為指導，對他們的電磁場變化規(guī)律進行記錄觀測和研究，據(jù)此尋找地下非金屬管線;也可以利用地下管線與周圍環(huán)境的不同物理性質(zhì)對其進行檢測。
4、非開挖管線的探測
在建立了包含金屬介質(zhì)的非金屬管道中，可以采用多種方法對這些地下管道的位置進行探測。
4.1直流電法
直流電法和傳統(tǒng)的直流電阻率法基本原理相同，是以目的物與周圍環(huán)境導電性的不同為探測基礎的一類探測方法。管線中的金屬材質(zhì)依靠金屬中的自由電子導電，電阻率的大小取決于金屬本身的導電屬性(周圍的環(huán)境(土壤等介質(zhì))則依靠顆?？障吨械乃芤弘x子導電，電阻率取決于土壤中的離子濃度#濕度等(一般情況下，金屬管線的電阻率值較低，周圍介質(zhì)的電阻率值較高(直流電法就利用金屬管線與周圍土壤的電阻率差異來探測地下管線。
在地面以上利用人工震源進行激震時，激震點處會產(chǎn)生彈性震動對附近的土層產(chǎn)生影響，并形成彈性波(即地震波)向四周擴散，在地下傳播的地震波遇到不同彈性介質(zhì)的分界面時(比如非金屬管材和周圍地層之間的分界面)，會出現(xiàn)波動的反射、折射和透射等現(xiàn)象，探測者可以根據(jù)地下傳播的這些波動信息，進行分析，研究波動的傳播規(guī)律，從而確定地下管道的存在位置(在地下管線的探測中，常用的技術是瑞雷波法(面波法)，它主要是根據(jù)地下管道與周圍介質(zhì)間不同的波動傳播速度，測量不同頻率波的傳播速度，以此計算地下管線的位置。如果探測埋設較深而且口徑較大的金屬或非金屬管道，可以采用這種方法獲得一個良好的結(jié)果。
在地下管線埋設相對復雜的地區(qū)，可能單一的技術使用并不能或者比較難判斷出管線的埋設情況，這時就可以采用多種物探方法，對同一片區(qū)域進行探測，以提高對地下管線的分辨能力和探測結(jié)果的可靠度(從現(xiàn)在地下管線探測的應用情況看，探測技術將朝著多種頻率和多種方法綜合的探測技術方向發(fā)展，然后很可能產(chǎn)生單一的管網(wǎng)定位技術
(與此同時，我們不僅要提高地下管線的探測能力，使用多頻率#多探頭的綜合探測方法，還要完善規(guī)范國內(nèi)的非開挖技術文檔等(另外，還要盡快研制出更好的符合我國國情的非開挖儀器，到目前為止，我國使用的一系列非開挖儀器還是由國外的一些公司生產(chǎn)制造的，這嚴重限制了非開挖技術在我國的發(fā)展和普及(同時，還應利用信息時代的優(yōu)勢建立城市地下綜合管線數(shù)據(jù)庫，能夠比較清晰地記錄管線的情況，這也將能引領非開挖技術走向一個新的臺階。
1、非開挖技術的優(yōu)點
相對于傳統(tǒng)開挖施工技術，非開挖施工技術的優(yōu)點如
(1)保護環(huán)境(施工噪聲小，粉塵量少，不會阻礙交通，能保護綠地植被，保證商店等企事業(yè)單位的正常運作和居民的正常生活
(2) 所受限制少(受季節(jié)或者地下水位的影響少，并且由于輔助設施減少，具有周期短#人員少#成功率高等優(yōu)點;對已存在的建筑物或者古跡，施工時不需要進行搬遷或破壞極少
(3)安全性好(因非開挖技術施工時地面無需開槽，且會對地下工程進行加固防護，可以起到保護設備和人員的安全作用
(4)綜合成本低(非開挖技術因以下方面的作用，能降低很大一部分相對于開挖直埋的成本：施工時不需要將施工地點的所有土地都挖出直到管線鋪設的位置;在已存在建筑設施下進行施工時，不需要搬移或?qū)ㄖ镉休^大的改動;
因原來的地下管線資料殘缺不全，導致大規(guī)模的開挖直埋方式在很大幾率上會破壞大量的已有管線，導致城市中的停水/停電/停氣/通訊中斷/火災和爆炸等事故，這些不良影響在非開挖技術中，將會大大減少;還包括其他很多間接的費用，比如交通改線費用/地面的復原費用/對市民生活的干擾成本/對環(huán)境的影響成本等，非開挖技術總能獲得一個綜合的最優(yōu)結(jié)果.如果施工時地下管線的管徑和埋深越大，這種優(yōu)勢越明顯，因為這種情況下開挖技術的成本更大.
非開挖施工的方案及措施一般流程：
現(xiàn)場勘查符合---鉆機設備選取---穿越曲線設計---鉆機進場就位---鉆導向孔---擴孔---管線回拖---撤場(其技術范圍包括非開挖管線鋪設、非開挖管線替換和修復、管線檢測(非開挖的主要內(nèi)容包括頂管和水平導向鉆.
2、非開挖施工面臨的問題
很多大中城市，比如北京、上海等，由于歷史變遷、地形地貌變化和其他很多的人為因素，導致城市地下燃氣管線表現(xiàn)出密/雜/老等特點，給管線的鋪設修復等工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)(另外，城市的快速發(fā)展，道路狀況也慢慢擁擠起來(路面一旦施工，交通很容易擁堵，會帶來很嚴重的不良社會影響和經(jīng)濟損失，但如果不盡早施工，一些老舊損的管線又會有破裂的危險，開挖直埋的方式很難解決的這個兩難問題，而非開挖技術就能輕松解決，因為它不需要地面開挖，不會擁堵交通，而且非開挖采用導向鉆系統(tǒng)進行施工，速度快，能很快完成管線的修補工作。
非開挖技術敷設的地下管線集中了多種管線，且埋深大，管線又多為非金屬材料(非開挖施工中地下管線的探測問題，主要有以下幾個：
1、現(xiàn)有儀器的限制，市場上的一些地下管線探測儀器的探測深度目前還很小，一般低于5 m;"非金屬(如塑料)管材的突出問題是探測的困難，因為這種材料不像一些金屬管材，不具有導電導磁性，幾乎絕緣，影響竣工時的驗收測;
2、由于一些城市的地下空間開發(fā)早，而又沒有分層次進行，造成非開挖的地下管線雜亂無章，過去的施工也由于探測的困難，缺少對應管線的具體資料，這些都對地下管材的探測和施工造成了麻煩;另外，在越來越多的大型現(xiàn)代化城市中，非開挖技術施工占的比例越來越多，而由于管線改建#搬遷等，道路下面經(jīng)過了反復的施工鋪設管線，同時也因地質(zhì)沉降等，地下管線的實際情況與各管線施工單位提供的資料并不符合，這些都給非開挖施工管線探測帶來極大的不便。
非開挖施工是一種隱蔽方法，施工時并不能直接看到錯綜復雜的管線分布，如果不能通過其他方式明確探知到地下管線的空間分布情況，在進行非開挖施工時就很容易破壞其他的地下管線，給人民帶來巨大的財產(chǎn)損失甚至生命危險，因此，在非開挖施工中，對地下管線的空間分布進行探測具有重要的現(xiàn)實意義。
3、解決非開挖施工問題的思路
針對地下管線的探測問題，我們可以在施工時采取埋設金屬示蹤線的措施進行解決。通過在地下管線位置進行埋設，或者最好在所使用的塑料管材制造過程中，直接在管道上固化附加金屬線，這樣也能避免這些金屬示蹤線輕易扯斷，與目標管線脫離(這樣就可以將非金屬材質(zhì)的地下線路映射為具有金屬材質(zhì)性質(zhì)(導電、導磁等)的線路探測時，在線路兩端建立信號井，對線路進行通電，利用這些金屬材質(zhì)的導電性及導磁性差異作為主要物性，以電磁感應理論為指導，對他們的電磁場變化規(guī)律進行記錄觀測和研究，據(jù)此尋找地下非金屬管線;也可以利用地下管線與周圍環(huán)境的不同物理性質(zhì)對其進行檢測。
4、非開挖管線的探測
在建立了包含金屬介質(zhì)的非金屬管道中，可以采用多種方法對這些地下管道的位置進行探測。
4.1直流電法
直流電法和傳統(tǒng)的直流電阻率法基本原理相同，是以目的物與周圍環(huán)境導電性的不同為探測基礎的一類探測方法。管線中的金屬材質(zhì)依靠金屬中的自由電子導電，電阻率的大小取決于金屬本身的導電屬性(周圍的環(huán)境(土壤等介質(zhì))則依靠顆?？障吨械乃芤弘x子導電，電阻率取決于土壤中的離子濃度#濕度等(一般情況下，金屬管線的電阻率值較低，周圍介質(zhì)的電阻率值較高(直流電法就利用金屬管線與周圍土壤的電阻率差異來探測地下管線。
在地面以上利用人工震源進行激震時，激震點處會產(chǎn)生彈性震動對附近的土層產(chǎn)生影響，并形成彈性波(即地震波)向四周擴散，在地下傳播的地震波遇到不同彈性介質(zhì)的分界面時(比如非金屬管材和周圍地層之間的分界面)，會出現(xiàn)波動的反射、折射和透射等現(xiàn)象，探測者可以根據(jù)地下傳播的這些波動信息，進行分析，研究波動的傳播規(guī)律，從而確定地下管道的存在位置(在地下管線的探測中，常用的技術是瑞雷波法(面波法)，它主要是根據(jù)地下管道與周圍介質(zhì)間不同的波動傳播速度，測量不同頻率波的傳播速度，以此計算地下管線的位置。如果探測埋設較深而且口徑較大的金屬或非金屬管道，可以采用這種方法獲得一個良好的結(jié)果。
在地下管線埋設相對復雜的地區(qū)，可能單一的技術使用并不能或者比較難判斷出管線的埋設情況，這時就可以采用多種物探方法，對同一片區(qū)域進行探測，以提高對地下管線的分辨能力和探測結(jié)果的可靠度(從現(xiàn)在地下管線探測的應用情況看，探測技術將朝著多種頻率和多種方法綜合的探測技術方向發(fā)展，然后很可能產(chǎn)生單一的管網(wǎng)定位技術
(與此同時，我們不僅要提高地下管線的探測能力，使用多頻率#多探頭的綜合探測方法，還要完善規(guī)范國內(nèi)的非開挖技術文檔等(另外，還要盡快研制出更好的符合我國國情的非開挖儀器，到目前為止，我國使用的一系列非開挖儀器還是由國外的一些公司生產(chǎn)制造的，這嚴重限制了非開挖技術在我國的發(fā)展和普及(同時，還應利用信息時代的優(yōu)勢建立城市地下綜合管線數(shù)據(jù)庫，能夠比較清晰地記錄管線的情況，這也將能引領非開挖技術走向一個新的臺階。
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