現(xiàn)代非開挖施工技術(shù)于二十世紀(jì)六十年代末起源于日本,、英國(guó)和美國(guó),，由于其技術(shù)上的優(yōu)勢(shì),，在世界各地廣泛推廣,，于1986年在倫敦成立了國(guó)際非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)（ISTT-International Society for Trenchless technology）,。非開挖施工技術(shù)主要有水平定向鉆進(jìn)施工和氣動(dòng)錘施工兩種方法,，并且兩種施工方法又有相結(jié)合的趨勢(shì),。而氣動(dòng)錘施工方法又可分為氣動(dòng)矛鉆進(jìn),、夯管法、碎管法等技術(shù),。
       非開挖施工技術(shù)是在不開挖地表的條件下,，進(jìn)行地下管線鋪設(shè),、更換和修復(fù)的一項(xiàng)施工方法，與傳統(tǒng)的開挖方法相比,，具有不影響交通,、不破壞地表設(shè)施、施工周期短,、施工成本低,、操作方便、社會(huì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn),，尤其對(duì)于需要在地下較深位置,、地表有障礙物、地面附屬物修復(fù)困難等情況更具優(yōu)勢(shì),，目前,，廣泛應(yīng)用于穿越公路、鐵路,、建筑物,、河流以及在城區(qū)、古跡保護(hù)區(qū)等進(jìn)行市政,、供水,、煤氣、電力,、電訊,、石油、天然氣等管線的鋪設(shè),、更新和修復(fù)等工程,。
       由于國(guó)外對(duì)非開挖施工技術(shù)研究較早，已形成了多種系列產(chǎn)品,，具有代表性的生產(chǎn)廠家有美國(guó)的Vermeer公司,、DitchWitch公司、Mchlaughlin公司,，英國(guó)的MTM公司和POWERMOLE公司,，德國(guó)的ESSIG公司和TRACTO-TECHNIK公司以及瑞士的Terra公司。
我國(guó)非開挖施工技術(shù)與設(shè)備的開發(fā)和研究工作起步較晚,，在二十世紀(jì)八十年代后期,，由于不允許開挖鋪設(shè)地下管線的工程日益增多，以及各大城市改擴(kuò)建工程的開展,，開始引進(jìn)各類非開挖施工設(shè)備,，并促進(jìn)了我國(guó)非開挖施工技術(shù)和設(shè)備的開發(fā)和研究工作，并成立了中國(guó)非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)。非開挖技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展十分迅速,，2004年非開挖的工程產(chǎn)值和設(shè)備的投入量都達(dá)到了40~50的增長(zhǎng)速度,，設(shè)備的國(guó)產(chǎn)率大幅提高，有些設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到了90,，年產(chǎn)值超過30億元,。

 水平定向鉆機(jī)及施工方法
       水平定向鉆進(jìn)鋪管施工方法為：采用水平定向鉆機(jī)，首先鉆進(jìn)一個(gè)較小的導(dǎo)向孔,，然后卸下導(dǎo)向鉆頭,，換上擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行反向擴(kuò)孔，同時(shí)將待鋪設(shè)管線拉入鉆孔中,，根據(jù)鉆機(jī)的能力和待鋪設(shè)管線直徑大小,，有時(shí)需要進(jìn)行二次或多次擴(kuò)孔后再鋪設(shè)管線。
      水平定向鉆具有可控制的鉆進(jìn)系統(tǒng),，能進(jìn)行導(dǎo)向鉆進(jìn),。通過鉆桿的旋轉(zhuǎn)和一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的楔形鉆頭，導(dǎo)向鉆進(jìn)過程能進(jìn)行三維控制,，其原理為：當(dāng)鉆進(jìn)過程如果需要改變方同,，鉆桿停止旋轉(zhuǎn)，將楔形鉆頭的楔面固定在相應(yīng)的位置,，將鉆桿向前推進(jìn)即可改變鉆進(jìn)方向,。對(duì)于鉆頭的位置、鉆頭與地面的傾斜度,、楔面角度等重要數(shù)據(jù)是通過一個(gè)電磁探測(cè)儀傳送到地面上的接收儀器中,。到達(dá)目的點(diǎn)的楔形鉆頭將被換成一個(gè)錐形擴(kuò)孔器，在回拉鉆桿時(shí)將鉆孔擴(kuò)大到所需直徑,，同時(shí)將管線帶入,，可實(shí)現(xiàn)巖石和土質(zhì)地層擴(kuò)孔。
      定向鉆機(jī)按照不同的推拉力分為6.5t,、10t,、12t、20t,、20t,、150t，可用于直徑達(dá)600mm,，一次管線鋪設(shè)長(zhǎng)度可長(zhǎng)達(dá)350mm或數(shù)公里的管線鋪設(shè)。為了滿足更大管徑和更長(zhǎng)距離的管線鋪設(shè)要求,，有些公司正在研究更大噸位的定向鉆,。
       定向鉆機(jī)適用于均質(zhì)地層的施工。當(dāng)遇到卵礫石地層鉆進(jìn)時(shí)，一般鉆機(jī)難以施工,，為了解決上述施工難題,，德國(guó)的TRACTO-TECHNIK公司開發(fā)了一種具有沖擊功能的鉆機(jī)，可以擊碎鉆進(jìn)中的卵礫石,，而對(duì)回?cái)U(kuò)時(shí)遇到大塊卵礫石時(shí),，可采用圖2中右邊的巖石擴(kuò)孔鉆頭。
       目前在巖石中的鉆進(jìn)已有多種較為成熟的方法,，其中中聯(lián)重科研究出的KSD25型干濕兩用水平定向鉆機(jī),，采用氣動(dòng)沖擊錘鉆進(jìn)技術(shù)，能完成硬巖導(dǎo)向孔鉆進(jìn),。但在巖石中擴(kuò)孔至今仍無(wú)新的方法出現(xiàn),，仍然采用傳統(tǒng)的牙輪鉆具，其效率低,、磨損嚴(yán)重,、費(fèi)用高。
       隨著產(chǎn)品的升級(jí),，水平定向鉆機(jī)向智能化方向發(fā)展,，能實(shí)現(xiàn)智能鉆進(jìn)糾偏、智能故障診斷,、自動(dòng)裝卸鉆桿,、自動(dòng)錨固、自動(dòng)清泥和自動(dòng)鉆進(jìn)等功能,。
氣動(dòng)沖擊錘及施工方法,。
       氣動(dòng)沖擊錘結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，由一個(gè)活塞缸和一個(gè)在活塞缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)的活塞,，以及其它不超過10個(gè)輔助零件組成,，其工作原理為：沖擊活塞由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，撞擊活塞缸前端,，活塞缸前端對(duì)活塞的反作用力使得整個(gè)沖擊錘在土層中沿沖擊方向向前運(yùn)動(dòng),。氣動(dòng)矛（HammerHead Mole ）、夯管錘（Pipe Ramming Systems）和碎管錘(Pipe Bursting Systems)都稱為氣動(dòng)沖擊錘,，下面將對(duì)三種氣動(dòng)沖擊錘的施工方法進(jìn)行分析,。

氣動(dòng)矛
       氣動(dòng)矛的施工方法為：在壓縮空氣的作用下，氣動(dòng)矛內(nèi)的活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng),，不斷沖擊矛頭,，矛頭擠壓周圍的土層形成鉆孔，并帶動(dòng)矛體在土層中前進(jìn),；隨著氣動(dòng)矛的前進(jìn),，氣動(dòng)矛將直徑小矛體的管線拖入孔內(nèi),，完成管線鋪設(shè)。根據(jù)地質(zhì)條件的不同,，可以采用氣動(dòng)矛先成孔,，然后再將管線拖入孔內(nèi)，也可以邊鉆孔邊將管線拖入孔內(nèi),。
       氣動(dòng)矛適合在不含水的均質(zhì)地層中,，如粘土、亞粘土中鋪設(shè)外徑為30~150mm,，長(zhǎng)度為10~100m的鋼管,、PE、PVC,、電纜等管線,。氣動(dòng)矛具有操作簡(jiǎn)單、裝拆方便,、容易維護(hù),、施工成本低、施工速度快等優(yōu)點(diǎn),，并且具有運(yùn)動(dòng)方向正反轉(zhuǎn)功能,。
氣動(dòng)矛的直徑為45~180mm，沖擊力為1.7~43噸,，在加上附件的情況下,，氣動(dòng)矛也適合豎直方向如地基樁的夯進(jìn)，當(dāng)配上套插錐頭也可做為夯具使用,。
       氣動(dòng)矛一般只能實(shí)現(xiàn)直線鉆孔,，但德國(guó)的TRACTO-TECHNIK公司研制的定向氣動(dòng)矛也可實(shí)現(xiàn)定向鉆孔，其施工方法如下圖所示,。定向氣動(dòng)矛借助于標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)向儀引導(dǎo)方向,傳感器置于氣動(dòng)矛前腔室內(nèi),給顯示器提供傾角及轉(zhuǎn)動(dòng)信息,而地面上的手動(dòng)定位裝置跟蹤氣動(dòng)矛的傾角和深度位置,。根據(jù)土壤不同結(jié)構(gòu),定向氣動(dòng)矛的彎曲半徑為27~30米。
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