非開挖技術在河南省中原城市群的適應性研究

羅芳+吳書敏

摘要： 在積極應對全球氣候變化的今天，積極開發(fā)利用綠色節(jié)能技術，建設低碳城市是重要舉措。在“一帶一路”的新形勢下，河南省面臨著新的發(fā)展機遇，積極推動中原城市群經(jīng)濟發(fā)展。做為油氣消費大省，油氣輸送的管網(wǎng)與配套建設以及城市地下管網(wǎng)工程建設急需推廣低碳環(huán)保的綠色技術，以解決傳統(tǒng)開挖施工技術帶來的對交通的影響及噪聲、環(huán)境污染等影響。文章參考國內(nèi)外非開挖技術的應用情況，結合河南省地區(qū)的現(xiàn)有非開挖政策環(huán)境、設備制造能力、 專業(yè)技術能力等分析了非開挖技術在河南地區(qū)的推廣應用的可行性。

Abstract： Now， people actively respond to global climate change. So， actively developing and using green energy-saving technology and building low-carbon city is an important measure. In the new situation of "One Belt and One Road"， Henan Province actively promotes the economic development of city groups in Central China by the new development opportunities. As oil and gas consumption province， the oil and gas transportation pipeline， supporting construction and the city underground pipe network construction need the low-carbon environmental green technology to solve the traditional construction technology of excavation impact on traffic and noise and the impact of environmental pollution. Combined with the application of trenchless technology at home and abroad， the existing trenchless policy environment in Henan Province， equipment manufacturing capacity and professional and technical capabilities， the feasibility of non-excavation technology in Henan area is analyzed.

關鍵詞： 非開挖技術；河南省；中原城市群；適應性研究

Key words： non-excavation technology；Henan Province；central China urban agglomeration；adaptability research

中圖分類號：TU990.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）05-0043-03

0 引言

在“一帶一路”的國家發(fā)展戰(zhàn)略下，以鄭州為核心的河南省9 個城市組成的中原城市群作為連接中西部地區(qū)的重要樞紐，積極利用良好的外部發(fā)展環(huán)境，借助內(nèi)部資源優(yōu)勢互補，推進河南省各中小城市的共同經(jīng)濟發(fā)展和新型城鎮(zhèn)化快速的發(fā)展。根據(jù)對鄭州、開封、洛陽、平頂山、新鄉(xiāng)、焦作、許昌、漯河、濟源等九個轄市組成的中原城市群的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，城鎮(zhèn)化率呈逐年上升趨勢，2014年河南省城鎮(zhèn)化率達45.2%，2015年46.85%，預計到2020年城鎮(zhèn)化率將達到56%。城鎮(zhèn)化帶來了經(jīng)濟增長、城市基礎設施的增加和技術的進步，但是河南省碳排放總量也隨之上升?！秶倚滦统擎?zhèn)化規(guī)劃（2014-2020年）》指出，要著力推進綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展，要節(jié)約集約利用水、土地、能源等資源，盡可能地降低對環(huán)境的損害，因此以科技創(chuàng)新為引領，提高技術水平，引進低碳技術，降低能耗、減少對環(huán)境的污染，是河南省面臨的壓力。

同時，河南是全國承東啟西、連貫南北的油氣管道重要樞紐，也是油氣消費大省和大型石化基地，油氣輸送的管網(wǎng)與配套建設也面臨著如何協(xié)調生態(tài)文明與技術實施的難題。

隨著市政基礎設施、油氣輸送、南水北調工程及其分支工程的發(fā)展，各類管道的鋪設均需要穿越公路、河流、鐵路。而輸送距離長、地質條件復雜、管道施工時周邊環(huán)境易受污染等問題也日漸突出。綜合以上因素，管道建設領域亟待綠色科技的創(chuàng)新推廣。

非開挖技術是指以最少的開挖量或不開挖的條件下，通過導向、定向鉆進等方式鋪設鋪設、更換或修復各種地下管線的一種施工新技術，不會干擾人們的正常生活、不會影響交通、對周邊的建筑物及環(huán)境不會產(chǎn)生負面影響，符合低碳環(huán)保的綠色技術要求，具有較高的社會經(jīng)濟效益，有廣闊的應用前景。非開挖技術的應用完全符合國家“十二五”發(fā)展規(guī)劃提出的“建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會”，以及低碳經(jīng)濟的要求。

1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

非開挖技術最早在歐洲開始使用，主要用于更換和修復嚴重腐蝕和破損的城市地下管網(wǎng)，先從幾個發(fā)達國家開始，繼而向世界各國推廣，20世紀80年代起開始大規(guī)模應用。因此，非開挖技術在國外的管網(wǎng)建設與修復領域相對較成熟。

非開挖技術的發(fā)展在我國起步晚，技術水平較低，但發(fā)展迅速。近年來，我國許多大中型城市如北京、上海等地不斷引進各國的先進非開挖技術管理、設備及技術方法，并且許多大型的非開挖鋪管項目取得成功，相應的技術成果及經(jīng)驗積累也日益豐富。但是，我國非開挖技術的發(fā)展還存在許多不均衡。從應用區(qū)域上看，在我國70%以上的非開挖工程主要還是集中在江浙滬、粵等東部地區(qū)，尤其是廣東、浙江、上海、江蘇等省技術相對成熟，而中、西部地區(qū)則遠遠落后；從應用領域來看，市政領域的推廣滯后于油氣管網(wǎng)建設，中西部地區(qū)在管道修復技術上甚至為零。所以對于河南省來說，非開挖這一綠色技術的應用在城市建設中具有相當大的運用空間和推廣應用潛力。

2 河南省地區(qū)土質調查及非開挖技術適應性分析

2.1 河南省地區(qū)土質調查

中原城市群位于河南省中部，主要位于山前沖洪積傾斜平原和黃河沖積平原區(qū)，土體巖性一般為粘性土、粉土、砂性土和特殊類土。區(qū)內(nèi)廣泛分布松散砂、砂卵礫石層，東部的黃河沖積平原區(qū)有淤泥質軟土、液化砂土分布，地下水埋藏淺；西南部分地區(qū)還出現(xiàn)鈣質膠結的砂礫巖層。根據(jù)地質特點，頂管法、水平定向鉆進法、微型隧道施工法、水平螺旋鉆進法等非開挖施工方法可適用于城市群的不同土層。

2.2 非開挖技術的特點

非開挖技術對施工場地要求簡單，無需對地層進行大面積開挖，可以在復雜地層條件下進行鋪管作業(yè)，并且能實現(xiàn)原位修復管道，綜合成本低，省時高效。通常所采用的非開挖技術有：水平頂管法、水平定向鉆進法、微型隧道施工法、螺旋鉆進法、夯管錘法等。水平定向鉆進法，施工長度為150-3000米，是市政及管道工程常采用的施工工藝；脹管法的施工長度為100-900米，主要用于壓力管道和下水道的更換；微型隧道法，施工長度為25-220米，主要用于下水道的安裝；螺旋鉆進法，施工長度較短，為12-150米，主要用于短距離的管線工程。非開挖技術以其突出的優(yōu)勢，正在被各大中型城市所普遍采用。

2.3 非開挖技術在河南省的應用情況分析

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，近年來，我國的水平定向鉆機行業(yè)已經(jīng)進入了相對成熟和穩(wěn)定的階段。到2014年底，我國對于定向鉆機的市場需求比較旺盛，國產(chǎn)水平定向鉆機從數(shù)量上和質量上都有了長足的發(fā)展，不斷推出了一些具有自主知識產(chǎn)權的新產(chǎn)品，但是在河南省制造商市場份額依舊不高。在河南省陸續(xù)成立了河南長興非開挖研究中心、河南威力非開挖技術工程有限公司等十幾家以研發(fā)非開挖技術工程技術公司。非開挖技術研究開發(fā)中心在傳統(tǒng)管道修復的施工工藝基礎上，吸收了美國的非開挖修復的先進技術與設備，研制出一套適應于我國國情的地下管道非開挖修復技術工藝，該項技術已在河南省進行推廣，如對中原油田早期建設的石油輸送管道的修復工藝、對部分地市自來水公司的球墨籌鐵供水管道修復；對部分地市電廠污水排放的水泥管道進行修復等工程中應用。在施工中不斷積累豐富的經(jīng)驗和技術資料，該項技術的推廣應用逐步得到社會各行業(yè)的信賴。

非開挖技術在河南省的應用相對較晚，工程項目較少，從表1中可以看出主要應用還是放在管道穿越工程中，鋪管敷設及修復技術運用較少甚至沒有，技術相對單一，在市政建設中還沒有真正推廣起來。2013年國務院印發(fā)了《關于加強城市基礎設施建設的意見》中進一步明確了當前加快城市基礎設施升級改造的重點任務。其中加強城市電網(wǎng)建設使其成為非開挖技術的最大的市場份額，以河南省為例，2014-2015年調查顯示，電信電纜管道施工占25%，往后依次為燃氣管道21.1%，供水管道16.7%，電力14.7%，油氣12.5%，排水及其它管道施工約占9%左右?？梢姡情_挖技術成為市政管道鋪設和修復施工中的關鍵施工技術，具有較大的增長潛力。

3 新技術推廣應用過程中存在的問題

非開挖技術在河南省中原城市的推廣中常遇到以下問題：

①跨行業(yè)、跨組織溝通協(xié)調難度大。市政基礎設施的水、電、燃氣、電信等各種管線分屬不同的部門，各單位的管理與要求各不相同，在進行管道綜合敷設時，報批和施工分別需要跨行、跨組織進行協(xié)調。然而到目前為止，在河南省還缺乏相應的專門政府機構加強集中管理，協(xié)調各管線權屬單位配合施工，使得非開挖技術時推廣需要反復溝通，難度較大；

②可遵循的非開挖施工規(guī)范和強制性標準較少，缺乏適用于市政管道施工等相關的完整的技術規(guī)范。從設計到施工管理缺少依據(jù)，僅靠經(jīng)驗做為技術指導，無法保證施工質量，導致推進該項技術發(fā)展力度不大，尤其在地方和行業(yè)保護嚴重的情況下，根本不愿采用非開挖技術；

③專業(yè)技術人員的嚴重短缺。由于對非開挖技術行業(yè)的認識局限性、地區(qū)技術應用的落后性，河南省缺少專業(yè)的技術人才，而施工人員學歷水平普遍偏低，施工隊伍大都沒有經(jīng)過專業(yè)培訓，難以適應高技術含量的施工作業(yè)。在施工過程中，尤其是高級專家、技術帶頭人嚴重短缺；

④研發(fā)力量較弱，施工技術含量不高。除了在新管線的鋪設中，水平定向鉆進的技術有所推廣外，在舊管道更換和修復上技術方法則較為滯后，另外，在電力、市政等領域中及微型頂管的應用也比校落后；

⑤修復費用居高不下。非開挖修復方法推廣的難度很大一部分原因在于費用問題上，完全要依賴于進口材料；加之技術的不成熟，尚需在引進先進技術上加大成本投入，居高的費用使得很多地區(qū)望而止步，不愿采用。

4 展望

2014年6月3日國務院發(fā)布了《關于加強城市地下管線管理的指導意見》?！兑庖姟诽岢鑫磥?0年要建成較為完善的城市地下管線體系，使地下管線建設管理水平能夠適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要，應急防災能力大幅提升。為了進一步推廣和規(guī)范我國的非開挖技術在城市管網(wǎng)改造中的應用，我國住建部在2012-2014年間陸續(xù)批準《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復更新工程技術規(guī)程》等行業(yè)標準，在政府的支持下，河南省的非開挖技術在管道領域的應用具備了良好的政策環(huán)境與技術支撐。

在32屆國際非開挖技術研討會暨展覽會上，公布的年度非開挖獎的評選結果中，由中國鄭州大學道路和地下設施非開挖修復技術獲得研究獎，由此可見，河南省以鄭州大學為代表的科研團隊研發(fā)能力正在逐步向世界先進水平靠攏，綠色非開挖技術在河南省的推廣具備了科研實力。

在管道非開挖修復技術的進展中，國內(nèi)管道修復技術的落后和日漸增長的市場需求形成了巨大的反差，城市管線的修復與維護量越來越大，隨著河南省經(jīng)濟水平的快速發(fā)展與科研能力的提升，非開挖修復的研究將會有全新的進展，期望在不久的未來能夠大量生產(chǎn)出國產(chǎn)材料，以降低修復費用而被各市政行業(yè)所接受。非開挖技術做為一項綠色技術從經(jīng)濟成本、社會效益、環(huán)境保護方面都具有巨大的優(yōu)勢，期待這一技術的推廣運用能在河南省各中小城市有一個更好的發(fā)展。

參考文獻：

[1]顏純文.認識新常態(tài)、適應新常態(tài)——用數(shù)據(jù)分析和展望我國非開挖行業(yè)的發(fā)展 [J].非開挖技術，2015（2）：1-9.

[2]余明輝，楊昌勝.河南鄭州地區(qū)非開挖技術的適用性研究及應用[J].科技與創(chuàng)新，2015（2）：8-9.

[3]王超磊，郭曉立.“一帶一路”背景下中原城市聰明的發(fā)展趨勢分析[]].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2016（9）：5-9.