非开挖技术在河南省中原城市群的适应性研究

罗芳+吴书敏

摘要： 在积极应对全球气候变化的今天，积极开发利用绿色节能技术，建设低碳城市是重要举措。在“一带一路”的新形势下，河南省面临着新的发展机遇，积极推动中原城市群经济发展。做为油气消费大省，油气输送的管网与配套建设以及城市地下管网工程建设急需推广低碳环保的绿色技术，以解决传统开挖施工技术带来的对交通的影响及噪声、环境污染等影响。文章参考国内外非开挖技术的应用情况，结合河南省地区的现有非开挖政策环境、设备制造能力、 专业技术能力等分析了非开挖技术在河南地区的推广应用的可行性。

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.

关键词： 非开挖技术；河南省；中原城市群；适应性研究

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

中图分类号：TU990.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）05-0043-03

0 引言

在“一带一路”的国家发展战略下，以郑州为核心的河南省9 个城市组成的中原城市群作为连接中西部地区的重要枢纽，积极利用良好的外部发展环境，借助内部资源优势互补，推进河南省各中小城市的共同经济发展和新型城镇化快速的发展。根据对郑州、开封、洛阳、平顶山、新乡、焦作、许昌、漯河、济源等九个辖市组成的中原城市群的数据统计，城镇化率呈逐年上升趋势，2014年河南省城镇化率达45.2%，2015年46.85%，预计到2020年城镇化率将达到56%。城镇化带来了经济增长、城市基础设施的增加和技术的进步，但是河南省碳排放总量也随之上升。《国家新型城镇化规划（2014-2020年）》指出，要着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展，要节约集约利用水、土地、能源等资源，尽可能地降低对环境的损害，因此以科技创新为引领，提高技术水平，引进低碳技术，降低能耗、减少对环境的污染，是河南省面临的压力。

同时，河南是全国承东启西、连贯南北的油气管道重要枢纽，也是油气消费大省和大型石化基地，油气输送的管网与配套建设也面临着如何协调生态文明与技术实施的难题。

随着市政基础设施、油气输送、南水北调工程及其分支工程的发展，各类管道的铺设均需要穿越公路、河流、铁路。而输送距离长、地质条件复杂、管道施工时周边环境易受污染等问题也日渐突出。综合以上因素，管道建设领域亟待绿色科技的创新推广。

非开挖技术是指以最少的开挖量或不开挖的条件下，通过导向、定向钻进等方式铺设铺设、更换或修复各种地下管线的一种施工新技术，不会干扰人们的正常生活、不会影响交通、对周边的建筑物及环境不会产生负面影响，符合低碳环保的绿色技术要求，具有较高的社会经济效益，有广阔的应用前景。非开挖技术的应用完全符合国家“十二五”发展规划提出的“建立資源节约型和环境友好型社会”，以及低碳经济的要求。

1 国内外现状

非开挖技术最早在欧洲开始使用，主要用于更换和修复严重腐蚀和破损的城市地下管网，先从几个发达国家开始，继而向世界各国推广，20世纪80年代起开始大规模应用。因此，非开挖技术在国外的管网建设与修复领域相对较成熟。

非开挖技术的发展在我国起步晚，技术水平较低，但发展迅速。近年来，我国许多大中型城市如北京、上海等地不断引进各国的先进非开挖技术管理、设备及技术方法，并且许多大型的非开挖铺管项目取得成功，相应的技术成果及经验积累也日益丰富。但是，我国非开挖技术的发展还存在许多不均衡。从应用区域上看，在我国70%以上的非开挖工程主要还是集中在江浙沪、粤等东部地区，尤其是广东、浙江、上海、江苏等省技术相对成熟，而中、西部地区则远远落后；从应用领域来看，市政领域的推广滞后于油气管网建设，中西部地区在管道修复技术上甚至为零。所以对于河南省来说，非开挖这一绿色技术的应用在城市建设中具有相当大的运用空间和推广应用潜力。

2 河南省地区土质调查及非开挖技术适应性分析

2.1 河南省地区土质调查

中原城市群位于河南省中部，主要位于山前冲洪积倾斜平原和黄河冲积平原区，土体岩性一般为粘性土、粉土、砂性土和特殊类土。区内广泛分布松散砂、砂卵砾石层，东部的黄河冲积平原区有淤泥质软土、液化砂土分布，地下水埋藏浅；西南部分地区还出现钙质胶结的砂砾岩层。根据地质特点，顶管法、水平定向钻进法、微型隧道施工法、水平螺旋钻进法等非开挖施工方法可适用于城市群的不同土层。

2.2 非开挖技术的特点

非开挖技术对施工场地要求简单，无需对地层进行大面积开挖，可以在复杂地层条件下进行铺管作业，并且能实现原位修复管道，综合成本低，省时高效。通常所采用的非开挖技术有：水平顶管法、水平定向钻进法、微型隧道施工法、螺旋钻进法、夯管锤法等。水平定向钻进法，施工长度为150-3000米，是市政及管道工程常采用的施工工艺；胀管法的施工长度为100-900米，主要用于压力管道和下水道的更换；微型隧道法，施工长度为25-220米，主要用于下水道的安装；螺旋钻进法，施工长度较短，为12-150米，主要用于短距离的管线工程。非开挖技术以其突出的优势，正在被各大中型城市所普遍采用。

2.3 非开挖技术在河南省的应用情况分析

根据统计数据显示，近年来，我国的水平定向钻机行业已经进入了相对成熟和稳定的阶段。到2014年底，我国对于定向钻机的市场需求比较旺盛，国产水平定向钻机从数量上和质量上都有了长足的发展，不断推出了一些具有自主知识产权的新产品，但是在河南省制造商市场份额依旧不高。在河南省陆续成立了河南长兴非开挖研究中心、河南威力非开挖技术工程有限公司等十几家以研发非开挖技术工程技术公司。非开挖技术研究开发中心在传统管道修复的施工工艺基础上，吸收了美国的非开挖修复的先进技术与设备，研制出一套适应于我国国情的地下管道非开挖修复技术工艺，该项技术已在河南省进行推广，如对中原油田早期建设的石油输送管道的修复工艺、对部分地市自来水公司的球墨筹铁供水管道修复；对部分地市电厂污水排放的水泥管道进行修复等工程中应用。在施工中不断积累丰富的经验和技术资料，该项技术的推广应用逐步得到社会各行业的信赖。

非开挖技术在河南省的应用相对较晚，工程项目较少，从表1中可以看出主要应用还是放在管道穿越工程中，铺管敷设及修复技术运用较少甚至没有，技术相对单一，在市政建设中还没有真正推广起来。2013年国务院印发了《关于加强城市基础设施建设的意见》中进一步明确了当前加快城市基础设施升级改造的重点任务。其中加强城市电网建设使其成为非开挖技术的最大的市场份额，以河南省为例，2014-2015年调查显示，电信电缆管道施工占25%，往后依次为燃气管道21.1%，供水管道16.7%，电力14.7%，油气12.5%，排水及其它管道施工约占9%左右。可见，非开挖技术成为市政管道铺设和修复施工中的关键施工技术，具有较大的增长潜力。

3 新技术推廣应用过程中存在的问题

非开挖技术在河南省中原城市的推广中常遇到以下问题：

①跨行业、跨组织沟通协调难度大。市政基础设施的水、电、燃气、电信等各种管线分属不同的部门，各单位的管理与要求各不相同，在进行管道综合敷设时，报批和施工分别需要跨行、跨组织进行协调。然而到目前为止，在河南省还缺乏相应的专门政府机构加强集中管理，协调各管线权属单位配合施工，使得非开挖技术时推广需要反复沟通，难度较大；

②可遵循的非开挖施工规范和强制性标准较少，缺乏适用于市政管道施工等相关的完整的技术规范。从设计到施工管理缺少依据，仅靠经验做为技术指导，无法保证施工质量，导致推进该项技术发展力度不大，尤其在地方和行业保护严重的情况下，根本不愿采用非开挖技术；

③专业技术人员的严重短缺。由于对非开挖技术行业的认识局限性、地区技术应用的落后性，河南省缺少专业的技术人才，而施工人员学历水平普遍偏低，施工队伍大都没有经过专业培训，难以适应高技术含量的施工作业。在施工过程中，尤其是高级专家、技术带头人严重短缺；

④研发力量较弱，施工技术含量不高。除了在新管线的铺设中，水平定向钻进的技术有所推广外，在旧管道更换和修复上技术方法则较为滞后，另外，在电力、市政等领域中及微型顶管的应用也比校落后；

⑤修复费用居高不下。非开挖修复方法推广的难度很大一部分原因在于费用问题上，完全要依赖于进口材料；加之技术的不成熟，尚需在引进先进技术上加大成本投入，居高的费用使得很多地区望而止步，不愿采用。

4 展望

2014年6月3日国务院发布了《关于加强城市地下管线管理的指导意见》。《意见》提出未来10年要建成较为完善的城市地下管线体系，使地下管线建设管理水平能够适应经济社会发展需要，应急防灾能力大幅提升。为了进一步推广和规范我国的非开挖技术在城市管网改造中的应用，我国住建部在2012-2014年间陆续批准《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》等行业标准，在政府的支持下，河南省的非开挖技术在管道领域的应用具备了良好的政策环境与技术支撑。

在32届国际非开挖技术研讨会暨展览会上，公布的年度非开挖奖的评选结果中，由中国郑州大学道路和地下设施非开挖修复技术获得研究奖，由此可见，河南省以郑州大学为代表的科研团队研发能力正在逐步向世界先进水平靠拢，绿色非开挖技术在河南省的推广具备了科研实力。

在管道非开挖修复技术的进展中，国内管道修复技术的落后和日渐增长的市场需求形成了巨大的反差，城市管线的修复与维护量越来越大，随着河南省经济水平的快速发展与科研能力的提升，非开挖修复的研究将会有全新的进展，期望在不久的未来能够大量生产出国产材料，以降低修复费用而被各市政行业所接受。非开挖技术做为一项绿色技术从经济成本、社会效益、环境保护方面都具有巨大的优势，期待这一技术的推广运用能在河南省各中小城市有一个更好的发展。

参考文献：

[1]颜纯文.认识新常态、适应新常态——用数据分析和展望我国非开挖行业的发展 [J].非开挖技术，2015（2）：1-9.

[2]余明辉，杨昌胜.河南郑州地区非开挖技术的适用性研究及应用[J].科技与创新，2015（2）：8-9.

[3]王超磊，郭晓立.“一带一路”背景下中原城市聪明的发展趋势分析[]].科技创新与生产力，2016（9）：5-9.