燃气新兴技术

1、 城市燃气工程新技术城市燃气工程新技术 1 报告 提 纲 城市燃气工程新技术城市燃气工程新技术(包括设备和材料包括设备和材料)可大致分为管可大致分为管 网运行实时监控技术、施工技术、检漏与维修技术、检测网运行实时监控技术、施工技术、检漏与维修技术、检测 与防腐技术等。与防腐技术等。 由于时间较为仓促的原因，主要介绍其中一部分新由于时间较为仓促的原因，主要介绍其中一部分新 技术：技术： GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 非开挖施工技术非开挖施工技术 2 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 引入引入GIS的背景的背景 城市燃气管网一般都有历史长（几十年到一百年城市

2、燃气管网一般都有历史长（几十年到一百年)、数量大（数十甚至上百公里、数量大（数十甚至上百公里 管道，上千个压力测试点，数万只燃气表，上万只阀门，数千张各种比例的管网图管道，上千个压力测试点，数万只燃气表，上万只阀门，数千张各种比例的管网图 纸）、变化多（随城市建设而变化）、覆盖面广（基本与城区面积一样大）、与地理纸）、变化多（随城市建设而变化）、覆盖面广（基本与城区面积一样大）、与地理 位置和地理环境联系密切等特点，所以信息十分繁杂多变。位置和地理环境联系密切等特点，所以信息十分繁杂多变。 在传统管理模式下，这些信息一般来讲要么锁在档案柜坦，要么握在工作人员手在传统管理模式下，这些信息一般来讲

3、要么锁在档案柜坦，要么握在工作人员手 中（如藏在少数人的脑子里），甚至是没有任何资料。不管是哪种情况，其所收集的中（如藏在少数人的脑子里），甚至是没有任何资料。不管是哪种情况，其所收集的 信息都不是也不可能是全面而又准确的。由此导致的事故症结难找、信息都不是也不可能是全面而又准确的。由此导致的事故症结难找、“瞎指挥瞎指挥”、 “拍脑袋拍脑袋”建设等问题在各地都有发生。这种管理力方式显然不适应供气事业发展的建设等问题在各地都有发生。这种管理力方式显然不适应供气事业发展的 需要，更不能满足人民群众对供气服务不断进步的要求。需要，更不能满足人民群众对供气服务不断进步的要求。 因此，必须引进新技术，更

4、新传统观念，提高服务水平和能力。因此，必须引进新技术，更新传统观念，提高服务水平和能力。G1S正是在这种正是在这种 背景下被引入并应用于供气管网管理中的。背景下被引入并应用于供气管网管理中的。 3 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS的定义的定义 GIS(Geographical Information System)即地理信息系统，是一种特定的即地理信息系统，是一种特定的 空间信息系统，建立在与地理坐标位置有关的各类型信息库基础之上，可按空间信息系统，建立在与地理坐标位置有关的各类型信息库基础之上，可按 照需要对信息进行有目的的分析处理，并以一定方式表达出来的应用系照需

5、要对信息进行有目的的分析处理，并以一定方式表达出来的应用系 统，具有信息采集、信息管理、信息分析和信息表达四方面的功能统，具有信息采集、信息管理、信息分析和信息表达四方面的功能 。 GIS是一门新兴边缘学科，是现代地球科学、信息学、环境科学、测绘是一门新兴边缘学科，是现代地球科学、信息学、环境科学、测绘 遥感学、计算机科学、管理科学、应用数学和各种应用学科有机结合的集成遥感学、计算机科学、管理科学、应用数学和各种应用学科有机结合的集成 产物，是计算机科学同地学相结合的一个产物，是一种基于地图的产物，是计算机科学同地学相结合的一个产物，是一种基于地图的MIS ( Management Infor

6、mation System)。 4 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS的定义的定义 5 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 燃气管网系统的燃气管网系统的GIS的组成的组成 燃气管网系统的燃气管网系统的GIS也由硬件、软件、数据、人员和方法等五个主要也由硬件、软件、数据、人员和方法等五个主要 元素组成，与众不同的是燃气管网系统元素组成，与众不同的是燃气管网系统GIS数据通常是由数据通常是由管网图形数据、地管网图形数据、地 形背景图形数据、管线及管网设备属性数据、供气业务数据形背景图形数据、管线及管网设备属性数据、供气业务数据等组成，系统数等组成，系统数 据

7、库也是依据系统数据结构来建立的。据库也是依据系统数据结构来建立的。 6 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS在城市燃气管网中的作用在城市燃气管网中的作用 通过通过GIS系统，可将表格式的信息和地图式的信息结合起来，在计算机系统，可将表格式的信息和地图式的信息结合起来，在计算机 内组织成一个既反映数量特征又反映拓扑特征的地理信息数据库，将空间地内组织成一个既反映数量特征又反映拓扑特征的地理信息数据库，将空间地 理信息以数字形式进行采集、编辑、处理、存储、组织和分析，使得错综复理信息以数字形式进行采集、编辑、处理、存储、组织和分析，使得错综复 杂的地下管网在电脑屏幕上能直观地

8、显示出来，哪里有管道，哪里有阀门，杂的地下管网在电脑屏幕上能直观地显示出来，哪里有管道，哪里有阀门， 在电脑屏幕上都一目了然，并能即时获得所查管网设备的属性数据，可实现在电脑屏幕上都一目了然，并能即时获得所查管网设备的属性数据，可实现 地下管网的动态的电子化管理。地下管网的动态的电子化管理。 GIS应用于供气管网管理，可以解决包括应用于供气管网管理，可以解决包括管网图形管理、用户信息管理、管网图形管理、用户信息管理、 紧急事故处理、固定资产管理、管网运行调度、供气质量管理、管网工程管紧急事故处理、固定资产管理、管网运行调度、供气质量管理、管网工程管 理理等供气管网管理中的许多问题。等供气管网管

9、理中的许多问题。 7 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS在城市燃气管网中的作用在城市燃气管网中的作用 1、管网图形管理、管网图形管理 用于管理各种比例的管网图纸信息：用于管理各种比例的管网图纸信息： （1）用数字化仪输入、修改供气管网、建筑物、排气管、地下电缆及）用数字化仪输入、修改供气管网、建筑物、排气管、地下电缆及 文字标注等各信息；文字标注等各信息； （2）实现图纸的自动拼接，对图纸上的各类图形进行叠加显示；）实现图纸的自动拼接，对图纸上的各类图形进行叠加显示； （3）图形的任意部分进行开窗放大显示，对图形进行平滑滚动流览；）图形的任意部分进行开窗放大显示，对图形

10、进行平滑滚动流览； （4）录入、修改管网设备及设施的基础数据，建立相应数据库；）录入、修改管网设备及设施的基础数据，建立相应数据库； （5）实现图形与管网基础数据和运行数据的交叉互访，如管网压力、）实现图形与管网基础数据和运行数据的交叉互访，如管网压力、 流量、气质、气压等实时数据的交换。流量、气质、气压等实时数据的交换。 8 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS在城市燃气管网中的作用在城市燃气管网中的作用 2、用户信息管理、用户信息管理 用于管理用户信息：用于管理用户信息： （1）用户属性数据，包括用户编号、名称、所在地、气表口径等；）用户属性数据，包括用户编号、名称、

11、所在地、气表口径等； （2）用户气量数据，包括气表读数、用气量、用气类别等；）用户气量数据，包括气表读数、用气量、用气类别等； （3）用户接气点位置，包括接气管段，接气点离管段两端距离等信息。）用户接气点位置，包括接气管段，接气点离管段两端距离等信息。 在这些用户信息的基础上，通过统计分析计算，掌握重点用户，了解气在这些用户信息的基础上，通过统计分析计算，掌握重点用户，了解气 量分布状况，为管网运行模拟提供基础数据。量分布状况，为管网运行模拟提供基础数据。 9 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS在城市燃气管网中的作用在城市燃气管网中的作用 3、紧急事故处理、紧急事故处理

12、 用于指导管网事故处理，增强事故反应能力，减少事故损失。在管网用于指导管网事故处理，增强事故反应能力，减少事故损失。在管网 发生爆管大漏事故时迅速找出事故发生位置，利用网络分析自动找到最优发生爆管大漏事故时迅速找出事故发生位置，利用网络分析自动找到最优 阀门关闭方案及事故处理意见，迅速绘制出事故发生地点的管网图及须关阀门关闭方案及事故处理意见，迅速绘制出事故发生地点的管网图及须关 闭阀门的栓点图，并可打印出抢修单和断气用户名单。闭阀门的栓点图，并可打印出抢修单和断气用户名单。 10 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 例如：重庆燃气公司的例如：重庆燃气公司的GIS的故障抢险调度

13、决策的故障抢险调度决策 1）故障区环网动态流程示意：当系统自动）故障区环网动态流程示意：当系统自动(监测点监测点)或人工或人工(非监测点非监测点)报警后，以报警后，以 此为起点，沿故障点气源方向逐路去查询与该点直接相连的一级阀室、阀井、管线，此为起点，沿故障点气源方向逐路去查询与该点直接相连的一级阀室、阀井、管线， 受影响的设备和管线将自动闪烁，系统逐路进行判别后，逐个确定受影响范围；当该受影响的设备和管线将自动闪烁，系统逐路进行判别后，逐个确定受影响范围；当该 故障点处于环网状态时，系统自动按不同的气源流动方向逐路进行判别，一直查询到故障点处于环网状态时，系统自动按不同的气源流动方向逐路进行

14、判别，一直查询到 与该点气源呈惟一关系为止；当某一路径查询完毕后原路返回。这样就圈定了一个最与该点气源呈惟一关系为止；当某一路径查询完毕后原路返回。这样就圈定了一个最 小封闭区。在检索过程中，若遇到阀门失灵的情况，将检索路径自动向上一级阀推进，小封闭区。在检索过程中，若遇到阀门失灵的情况，将检索路径自动向上一级阀推进， 使封闭区自动向外延伸，形成抢修分析中的一级关阀和二级关阀方案。使封闭区自动向外延伸，形成抢修分析中的一级关阀和二级关阀方案。 2）故障区检索分析及受影响区域的划分、决策：沿封闭区内的每个阀井逐路往）故障区检索分析及受影响区域的划分、决策：沿封闭区内的每个阀井逐路往 下检索它所管

15、辖的每个调压箱，直至每个用户；本过程结束后，受影响的调压箱和用下检索它所管辖的每个调压箱，直至每个用户；本过程结束后，受影响的调压箱和用 户数量就圈定了。计算机根据圈定的大小封闭区，能自动给出几套停气方案，供我们户数量就圈定了。计算机根据圈定的大小封闭区，能自动给出几套停气方案，供我们 选择施工抢险最容易的一套进行，以最大程度地减小故障影响。选择施工抢险最容易的一套进行，以最大程度地减小故障影响。 11 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS在城市燃气管网中的作用在城市燃气管网中的作用 4、固定资产管理、固定资产管理 用于对管网固定资产的管理。由于管网建设数量大，范围广，变

16、化快，用于对管网固定资产的管理。由于管网建设数量大，范围广，变化快， 其固定资产管理一直是个难以解决的问题。借助其固定资产管理一直是个难以解决的问题。借助GIS可以按照管网地理位可以按照管网地理位 置，按图分区逐个管段、逐项管网设施地加以统计分析，并设立相应数据置，按图分区逐个管段、逐项管网设施地加以统计分析，并设立相应数据 库进行动态管理，做到资产数量与实物相符，库进行动态管理，做到资产数量与实物相符，“家底家底”一览无余。可以提一览无余。可以提 供多种统计查询方法，如按任意给定区域、按管网口径、按使用年限、按供多种统计查询方法，如按任意给定区域、按管网口径、按使用年限、按 管道材质、按阀门

17、种类、按气表口径等进行单项或多项组合查询，以便全管道材质、按阀门种类、按气表口径等进行单项或多项组合查询，以便全 面了解管网状况。面了解管网状况。 12 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS在城市燃气管网中的作用在城市燃气管网中的作用 5、管网运行模拟、管网运行模拟 用于模拟管网系统运行状况，从不同角度反映供气系统的运行状态及用于模拟管网系统运行状况，从不同角度反映供气系统的运行状态及 所存在的问题，为兴建改造燃气站和管网设施提供决策依据。所存在的问题，为兴建改造燃气站和管网设施提供决策依据。 （1）管网运行负荷分析：显示欠负荷、经济负荷和超负荷运行管段；）管网运行负荷分

18、析：显示欠负荷、经济负荷和超负荷运行管段； 查询显示各种负荷范围的管段。查询显示各种负荷范围的管段。 （2）供气路径查询：可查询管网中任意节点由哪个气源和气源通过哪）供气路径查询：可查询管网中任意节点由哪个气源和气源通过哪 些管段供气，并显示这些管段的运行参数。些管段供气，并显示这些管段的运行参数。 （3）气源和气源的供气分界线：以不同颜色指示出不同气源的供气，）气源和气源的供气分界线：以不同颜色指示出不同气源的供气， 从而分析用户用气来源，并提供兴建燃气站、转压站的受益用户清单。从而分析用户用气来源，并提供兴建燃气站、转压站的受益用户清单。 （4）低压区范围：用特殊标记反映低压范围及相应用户

19、。）低压区范围：用特殊标记反映低压范围及相应用户。 （5）供气潮流动态模拟：以动画形式动态模拟供气趋势。）供气潮流动态模拟：以动画形式动态模拟供气趋势。 13 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS在城市燃气管网中的作用在城市燃气管网中的作用 6、供气气质管理、供气气质管理 用于控制管网气质，指导燃气站合理混合原气，提高气质，降低成本。用于控制管网气质，指导燃气站合理混合原气，提高气质，降低成本。 （1）计算燃气在管网中的停留时间）计算燃气在管网中的停留时间; （2）分析燃气浓度扩散过程）分析燃气浓度扩散过程; （3）提供各气源最佳气质。）提供各气源最佳气质。 7、管网工程

20、管理、管网工程管理 用于在短时间内提供多种管网改扩建方案，并迅速将方案实施后的模用于在短时间内提供多种管网改扩建方案，并迅速将方案实施后的模 拟运行状况显示出来，直观地反映各方案的综合性价比，从而便利地找出拟运行状况显示出来，直观地反映各方案的综合性价比，从而便利地找出 最佳改扩建方案。最佳改扩建方案。 14 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS与其它信息系统的关系与其它信息系统的关系 15 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS在供气管网管理中的应用状况及存在的主要问题在供气管网管理中的应用状况及存在的主要问题 鉴于供气管网管理中存在的问题及鉴于供气

21、管网管理中存在的问题及GISGIS可能发挥的作用，许多供气企业可能发挥的作用，许多供气企业 引入引入GISGIS技术进行管网管理，如北京市燃气集团公司技术进行管网管理，如北京市燃气集团公司 、上海燃气浦东销售、上海燃气浦东销售 公司公司 、沈阳市燃气总公司、沈阳市燃气总公司 、秦皇岛市天然气公司。、秦皇岛市天然气公司。 GISGIS的开发应用对供气企业加强管网管理，提高服务质量起到了一定的开发应用对供气企业加强管网管理，提高服务质量起到了一定 的促进作用。由于历史遗留问题太多，加之人们对此项新技术的认识及人的促进作用。由于历史遗留问题太多，加之人们对此项新技术的认识及人 员素质还有待提高，所以

22、，目前国内还没有出现应用十分成功的员素质还有待提高，所以，目前国内还没有出现应用十分成功的GISGIS供气管供气管 网管理系统。有的企业一开始就试图建立管网模型，但是由于缺乏基础资网管理系统。有的企业一开始就试图建立管网模型，但是由于缺乏基础资 料或基础资料管理机制不能满足系统现势性要求，所以开发应用工作进行料或基础资料管理机制不能满足系统现势性要求，所以开发应用工作进行 不下去，很快便搁置下来，回头来做基础工作。已开发应用的不下去，很快便搁置下来，回头来做基础工作。已开发应用的GISGIS信息系统，信息系统， 大多起步阶段即基础资料管理或小范围试验阶段，离规划目标差距很大大多起步阶段即基础资

23、料管理或小范围试验阶段，离规划目标差距很大。 16 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS在供气管网管理中的应用状况及存在的主要问题在供气管网管理中的应用状况及存在的主要问题 1、管网基础资料整理难度很大、管网基础资料整理难度很大 管网基础资料常见问题主要有：管网基础资料常见问题主要有： （1）管网档案资料数量大）管网档案资料数量大每条管线都有一套档案。每条管线都有一套档案。 （2）管网档案资料年代久）管网档案资料年代久从供气开始之日就有。从供气开始之日就有。 （3）管网档案资料准确性差）管网档案资料准确性差测量不准，要求不严，有些档案资料测量不准，要求不严，有些档案资料

24、毫无价值。毫无价值。 （4）管网档案资料冗余多）管网档案资料冗余多管网档案不断增多，旧档案难以修改。管网档案不断增多，旧档案难以修改。 （5）管网档案资料残缺不全）管网档案资料残缺不全一些管网没有档案或档案遗失了。一些管网没有档案或档案遗失了。 （6）管网档案资料现势性差）管网档案资料现势性差未能反映管线参照物及其环境的最新未能反映管线参照物及其环境的最新 状况。状况。 （7）管网档案资料管理部门分散）管网档案资料管理部门分散有的企业档案负责清理保管卷面，有的企业档案负责清理保管卷面， 营业所负责用户资料管理，管线所负责管网运行管理。营业所负责用户资料管理，管线所负责管网运行管理。 （8）管网

25、本身是埋地的，隐蔽性强，难以查找，核对困难。）管网本身是埋地的，隐蔽性强，难以查找，核对困难。 （9）长期形成的）长期形成的“重工程、轻管理重工程、轻管理”不良习惯。不良习惯。 （10）缺少合格的档案资料收集及管理人员。）缺少合格的档案资料收集及管理人员。 17 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS在供气管网管理中的应用状况及存在的主要问题在供气管网管理中的应用状况及存在的主要问题 2、城市地形图供应难如人意、城市地形图供应难如人意 供气管网图形是建立在城市地形图基础上的，而近供气管网图形是建立在城市地形图基础上的，而近20年来城市建设变年来城市建设变 化的速度非常快，所

26、以需要经常修测城市地形图，而修测地形图投入大，化的速度非常快，所以需要经常修测城市地形图，而修测地形图投入大， 费用高，企业难以承受。少数城市注重城市地形图的管理，建立了统一协费用高，企业难以承受。少数城市注重城市地形图的管理，建立了统一协 调的管理体系，并且投入了大量资金，从而保证了地形图能够及时修测。调的管理体系，并且投入了大量资金，从而保证了地形图能够及时修测。 18 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS在供气管网管理中的应用状况及存在的主要问题在供气管网管理中的应用状况及存在的主要问题 3、管网管理手段落后、管网管理手段落后 目前几乎都还是用传统的人工管理方法管理

27、大量的管网资料。由于管目前几乎都还是用传统的人工管理方法管理大量的管网资料。由于管 网兴建改造工程不断，点多面广，加上网兴建改造工程不断，点多面广，加上“特事特办特事特办”仍有一定数量，所以仍有一定数量，所以 工程竣工资料仍难以及时地按规范形成，前清后乱矛盾突出。所收集的新工程竣工资料仍难以及时地按规范形成，前清后乱矛盾突出。所收集的新 资料也难以及时发挥作用，各应用部门为弄清新旧管网之间的关系，投入资料也难以及时发挥作用，各应用部门为弄清新旧管网之间的关系，投入 大量时间和精力，所形成的成果又难以共享。大量时间和精力，所形成的成果又难以共享。 19 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网

28、中的应用 GIS在供气管网管理中的应用状况及存在的主要问题在供气管网管理中的应用状况及存在的主要问题 4、各类人才奇缺、各类人才奇缺 运用运用GIS实施管网管理，需要大量的人才，包括系统设计师、中高级实施管网管理，需要大量的人才，包括系统设计师、中高级 管网络管理者、中高级技术人员（如燃气工程、数学、测量、计算机软硬管网络管理者、中高级技术人员（如燃气工程、数学、测量、计算机软硬 件、信息系统分析师、数据库管理员等专业件、信息系统分析师、数据库管理员等专业)和熟练技工等。目前供气企业和熟练技工等。目前供气企业 一般都严重缺少这些人才，系统的维护也是相当重要的，目前燃气公司认一般都严重缺少这些人

29、才，系统的维护也是相当重要的，目前燃气公司认 识到了这一点，正在积极招聘识到了这一点，正在积极招聘GIS方面的人才来管理燃气综合管理信息系方面的人才来管理燃气综合管理信息系 统。统。 20 GIS在城市燃气管网中的应用在城市燃气管网中的应用 GIS在供气管网管理中的应用状况及存在的主要问题在供气管网管理中的应用状况及存在的主要问题 5、开发与管理脱节、开发与管理脱节 GIS应用于管网管理，其核心在于管理，应建立与此相适应的新型管应用于管网管理，其核心在于管理，应建立与此相适应的新型管 管理模式。目前各地基本上是依赖计算机专业人员进行设计开发，导致开管理模式。目前各地基本上是依赖计算机专业人员进

30、行设计开发，导致开 发与管理及运用环节脱节，或开发者一味地照搬了现行落后的管理模式，发与管理及运用环节脱节，或开发者一味地照搬了现行落后的管理模式， 效能低下。效能低下。 21 非开挖施工技术非开挖施工技术 非开挖施工技术的概念非开挖施工技术的概念 即通过不开挖管沟而进行管道的敷设、更换及修复的一种新的施工方法。即通过不开挖管沟而进行管道的敷设、更换及修复的一种新的施工方法。 22 非开挖施工技术非开挖施工技术 特点及用途：特点及用途： 城市燃气管道一般铺设在人口稠密、商业繁华的市区，管道周边充塞城市燃气管道一般铺设在人口稠密、商业繁华的市区，管道周边充塞 着其他的一些污水、雨水、热力管道和电

31、力、通讯电缆等其他的市政管道着其他的一些污水、雨水、热力管道和电力、通讯电缆等其他的市政管道 和设施，有部分管线上还骑压着建筑物或完全处于道路下方，开挖施工将和设施，有部分管线上还骑压着建筑物或完全处于道路下方，开挖施工将 造成交通堵塞、绿地和园林的毁坏，也可能对其它一些管道、电缆等地下造成交通堵塞、绿地和园林的毁坏，也可能对其它一些管道、电缆等地下 公共设施造成毁坏。公共设施造成毁坏。 23 非开挖施工技术非开挖施工技术 特点及用途：特点及用途： 而非开挖技术由于具有综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影而非开挖技术由于具有综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影 响交通、施工安全性好等优

32、势，正日益受到人们的青睐，被广泛应用于穿响交通、施工安全性好等优势，正日益受到人们的青睐，被广泛应用于穿 越公路、铁路、建筑物、河流以及在闹市区、古迹保护区、农作物和环境越公路、铁路、建筑物、河流以及在闹市区、古迹保护区、农作物和环境 保护区等不允许或不能开挖条件下进行燃气、电力、供排水管道、电讯、保护区等不允许或不能开挖条件下进行燃气、电力、供排水管道、电讯、 有线电视线路等的铺设、更修和修复。有线电视线路等的铺设、更修和修复。 近十年来，英、美、德、日等国的许多高等院校、研究机构、企业也近十年来，英、美、德、日等国的许多高等院校、研究机构、企业也 投入了大量的人力、物力研究开发这一新技术，

33、取得了大量研究成果并逐投入了大量的人力、物力研究开发这一新技术，取得了大量研究成果并逐 步应用于工程实践中，成为城市现代化进程中的一项关键技术。步应用于工程实践中，成为城市现代化进程中的一项关键技术。 24 非开挖施工技术非开挖施工技术 非开挖施工技术的分类非开挖施工技术的分类 根据用途不同，可将非开挖技术大致分为：根据用途不同，可将非开挖技术大致分为： （1）非开挖管道）非开挖管道敷设敷设技术技术 （2）非开挖管道）非开挖管道更换更换技术技术 （3）非开挖管道）非开挖管道修复修复技术技术 25 非开挖管道敷设技术非开挖管道敷设技术 非开挖管道敷设技术主要有：非开挖管道敷设技术主要有： 顶管法

34、顶管法管道敷设技术管道敷设技术 水平定向钻水平定向钻施工管道敷设技术施工管道敷设技术 26 顶管法管道敷设技术顶管法管道敷设技术 顶管施工，俗称顶管施工，俗称“小盾构小盾构”，作为一种地下管道施工手段，已有，作为一种地下管道施工手段，已有100多年多年 的历史，主要用于排水、引水、给水、热力、煤气、电缆等管道的敷设。顶管的历史，主要用于排水、引水、给水、热力、煤气、电缆等管道的敷设。顶管 施工是借助于液压油缸的推力，将掘进机从顶进坑穿过土层一直推到接收坑，施工是借助于液压油缸的推力，将掘进机从顶进坑穿过土层一直推到接收坑， 与此同时，将紧随掘进机后的管道埋设在两坑之间。与此同时，将紧随掘进机后

35、的管道埋设在两坑之间。 管道顶管装置是通过在掘进端设置掘进刀盘、密封防护系统、动力传动系管道顶管装置是通过在掘进端设置掘进刀盘、密封防护系统、动力传动系 统、定向纠偏系统、排土系统，后部设置主顶系统等，达到有控制地掘进，使统、定向纠偏系统、排土系统，后部设置主顶系统等，达到有控制地掘进，使 地表产生的隆起和塌陷在可控制范围之内；同时又因为定向的精确性，可以准地表产生的隆起和塌陷在可控制范围之内；同时又因为定向的精确性，可以准 确地控制出土点；顶管距离可达到数百米；对地质的适应条件广。确地控制出土点；顶管距离可达到数百米；对地质的适应条件广。 顶管施工对周围环境的影响极小，施工时噪音远远小于开槽

36、式敷设管道，顶管施工对周围环境的影响极小，施工时噪音远远小于开槽式敷设管道， 几乎没有地盘沉降的现象，而且在较深地下敷设管道的情况下，施工成本要小几乎没有地盘沉降的现象，而且在较深地下敷设管道的情况下，施工成本要小 于开槽式敷设管道。于开槽式敷设管道。 27 水平定向钻管道敷设技术水平定向钻管道敷设技术 28 水平定向钻管道敷设技术水平定向钻管道敷设技术 29 水平定向钻管道敷设技术水平定向钻管道敷设技术 30 水平定向钻管道敷设技术水平定向钻管道敷设技术 31 非开挖管道更换技术非开挖管道更换技术 旧管线的非开挖更换实际上是在旧管线的原位处进行更换，即以要更旧管线的非开挖更换实际上是在旧管线

37、的原位处进行更换，即以要更 换的旧管为向导，在专用机具破碎旧管的同时将直径相同或稍大的新管拉换的旧管为向导，在专用机具破碎旧管的同时将直径相同或稍大的新管拉 入或顶入以取代旧管，完成更换作业。入或顶入以取代旧管，完成更换作业。 主要的非开挖更换技术有爆管法、吃管法、劈管法和主要的非开挖更换技术有爆管法、吃管法、劈管法和HDD管道更换法管道更换法 等。等。 32 爆管法爆管法 爆管法是在世界范围内使用最广的一种非开挖管道更换工艺，典型的爆爆管法是在世界范围内使用最广的一种非开挖管道更换工艺，典型的爆 管法施工工艺是将一个圆锥型的爆管工具插入到待换旧管道中并通过拉或顶驱管法施工工艺是将一个圆锥型的

38、爆管工具插入到待换旧管道中并通过拉或顶驱 使它通过管道并使其破裂，破碎的管道碎片被挤入到管道周围的土体里面，与使它通过管道并使其破裂，破碎的管道碎片被挤入到管道周围的土体里面，与 此同时，接在爆管头后面的新管道也通过拉或推的方法铺设。大部分的管道安此同时，接在爆管头后面的新管道也通过拉或推的方法铺设。大部分的管道安 装都是采用拉力的方法铺设的。装都是采用拉力的方法铺设的。 33 爆管法爆管法 替换的新管道可以选用同径的，也可以选用超径的。爆管头的前部连替换的新管道可以选用同径的，也可以选用超径的。爆管头的前部连 接一个在卷扬机作用的绳索或在钻机拉力下的钻杆，后部与新管道连接。接一个在卷扬机作用

39、的绳索或在钻机拉力下的钻杆，后部与新管道连接。 爆管头的前端为了插入待换管道一般都比现存管道的直径要小，而后部主爆管头的前端为了插入待换管道一般都比现存管道的直径要小，而后部主 要用来爆裂旧管道所以设计的比旧管道直径大。与新管道相比爆管头的后要用来爆裂旧管道所以设计的比旧管道直径大。与新管道相比爆管头的后 部直径略大一些，其目的是为了提供足够的环状空间来减少替换的新管道部直径略大一些，其目的是为了提供足够的环状空间来减少替换的新管道 和地层之间的摩擦力。爆管头有时也装备一些其他的辅助碎管器具来提高和地层之间的摩擦力。爆管头有时也装备一些其他的辅助碎管器具来提高 爆管效率。爆管效率。 爆管法管道

40、更换工艺根据爆管头的爆管法管道更换工艺根据爆管头的爆管方式爆管方式的不同可以分为：的不同可以分为：气动冲气动冲 击爆管、液压爆管和静拉力爆管击爆管、液压爆管和静拉力爆管。气动冲击爆管工艺所采用的爆管头是靠。气动冲击爆管工艺所采用的爆管头是靠 里面的气动冲击锤在压缩空气作用下进行爆管的，液压爆管工艺首先插入里面的气动冲击锤在压缩空气作用下进行爆管的，液压爆管工艺首先插入 爆管头插入到需要替换的管道中，然后通过液压使爆管头张开从而爆裂管爆管头插入到需要替换的管道中，然后通过液压使爆管头张开从而爆裂管 道，静拉力爆管工艺是靠拉力来使爆管头通过挤压破碎管道的。道，静拉力爆管工艺是靠拉力来使爆管头通过挤

41、压破碎管道的。 34 爆管法爆管法 爆管法的适用范围非常的广，破碎的旧管道类型应该是脆性及塑性材爆管法的适用范围非常的广，破碎的旧管道类型应该是脆性及塑性材 质的管道，管径范围为：质的管道，管径范围为：501200mm，替换用的新管道可以是各种材质，替换用的新管道可以是各种材质 包括包括PP、PE、PVC、GRP或陶土管道，半径可以等于或略大与旧管道半或陶土管道，半径可以等于或略大与旧管道半 径，但最大不能超过旧管道半径的径，但最大不能超过旧管道半径的1.5倍。施工长度范围在倍。施工长度范围在100250m，因，因 为旧管道的碎屑是被挤入到新管周围土层中，所以该工艺只适用于可压密为旧管道的碎屑

42、是被挤入到新管周围土层中，所以该工艺只适用于可压密 的土层。的土层。 35 吃管法吃管法 吃管法采用切削具将待换的旧管道碾碎，特殊设计的切屑工具可以吃管法采用切削具将待换的旧管道碾碎，特殊设计的切屑工具可以 “吃吃”掉管道和土层以及土层内的任何障碍物。管道碎屑通过切削头后面掉管道和土层以及土层内的任何障碍物。管道碎屑通过切削头后面 连接的新管道排出到地表。新的管道连接在挖掘机的后部被顶入。整个系连接的新管道排出到地表。新的管道连接在挖掘机的后部被顶入。整个系 统采用远程监控和激光导向。统采用远程监控和激光导向。 吃管法系统一般包括一个切屑头和一个盾构体。切屑头上装有切屑齿吃管法系统一般包括一个

43、切屑头和一个盾构体。切屑头上装有切屑齿 和滚刀用来切屑管道，切屑工具安放在盾构体的边缘去切屑地层到能安装和滚刀用来切屑管道，切屑工具安放在盾构体的边缘去切屑地层到能安装 新管道所需要的直径。掘进头是圆锥型的，爆管时将其插入到要替换的管新管道所需要的直径。掘进头是圆锥型的，爆管时将其插入到要替换的管 道中给管道一个张力，这样可以减少切屑齿的磨损。盾构体一般采用的是道中给管道一个张力，这样可以减少切屑齿的磨损。盾构体一般采用的是 液压驱动系统。切屑头和盾构体是从装有顶进装备的始发坑进入土层的，液压驱动系统。切屑头和盾构体是从装有顶进装备的始发坑进入土层的， 顶进装备将给切屑头足够的力量去通过土层。

44、如果要替换强度和硬度都较顶进装备将给切屑头足够的力量去通过土层。如果要替换强度和硬度都较 大的管道，还可以采用冲击加转的方法进行碎管。大的管道，还可以采用冲击加转的方法进行碎管。 36 吃管法吃管法 37 劈管法（切割法）劈管法（切割法） 管道切割工法是使用一个带有切割刀具的切割头将已存的管道切割开，切管道切割工法是使用一个带有切割刀具的切割头将已存的管道切割开，切 割刀具在钻杆或绳索施加的拉力将旧管道切割一条裂缝。切割开的管道在切割割刀具在钻杆或绳索施加的拉力将旧管道切割一条裂缝。切割开的管道在切割 头的挤压作用下撑开，与此同时连接在切割头后面的新管道被拉入，撑开的管头的挤压作用下撑开，与此

45、同时连接在切割头后面的新管道被拉入，撑开的管 道包裹在新管道的周围，对新铺设的管道起到保护作用，可以增加管道的使用道包裹在新管道的周围，对新铺设的管道起到保护作用，可以增加管道的使用 寿命。寿命。 38 劈管法（切割法）劈管法（切割法） 劈管法的应用范围比较有限，首先要求要更换的旧管道不能是脆性的，劈管法的应用范围比较有限，首先要求要更换的旧管道不能是脆性的， 应该具有一定的柔韧性（一般使用在钢质管道的更换中），其次只适用于应该具有一定的柔韧性（一般使用在钢质管道的更换中），其次只适用于 可压密的土层中。需要替换旧管道的半径范围是可压密的土层中。需要替换旧管道的半径范围是50150mm，替换的

46、新管，替换的新管 道可以是各种类型的管道，但是半径不能大于旧管道的道可以是各种类型的管道，但是半径不能大于旧管道的1.5倍。倍。 39 HDD管道在线更换法（也叫回拉螺旋法）管道在线更换法（也叫回拉螺旋法） 该方法是水平定向钻铺管法在管道更换中的运用。该工法首先将导向该方法是水平定向钻铺管法在管道更换中的运用。该工法首先将导向 钻杆插入到已存管道中，然后一个特别设计的带有切屑齿的回拉扩孔头安钻杆插入到已存管道中，然后一个特别设计的带有切屑齿的回拉扩孔头安 装到钻杆上，扩孔头在钻机的拉力下将已存的管道破碎，管道碎屑随钻井装到钻杆上，扩孔头在钻机的拉力下将已存的管道破碎，管道碎屑随钻井 液一同排出

47、到地面。新的管道连接在扩孔头的后面，扩孔的同时被拉入。液一同排出到地面。新的管道连接在扩孔头的后面，扩孔的同时被拉入。 40 HDD管道在线更换法（也叫回拉螺旋法）管道在线更换法（也叫回拉螺旋法） 该工艺需要的设备比较简单，一般的该工艺需要的设备比较简单，一般的HDD铺管钻机就足够。适用于埋铺管钻机就足够。适用于埋 深较浅的地层，但是只能用于管径较小、强度较低的管道更换中。深较浅的地层，但是只能用于管径较小、强度较低的管道更换中。 41 非开挖管道修复技术非开挖管道修复技术 非开挖管道修复技术首先兴起于石油、天然气行业的油、气管道更新非开挖管道修复技术首先兴起于石油、天然气行业的油、气管道更新

48、 修复，后来逐步应用于市政工程中的重力给水管道和排污管道的翻新改造修复，后来逐步应用于市政工程中的重力给水管道和排污管道的翻新改造 中，并随着中，并随着HDPE管等新型管材的应用而迅速推广。管等新型管材的应用而迅速推广。 按内衬管材施工条件等不同而衍生了一些不同的施工技术，按其工艺按内衬管材施工条件等不同而衍生了一些不同的施工技术，按其工艺 主要有：内衬管滑（拉）入衬装、无缝衬装、管道翻衬等非开挖管道修复主要有：内衬管滑（拉）入衬装、无缝衬装、管道翻衬等非开挖管道修复 技术。技术。 42 内衬管滑（拉）入衬装内衬管滑（拉）入衬装 该方法是将一条新的该方法是将一条新的HDPE管拉入到旧的管道中，

49、对于小管径管拉入到旧的管道中，对于小管径HDPE管，首先在工厂管，首先在工厂 中用对熔焊机将中用对熔焊机将HDPE管焊接好，利用管道盘轮运到施工现场，这样可以极大的减少拉入管焊接好，利用管道盘轮运到施工现场，这样可以极大的减少拉入 衬装的时间。对于大管径衬装的时间。对于大管径HDPE管，可将一根根的管，可将一根根的HDPE管（一般为十几米长）运到施工管（一般为十几米长）运到施工 现场，再在管线拉入前利用热熔焊机将管道连起来，然后利用卷扬机将现场，再在管线拉入前利用热熔焊机将管道连起来，然后利用卷扬机将HDPE管拉入原有管拉入原有 的管道。原有管道端部要加装的管道。原有管道端部要加装HDPE管保护圈，以防管保护圈，以防HDPE管拉入时被划伤，内衬管拉入时被划伤，内衬HDPE 管道前端要装圆锥扩孔头，以便克服