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CHAPTER1非开挖工程学概论3

【1.1】非开挖工程学的定义3

【1.2】非开挖工程学的研究对象、目的和性质4

【1.3】非开挖工程学产生的背景4

【1.4】非开挖工程学的学科特点6

【1.5】非开挖工程学的学科框架7

【1.6】非开挖工程学的主要研究内容8

【1.7】非开挖工程技术的分类8

【1.8】非开挖工程的意义和作用10

【1.9】非开挖工程的发展历史和现状11

【1.10】我国非开挖工程面临的机遇和挑战15

CHAPTER2管道地基岩土分类与工程勘察21

【2.1】地下管线分类21

【2.2】管道地基岩土分类22

2.2.1岩石分类22

2.2.2工程岩土分类29

2.2.3土的物理性质及工程分类32

【2.3】管道地基工程勘察方法51

2.3.1城市地下管线场地分类51

2.3.2城市地下管线工程勘察的基本要求52

2.3.3土层的勘察方法54

2.3.4大型长输管道地基工程勘察58

参考文献60

CHAPTER3地下管线探测技术63

【3.1】非开挖地下管线探测的一般要求63

3.1.1非开挖施工场地管线探测的特点63

3.1.2地下管线探测的基本程序和要求63

3.1.3地下管线探测精度要求64

3.1.4地下管线探测的取舍标准65

【3.2】地下管线探测原理65

3.2.1麦克斯韦微分方程65

3.2.2直线电流电磁场66

3.2.3磁偶极子的电磁场69

3.2.4探地雷达（GPR）70

【3.3】管线探测仪器设备71

3.3.1金属管线探测仪71

3.3.2雷达探测仪器74

3.3.3典型金属管线探测仪器介绍74

3.3.4典型管线探测雷达器介绍79

【3.4】非开挖施工现场的管线探测方法83

3.4.1管线调查内容83

3.4.2管线点的设置84

3.4.3地下管线探查的频率域电磁法85

3.4.4地下管线探查的地质雷达法91

3.4.5地下管线探查的其他物探方法93

3.4.6地下管线探查的实施94

3.4.7复杂条件下地下管线的探测97

【3.5】地下管线探测的质量检查99

3.5.1重复探查99

3.5.2开挖验证100

【3.6】地下管线的测量100

3.6.1地下管线的控制测量101

3.6.2地形与管线点测量102

【3.7】管线图编绘与成果提交102

3.7.1机助成图具备的资料103

3.7.2管线竣工测量图的编辑103

3.7.3地下管线探测报告书内容104

3.7.4成果资料的提交104

参考文献104

CHAPTER4地下管道状况检查与评价109

【4.1】地下管道的破坏形式及原因分析109

4.1.1概述109

4.1.2管道泄漏111

4.1.3管流阻塞116

4.1.4管位偏移119

4.1.5机械磨损120

4.1.6管道的腐蚀123

4.1.7管道变形132

4.1.8管道裂纹、管道破裂、管道坍塌135

4.1.9管道破坏状况总结141

【4.2】管道内部检查143

4.2.1管道内部检查143

4.2.2典型管道检查设备介绍147

【4.3】管道水力学测量157

4.3.1管道水力测量的前期规划157

4.3.2测量方法158

【4.4】管道密封性能检测162

【4.5】地下管道状况分类及评价166

4.5.1管线状况分类及评价的相关要求166

4.5.2地下管线状况分类及评价模型168

参考文献186

CHAPTER5中击矛施工技术191

【5.1】概述191

【5.2】工作原理及过程192

5.2.1管线铺设方法192

5.2.2施工机具195

【5.3】应用范围199

【5.4】非进入式可控土层挤密工法200

5.4.1土层挤密工法201

5.4.2冲击矛水平钻进法203

参考文献205

CHAPTER6夯管法施工技术209

【6.1】概述209

【6.2】工作原理209

6.2.1夯管法铺管原理210

6.2.2夯管锤结构和原理211

6.2.3钢管的受力及地层可夯性211

6.2.4夯管锤铺管精度214

6.2.5提高夯管锤铺管效率的措施218

6.2.6夯管结束后管内排土方法219

6.2.7夯管对管道和周围环境的影响220

【6.3】施工机具221

6.3.1夯管锤221

6.3.2其他配套设备225

【6.4】工程应用227

6.4.1气动夯管锤铺管227

6.4.2辅助定向钻进施工方法229

6.4.3起拔旧管231

6.4.4管棚工程232

6.4.5夯管锤打桩技术234

【6.5】油压夯管锤设备235

6.5.1概述235

6.5.2油压夯管锤的结构和工作原理236

6.5.3油压夯管锤施工工艺原理237

6.5.4油压夯管设备237

6.5.5油压垂直夯管238

【6.6】典型工程实例239

参考文献240

CHAPTER7潜孔锤水平钻进技术245

【7.1】概述245

7.1.1空气潜孔锤钻进技术的特点245

7.1.2气动潜孔锤的主要类型246

7.1.3气动潜孔锤的工作原理247

7.1.4潜孔锤钻进工法铺管原理247

7.1.5国内外应用实例248

【7.2】偏心钻头潜孔锤钻进251

【7.3】同心钻头潜孔锤钻进252

7.3.1NUMA-潜孔锤钻进技术253

7.3.2ROTEX Sysmmetrix HZ系统257

7.3.3SST工法259

【7.4】施工机具260

7.4.1潜孔锤钻头260

7.4.2钻杆柱261

7.4.3空压机262

【7.5】应用范围262

参考文献262

CHAPTER8水平顶推钻进法265

【8.1】概述265

8.1.1水平顶推钻进法的优缺点265

8.1.2施工设备及工艺265

8.1.3应用范围266

【8.2】Acemole施工法266

8.2.1施工机具267

8.2.2应用领域268

【8.3】Ironmole工法268

8.3.1施工原理及过程268

8.3.2施工机具271

8.3.3应用领域271

【8.4】Earth Arrow工法272

8.4.1施工机具272

8.4.2应用领域274

【8.5】BM500工法274

【8.6】其他类型的顶推式施工技术275

8.6.1工作原理及过程275

8.6.2施工机具276

8.6.3应用领域277

8.6.4在含地下水地层中的应用279

【8.7】挤密式微型隧道工法280

8.7.1Perimole TPM工法280

8.7.2Acemole PL工法281

8.7.3Herrenknecht AVB工法283

8.7.4土层挤密工法的应用领域284

参考文献284

CHAPTER9水平螺旋钻进法287

【9.1】概述287

9.1.1简要历史287

9.1.2技术发展新趋势287

【9.2】工作原理及过程288

9.2.1轨道式水平螺旋钻进方法289

9.2.2针对不同地层条件的推荐操作293

9.2.3吊架式水平螺旋钻进方法294

【9.3】施工机具296

9.3.1水平螺旋钻机296

9.3.2螺旋钻杆300

9.3.3螺旋钻头300

9.3.4方向控制系统301

9.3.5泥浆润滑系统302

【9.4】应用范围302

9.4.1铺管直径和长度302

9.4.2管材类型303

9.4.3土层条件303

参考文献303

CHAPTER10顶管施工技术307

【10.1】概述307

【10.2】分步挖掘式顶管机309

10.2.1手掘式顶管机309

10.2.2机械挖掘式顶管机311

10.2.3气压平衡式顶管机313

10.2.4泥水平衡式顶管法320

10.2.5水力破碎式顶管机322

【10.3】全断面掘进式顶管机323

10.3.1切削刀盘结构及形状323

10.3.2全断面自然平衡顶管机328

10.3.3全断面机械平衡顶管机329

10.3.4全断面气压平衡式顶管机330

10.3.5全断面水力平衡式顶管机330

10.3.6全断面土压平衡式顶管机341

10.3.7无切削刀盘式顶管机（SM-B）349

【10.4】非圆断面管道顶管施工技术353

10.4.1DPLEX顶管施工法353

10.4.2Takenaka顶管施工法354

【10.5】顶管和微型隧道的相关理论及分析计算355

10.5.1顶进力的分析计算356

10.5.2影响顶进力的因素367

10.5.3顶管施工地面变形分析和预测371

【10.6】长距离顶管技术378

10.6.1中继站378

10.6.2润滑和注浆减摩382

10.6.3控制超挖量389

10.6.4顶管施工中的其他减阻方法389

【10.7】曲线顶管技术393

10.7.1曲线顶管的设计计算394

10.7.2SS Mole曲线顶管工法399

10.7.3Ultimate Method工法400

【10.8】顶管工作坑的设计与施工403

10.8.1概述403

10.8.2工作坑的尺寸409

10.8.3后座墙412

10.8.4后座墙的设计计算413

10.8.5洞口止水方法417

10.8.6进出洞口的措施418

【10.9】施工测量和导向技术419

10.9.1光学测量法420

10.9.2陀螺法423

10.9.3液面水平法423

10.9.4顶距测量方法424

10.9.5测量导向系统的实际应用425

10.9.6顶进中的误差与校正429

【10.10】宜昌红花套长江穿越管道工程实例434

10.10.1工程概况434

10.10.2AVN2440DS泥水平衡式掘进机简介434

10.10.3竖井施工技术435

10.10.4隧道掘进施工技术435

参考文献438

CHAPTER11微型隧道施工技术443

【11.1】概述443

【11.2】螺旋排土式微型隧道工法444

11.2.1工作原理及工作过程445

11.2.2施工设备446

11.2.3应用范围448

【11.3】水力排土式微型隧道工法454

11.3.1单步施工法456

11.3.2双步施工法465

11.3.3可回拉的盲孔掘进机467

【11.4】气力排土式微型隧道工法468

11.4.1单步顶进工法469

11.4.2双步施工法473

【11.5】连接住户的微型隧道工法474

【11.6】　微型隧道施工中障碍物的排除方法476

参考文献478

CHAPTER12水平定向钻进技术483

【12.1】概述483

12.1.1发展历史与背景483

12.1.2国内外现状484

【12.2】HDD钻机设计486

12.2.1钻机的功能单元及实现方法487

12.2.2钻机的主要参数设计与选择492

12.2.3液压系统的设计495

12.2.4动力与执行机构的设计计算498

12.2.5调速回路的设计计算503

12.2.6钻机的保护设计506

【12.3】HDD钻进工艺508

12.3.1先导孔施工前准备509

12.3.2实现导向的方法512

12.3.3导向钻头工作原理514

12.3.4HDD钻进轨迹设计517

12.3.5导向孔施工520

12.3.6扩孔的基本原理和工艺方法521

12.3.7钻孔清洁528

12.3.8管线铺设529

12.3.9回拖力计算531

12.3.10钻孔塌孔原因、预防与处理538

【12.4】导航仪及钻孔导向539

12.4.1导航仪的功用539

12.4.2导航仪的分类541

12.4.3HDD线导航仪基本原理545

12.4.4常用HDD导航仪性能介绍548

【12.5】钻孔泥浆550

12.5.1钻孔泥浆性能参数及其测定方法552

12.5.2钻孔泥浆的设计、用量计算与配制554

12.5.3钻孔泥浆后处理556

【12.6】HDD辅助工具558

12.6.1导向钻头559

12.6.2HDD扩孔钻头563

12.6.3钻杆569

12.6.4其他辅助工具573

【12.7】HDD程实例577

12.7.1工程概况577

12.7.2穿越场地对定向钻适宜性分析577

12.7.3施工过程578

12.7.4施工过程中的其他先进技术580

参考文献581

CHAPTER13管道原位更换技术585

【13.1】概述585

13.1.1引言585

13.1.2爆管法发展历史585

13.1.3爆管法定义585

13.1.4爆管法可行性和经济性586

13.1.5适用性588

13.1.6爆管系统分类589

13.1.7非开挖管线清除和更换系统594

【13.2】管道更换的项目计划596

13.2.1计划内容597

13.2.2初步设计调查599

13.2.3爆管法施工对周围环境的影响600

13.2.4管道更换长度605

13.2.5始发坑和接收坑606

13.2.6爆管工法的选择606

【13.3】原有管道评价607

13.3.1旧管道的评估607

13.3.2施工中应注意的特殊问题608

13.3.3脆性管道610

13.3.4劈裂型管道611

【13.4】对新管道的性能要求612

13.4.1混凝土管612

13.4.2陶土管613

13.4.3金属管614

13.4.4塑料管615

【13.5】设计和施工准备619

13.5.1可行性和风险评估619

13.5.2设计参数620

13.5.3地质技术条件621

13.5.4场地条件差异621

【13.6】施工621

13.6.1工作计划621

13.6.2作业空间622

13.6.3场地布局622

13.6.4始发坑和接收坑622

13.6.5润滑系统623

13.6.6应急计划624

13.6.7检查和监控624

13.6.8竣工图和资料624

13.6.9支管连接625

【13.7】静拉爆管法拉力计算625

【13.8】管道更换需要研究的问题627

参考文献627

CHAPTER14内衬法管道修复技术631

【14.1】软衬法（原位固化法）631

14.1.1CIPP应用领域632

14.1.2CIPP管道的设计计算633

14.1.3CIPP管道材料性能642

14.1.4施工工艺643

14.1.5CIPP软衬法的优缺点647

【14.2】内插法648

14.2.1应用领域648

14.2.2内插法管道设计计算649

14.2.3内插法施工工艺653

14.2.4内插法的优缺点660

【14.3】螺旋缠绕法660

14.3.1应用领域、材料及其要求661

14.3.2施工设备663

14.3.3设计计算665

14.3.4施工工艺667

14.3.5螺旋缠绕法的优缺点670

【14.4】内衬紧配合法670

14.4.1概述670

14.4.2模压法672

14.4.3U型折叠内衬法673

14.4.4热成形衬管法677

参考文献680

CHAPTER15管道局部修复技术685

【15.1】喷涂法管道修复技术685

15.1.1修复准备685

15.1.2Centriline混凝土喷涂修复技术686

15.1.3树脂喷涂法690

【15.2】浇筑法管道修复技术692

15.2.1水泥692

15.2.2特细的水泥砂浆693

15.2.3喷射混凝土693

15.2.4可进入管道的修复693

15.2.5不可进入管道的修复695

【15.3】管片法管道修复技术696

15.3.1不锈钢发泡胶卷筒法697

15.3.2PVC六片管筒修复技术699

【15.4】化学稳定法700

15.4.1化学溶液注浆700

15.4.2树脂注浆系统704

15.4.3注入和排出技术705

【15.5】点状CIPP修复技术705

15.5.1主要特性706

15.5.2点状CIPP修复技术优缺点706

15.5.3施工方法707

【15.6】机器人修复技术708

15.6.1主要特性708

15.6.2机器人修复技术优缺点709

15.6.3施工方法709

参考文献710

CHAPTER16管道清洗技术713

【16.1】概述713

16.1.1清洗的概念和分类713

16.1.2管道清洗714

【16.2】冲刷清洗715

16.2.1脉冲冲刷715

16.2.2回水冲刷716

【16.3】高压水射流清洗717

16.3.1清洗原理及设备718

16.3.2高压水射流清洗对管道的影响721

【16.4】清管器清洗722

16.4.1清管技术概述722

16.4.2清管器及相关设备723

【16.5】化学清洗735

16.5.1概述735

16.5.2清洗液的确定735

16.5.3清洗助剂的确定736

16.5.4化学清洗方法737

【16.6】其他清洗方法738

16.6.1气脉冲清洗738

16.6.2空穴射流清洗739

16.6.3喷砂清洗740

16.6.4爆炸清洗740

16.6.5特殊工具清洗740

【16.7】典型的大型清洗设备744

16.7.1立耐车载式高压射水机744

16.7.2立耐HD50/HD80/HD90/HD100拖挂式高压射水机746

16.7.3立耐便携式高压射水机747

16.7.4安特（STOKOTA）联合吸污车748

参考文献749

CHAPTER17非开挖工程管材753

【17.1】概述753

【17.2】混凝土管道754

17.2.1企口管754

17.2.2双插口混凝土管道756

17.2.3钢承口管接口形式757

17.2.4对混凝土管道的相关要求759

17.2.5钢筋混凝土管道的许用顶力760

17.2.6钢筋混凝土管道钢筋腐蚀后承载力的变化761

17.2.7聚合物混凝土管道762

【17.3】聚乙烯管道763

17.3.1概述763

17.3.2聚乙烯特性指标764

17.3.3聚乙烯管道的特性765

17.3.4聚乙烯的应用领域765

17.3.5塑料管道连接方法767

17.3.6非开挖工程对PE管道的强度要求771

17.3.7PE管道的水力学特性772

【17.4】玻璃钢管道774

17.4.1玻璃钢管道介绍774

17.4.2玻璃钢管道结构介绍776

17.4.3玻璃钢管道连接777

17.4.4玻璃钢管道的工程实例780

【17.5】陶土管784

【17.6】聚氯乙烯管道（PVC）786

17.6.1概述786

17.6.2PVC管特性787

17.6.3PVC管应用领域788

【17.7】球墨铸铁管道789

【17.8】钢管790

【17.9】石棉水泥管道792

参考文献794

CHAPTER18非开挖工程经济评价与管理797

【18.1】项目成本分析797

18.1.1直接成本797

18.1.2间接成本798

18.1.3社会成本798

【18.2】项目成本预测798

【18.3】非开挖和开挖施工法的成本对比801

【18.4】现场组织管理803

【18.5】施工组织设计的编写805

18.5.1施工组织设计的作用及任务805

18.5.2编制施工组织设计的原则806

18.5.3施工组织设计的编制的内容和依据806

18.5.4施工组织设计主要组成部分的编制809

18.5.5施工组织设计的编制程序和审批程序816

参考文献817

【附录1】非开挖工程专业词汇818

【附录2】英制和公制常用单位换算表832