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在国际大环境下我国非开挖发展的现状分析

日期:2011年2月14日 10:44

纵观我国非开挖技术的发展,最明显的特点是起步晚而发展迅速。进入21世纪后更是超出常规的发展。这一方面与我国的经济快速发展有关,特别是与国家基础设施的大规模投资有关,同时也和前期大量引进技术有关。近年来非开挖技术以前所未有的速度应用到与地下管线密切相关的市政、燃气、通信、电力等各个行业中。北京、上海和广州等大城市的污水改造工程和直饮水工程;西气东输工程;南水北调工程和全国性用于宽带网建设的光缆工程都为非开挖技术提供了广阔的市场,其中西气东输主干线就需投资400多亿人民币,它要三次过黄河、一次过长江、一次过淮河,还要穿越江南水网,这都必须使用非开挖技术。国家每年新建管线的投资额达数百亿元人民币。2002年用于非开挖的管线工程的费用已达到20亿元人民币,与2001年的15亿元相比,总费用增加33%以上。
    与我国高速发展的非开挖行业相反,国际上经济的普遍不景气也使国际管道业及非开挖行业处于低迷状态。以污水管线为例,美国2002年与2001年相比,新建管线的总费用由64亿美元降到55亿美元,下降了14%;管线修复的总费用,由24亿美元增加到26亿美元仅增加2亿美元,约增加8%。
    2002年我国在非开挖新管线安装已涉及到各个技术领域,包括水平定向钻进、微型隧道掘进(顶管)和夯管等技术方法。目前,我国管道修复的工程量在整个非开挖工程中所占的比例仍然很小,但也迈出了坚实的一步。一些主要的管线修复和替换方法如内衬法(CIPP、插管法、变形复原法等)、喷浆法、裂管法等在我国已得到初步应用。
    2002年中国非开挖技术协会出版了“水平定向钻进管线铺设工程技术规范”和广东、上海分别成立了地方非开挖技术协会,标志着中国非开挖技术行业的进一步壮大和成熟。
    2002年我国新增水平定向钻机(年销售量)超过200台,新增顶管设备达到30余台套。
1 大型非开挖铺管项目取得巨大成果
(1) 钱塘江水平定向钻进穿越创2308m世界最长纪录 2002年2月3日在杭州肖山召开了庆功大会,庆祝我国水平定向钻进穿越钱塘江工程施工中,创造出2308 m的世界最长穿越记录。这是石油管道三公司采用计算机控向的水平定向钻技术。经过两次预扩孔,历经27个昼夜完成的,打破了已知的、由美国人创造的水平定向钻进1900 m的世界纪录,使我国在世界水平定向穿越市场上居于先进行列。此次钱塘江穿越,采用的是回拖力为4540kN的RB-5型大型水平定向钻机。该钻机在淮河穿越中曾创造过长距离(998 m)、大口径(1060 mm)、大壁厚(26.2 mm)的国内记录。该钻机自1985年引进以来, 共完成40多条江河穿越任务,并走出国门,成功穿越世界第一长河尼罗河,为我国非开挖管道业的发展立下了卓越功勋。
(2)全长3600m、管径500mm的西气东输黄河管线穿越工程已于2002年下半年全面施工,该工程同时结合了水平定向钻进和微型隧道两种非开挖技术。该工程是我国西气东输项目的关键工程。使用的顶管设备是日本RASA公司生产的泥水平衡式顶管机。
(3)上海隧道股份有限公司在常州完成了长2050m、直径2m的钢筋水泥管顶管工程,是目前已完成的我国最长的顶管工程。该管线用于污水处理排海工程,由于很好地解决了超长距离顶进施工中的减阻泥浆、中继间运用和轴线控制等技术难题。顶管设备由我国自已研制开发,共用了14天就完成了全部顶进施工。图1 石油管道三公司钱塘江和黄河穿越现场图2 由北京天环非开挖公司施工的裂管机及裂管之现场
2 2002年我国非开挖铺管行业仍维持高速发展
    据中国非开挖技术协会对国内3家最大水平定向钻机制造公司和4家最大国际产品代理商的不完全统计,2002年在我国市场上共新增水平定向钻机接近200台,略高于去年的180台;其中70%为国产钻机(2001年国产钻机只占50%),30%为进口钻机(含租赁);2002年我国新增大型钻机(回拖力大于450kN)5台,其中4台为进口;2002年我国水平定向钻机总数已达480台,其中大型钻机15台。全年水平定向钻进铺管产值估计超过民币8亿元。
    另对3家国内主要顶管设备制造厂家和两家国外代理商统计,2002年新投入我国市场的顶管设备达到35台套,其中国产设备约占50%,进口设备以日本的伊势机和RASA工业公司为主。由广州引进的德国海瑞克公司的微型隧道设备,标志着国际顶尖设备开始登陆我国。2002年在我国施工的微型隧道(顶管) 设备总数已达70余台,全年微型隧道(顶管)铺管产值估计达人民币7亿元以上。
    随着我国经济实力的增强,我国一些大型企业开始向海外扩张,在非开挖制造行业中,我国中联重科公司收购了Power Mole 公司,该公司是英国一家生产中小型水平定向钻机的公司,这对提高我国水平定向钻机制造行业的总体水平有着深远的意义。
3 非开挖管道修复与替换技术稳步推广
    我国首次利用非开挖裂管方法进行管道替换工作在北京取得成功。该工程由北京天环燃气有限公司非开挖分公司于2002年3-4月在北京西三旗地区更新燃气管道施工中完成的。天环公司引进了美国麦克罗依公司(McELROY)生产的裂管设备,用于旧管线的更新。裂管施工法是一种非开挖管道更新的新技术,它不同于内衬法,其原理是用一组割刀轮将原旧管道切开并扩径后,带入一根同管径或大一级的PE管,以达到更换旧管道或扩容的目的。本工程成功地实施了DN108、DN219两种管径各50m的更新。
    非开挖管道修复与替换技术稳步推广,插管法、原位固化法(CIPP)、注浆(grouting) 和喷涂(spray)法以及各种紧配合内衬法,包括型模法、折叠法等已经在我国近十家企业在北京、上海、沈阳和石家庄等大中城市推广应用,特别是折叠法取得年工程量10多公里的业绩。从几家施工企业的不完全统计,2002年共完成非开挖管线修复工程量30多公里,其中施工工作量最多的是折叠法(folded liner)又称U形法或N型法,其次为CIPP法,涉及包括燃气、自来水和污水管等在内的各种管道类型。我国2002年全年非开挖管道修复量达30km,产值估计达人民币2500万元。
4 加强行业管理,提高我国非开挖技术水平
    至2002年底,正式登记的我国国际非开挖技术协会单位会员已达到120余家,数量居世界第四、亚洲第一;与去年相比,会员增加了40%, 会员涉足全国20多个省市。为规范我国水平定向钻进穿越铺设工程施工市场,统一施工技术质量标准,中国非开挖技术协会出版了“水平定向钻进管线铺设工程技术规范”。本<规范>编委会由十余名专家和具有丰富实践经验的工程技术人员组成,在中国非开挖技术协会的组织下,历经一年多的时间,在收集国内外相关资料的基础上编纂完成了这本<规范>,内容包括水平定向钻进铺管的设计、施工、探测、安全以及承包合同等。本<规范>另附有一张光盘,内容包括钻机操作规程、导航仪操作规程等。
图3 “水平定向钻进管线铺设工程技术规范”
2002年在中国非开挖技术协会支持下,我国广东省和上海市分别成立地方性非开挖技术协会;年末,正式批准成立了北京、上海、广州和武汉四个非开挖技术研究中心,并于12月在武汉召开了第一次工作会议。会议提出了研究中心的工作任务为:
1、开展非开挖技术的基础研究;
2、非开挖新技术的引进、消化和吸收;
3、与生产和施工企业的合作,解决生产中的技术难题;
4、非开挖技术有关的规范和标准的制定;
5、非开挖技术的宣传、培训和人才培养。
图4 中国非开挖技术协会研究中心(武汉)于2002年11月14日成立
5 当前我国非开挖行业的存在问题
    虽然近年来我国非开挖行业在高速发展,但一些问题已开始暴露出来,有可能影响今后的发展。
(1)施工市场不规范主要是地方和行业保护严重,表现在项目不招标或招标不透明,不愿使用非开挖技术等;
(2)低水平的竞争主要表现在小型水平定向钻机上,与两年前相比,回拖力120kN以下国产钻机的价格已下跌了40%。每年每台钻机的平均产值由2000年400多万元下降到2002年的不足200万元,国产钻机产量的增加和国外钻机本土(中国)化是造成价格降低、产值下降的主要原因。今后的竞争必然会更残酷,钻机生产企业要生存和发展,降低成本和提高质量是唯一的出路。为此,规模化生产、提高产品的技术含量等决策已摆到了企业管理层面前。
(3)施工质量与安全隐患由于缺少可遵循的各种非开挖施工规范,施工质量无法保证,安全事故频发,非开挖施工造成的自来水管、燃气管和光缆破损的重大事故经常发生。不仅在铺管施工出现安全事故,在管道修复施工中,2002年也出现过数起的较大的事故。除了中国非开挖技术协会刚出版的水平定向钻进技术规范属于行业规范外,几乎再没有其它的非开挖技术规范可作为统一的施工标准。
(4)缺乏相应的专业人才随着我国非开挖行业的迅猛增长,新技术的不断引进, 使技术人员和管理人员严重短缺。人才素质不高不仅造成上面所述的各种问题,同时也阻碍今后非开挖技术的进一步引进和发展。由于非开挖是一个技术含量较高的行业,涉及的部门和技术领域较广泛,高校也无对口的专业,从而造成专业人才的缺乏。另外缺乏有丰富经验的熟练技工,即所谓高级蓝领也是目前难以解决的问题。
(5)发展的不平衡性从地域上说,非开挖技术的发展与我国整体经济发展相适应,我国东部的发展远远高于中西部地区,仅广东、上海、浙江、江苏和山东五省市就占到了非开挖铺管工作量的75%和非开挖管道修复工作量的90%以上。而西部地区仅在西气东输项目下有为数不多的穿越工程,而管道修复量几乎为空白。在所应用的技术来看,水平定向钻进的发展快于微型隧道(顶管)技术的发展,更快于管道修复的发展,但随着排污工程项目的增加和需修复的旧管线日益增多,后者的发展也将加速。
6 结语
    近年来我国非开挖行业的发展速度和成就已为国人所共识,无论从产值的增长还是技术的引进都进入了一个最佳时期。水平定向钻进铺管工程经过几年的高速发展以后,今后的发展速度将会趋缓,而微型隧道工程将仍然会持续发展,管线修复和替换工程还会有一个大的发展。非开挖行业目前存在的问题有些在市场经济杠杆下会得到解决,有些则需要政府部门和业者共同努力下加以克服。笔者相信,我国非开挖行业今后将进一步规范化,也会有一个质的变化。最后,笔者对那些为本文提供第一手资料的制造企业和施工企业表示由衷的感谢。

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