非開挖工程學(xué)

前言

　　非開挖工程是利用微開挖或不開挖技術(shù)對“地下生命線系統(tǒng)”進行設(shè)計、施工、探測、修復(fù)以及更新、資產(chǎn)評估和管理的一門新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，被廣泛應(yīng)用于穿越公路、鐵路、建筑物、河流以及在鬧市區(qū)、古跡保護區(qū)、農(nóng)作物和環(huán)境保護區(qū)等不允許或不便開挖條件下進行燃氣、電力、給排水管道、電訊、有線電視線路、天然氣管道等的鋪設(shè)、更新、修復(fù)以及管理和評價等?！胺情_挖工程”被聯(lián)合國環(huán)境議程（united Nations Environmental Programme—uNEP）批準(zhǔn)為地下設(shè)施的環(huán)境友好技術(shù)（Environmentally Sound Technology—EST）。　　近20余年來，美、英、德、日等國的許多高等院校、研究機構(gòu)、企業(yè)也投入了大量的人力、物力研究開發(fā)這一新技術(shù)，取得了大量研究成果并逐步應(yīng)用于工程實踐中。由于該技術(shù)具有綜合成本低、施工周期短、環(huán)境影響小、不影響交通、施工安全性好等優(yōu)勢，日益受到人們的青睞，在市政給排水管線、通訊電纜、燃氣管道、輸油管道及電力電纜等地下管線工程施工中得以廣泛應(yīng)用。目前，非開挖管線工程技術(shù)已在西方發(fā)達國家成為一項政府支持、社會提倡和企業(yè)參與的新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在我國以每年40％的速度增長，成為城市現(xiàn)代化進程中的一項關(guān)鍵技術(shù)。我國建設(shè)部將“非開挖工程”列為國家“十一五”重點推廣技術(shù)之一。2008年初，美國國家工程院把“修復(fù)和改善城市基礎(chǔ)設(shè)施”列為21世紀工程學(xué)面臨的14大挑戰(zhàn)之一?！　》情_挖工程技術(shù)在我國的一些重大工程（如中國投資4000億元的，有史以來建造的規(guī)模最大的西氣東輸工程，需要穿越大型河流14次，穿越中型河流40次，穿越鐵路35次，穿越公路421次，所需要的非開挖技術(shù)種類包括HDD、微型隧道、頂管技術(shù)、盾構(gòu)技術(shù)等）中也發(fā)揮了決定性的作用。

內(nèi)容概要

本書共分為18章，內(nèi)容涵蓋非開挖工程技術(shù)的各個領(lǐng)域，包括地下管線探測技術(shù)、管道狀況檢測和評價理論與技術(shù)、新管道施工技術(shù)（包括HDD、頂管、微型隧道、水平螺旋鉆進技術(shù)、夯管技術(shù)等）、管道清洗技術(shù)、管道更換技術(shù)、管道修復(fù)技術(shù)以及非開挖工程所用管材等，是迄今為止國內(nèi)非開挖工程領(lǐng)域“最新、最全、最系統(tǒng)”，且理論和實踐并重、先進性和實用性相結(jié)合的著作。    該書具有如下特點：    1.學(xué)術(shù)觀點新：第一次提出“非開挖工程學(xué)”這一新的學(xué)科方向，并系統(tǒng)地闡述了其發(fā)展背景、定義、研究對象、學(xué)科框架等一系列相關(guān)問題。    2.內(nèi)容系統(tǒng)、全面、翔實：比現(xiàn)有非開挖工程領(lǐng)域的參考書內(nèi)容更翔實、體系更完整。    3.先進性、科學(xué)性和實踐性并重：既介紹了大量國外非開挖領(lǐng)域的最新研究成果和先進技術(shù)，又立足我國國情；既重視相關(guān)設(shè)計理論，也結(jié)合工程實例。    4.是中國非開挖工程界共同智慧和勞動的結(jié)晶。    本書是對非開挖工程領(lǐng)域的設(shè)計人員、科研開發(fā)人員、工程技術(shù)人員、教師、研究生和本科生及從事管線（管道）工程設(shè)計、施工、監(jiān)理、管理人員都具有重要參考價值的教材和工具書。

作者簡介

馬保松，男，1968年生，博士（博士后），中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）教授、博士生導(dǎo)師，中美聯(lián)合非開挖工程研究中心常務(wù)副主任。美國德州大學(xué)地下設(shè)施研究與教育中心（CUIRE）客座教授、中方聯(lián)合主任，美國《管線系統(tǒng)工程與技術(shù)》雜志（Journal of Pipeline Systems Engineenng and Technology）編輯，中國非開挖技術(shù)協(xié)會常務(wù)理事。     
　　曾于2001年～2002年，在德國魯爾波鴻大學(xué)（RuhrUniversity Bochum）建筑工程學(xué)院做訪問學(xué)者，從師于國際非開挖技術(shù)協(xié)會副主席Prof.Dr.-Ing.Dietrich Stein。2006年～2007年分別到美國密西根州立大學(xué)（Michigan State University）和德克薩斯大學(xué)阿靈頓校區(qū)（The University of Texas at Arlington）做訪問學(xué)者。     
　　長期從事非開挖工程技術(shù)及理論的科學(xué)研究和教學(xué)工作。2004年在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）為本科生新開設(shè)《非開挖工程學(xué)》課程，在非開挖工程領(lǐng)域發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇，出版專著5部。和國際非開挖同行建立了良好的合作關(guān)系，2007年曾邀請美國和加拿大16位國際非開挖工程領(lǐng)域知名的專家學(xué)者在中國召開中美聯(lián)合非開挖工程學(xué)術(shù)研討會，與美國的普渡大學(xué)（Purdue University）、德州大學(xué)地下設(shè)施研究與教育中心（CUIRE）和路易斯安那工業(yè)大學(xué)非開挖技術(shù)中心（TTC）共同組建中美聯(lián)合非開挖工程研究中心（China—U.S.Joint Cnter for Trenchless Research and Development—CTRD）。

書籍目錄

Chapter 1  非開挖工程學(xué)概論　【1.1】 非開挖工程學(xué)的定義　【1.2】 非開挖工程學(xué)的研究對象、目的和性質(zhì)　【1.3】 非開挖工程學(xué)產(chǎn)生的背景　【1.4】 非開挖工程學(xué)的學(xué)科特點　【1.5】 非開挖工程學(xué)的學(xué)科框架　【1.6】 非開挖工程學(xué)的主要研究內(nèi)容　【1.7】 非開挖工程技術(shù)的分類　【1.8】 非開挖工程的意義和作用　【1.9】 非開挖工程的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀　【1.10】 我國非開挖工程面臨的機遇和挑戰(zhàn)Chapter 2  管道地基巖石分類與工程勘察　【2.1】 地下管線分類　【2.2】 管道地基巖土分類　　2.2.1　巖石分類　　2.2.2　工程巖土分類　　2.2.3　土的物理性質(zhì)及工程分類  【2.3】 管道地基工程勘察方法　　2.3.1　城市地下管線場地分類　　2.3.2　城市地下管線工程勘察的基本要求  　　2.3.3　土層的勘察方法　　2.3.4　大型長輸管道地基工程勘察    參考文獻  Chapter 3  地下管線探測技術(shù)　【3.1】 非開挖地下管線探測的一般要求　　3.1.1　非開挖麓工場地管線探測的特點  　　3.1.2　地下管線探測的基本程序和要求  　　3.1.3　地下管線探測精度要求　　3.1.4　地下管線探測的取合標(biāo)準(zhǔn)　【3.2】 地下管線探測原理　　3.2.1　麥克斯韋微分方程　　3.2.2　直線電流電磁場　　3.2.3　磁偶極子的電磁場　　3.2.4　探地雷達(GPR)　【3.3】 管線探測儀器設(shè)備　　3.3.1　金屬管線探測儀　　3.3.2　雷達探測儀器　　3.3.3　典型金屬管線探測儀器介紹　　3.3.4　典型管線探測雷達器介紹　【3.4】 非開挖施工現(xiàn)場的管線探測方法　　3.4.1　管線調(diào)查內(nèi)容　　3.4.2　管線點的設(shè)置　　3.4.3　地下管線探查的頻率域電磁法  　　3.4.4　地下管線探查的地質(zhì)雷達法　　3.4.5　地下管線探查的其他物探方法  　　3.4.6　地下管線探查的實麓　　3.4.7　復(fù)雜條件下地下管線的探測　　……Chapter 4  地下管道狀況檢查與評價Chapter 5  沖擊矛施工技術(shù)Chapter 6  夯管法施工技術(shù)Chapter 7  潛孔錘水平鉆進技術(shù)Chapter 8  水平頂推鉆進法Chapter 9  水平螺旋鉆進法Chapter 10  頂管施工技術(shù)Chapter 11  微型隧道施工技術(shù)Chapter 12  水平定向鉆進技術(shù)Chapter 13  管道原位更換技術(shù)Chapter 14  內(nèi)襯法管道修復(fù)技術(shù)Chapter 15  管道局部修復(fù)技術(shù)Chapter 16  管道清洗技術(shù)Chapter 17  非開挖工程管材Chapter 18  非開挖工程經(jīng)濟評價與管理附錄1  非開挖工程專業(yè)詞匯附錄2  英制和公制常用單位換算表

章節(jié)摘錄

　　Chapter 1　非開挖工程學(xué)概論　　【1.1】 非開挖工程學(xué)的定義　　雖然“非開挖技術(shù)——Trenchless Technology或。No—Dig”這一術(shù)語相對較新，但其原理并不是新的。非開挖施工方法的應(yīng)用實際上最早開始于19世紀末，如早期的頂管法和水平鉆進法。用于自來水管道防腐處理的灰漿噴射襯層法是另一種具有很長歷史的“非開挖”施工方法，目前仍被廣泛應(yīng)用。只是當(dāng)時還沒有形成規(guī)模，還沒有采用“非開挖技術(shù)”這一專門術(shù)語。　　國內(nèi)給非開挖技術(shù)的定義是：非開挖技術(shù)是指利用巖土鉆掘手段在地表不挖溝的情況下，鋪設(shè)、修復(fù)和更換地下管線的施工技術(shù)。隨著認識的不斷提高，后來又有人指出，非開挖技術(shù)是指在不開挖地表的情況下，利用地質(zhì)工程的技術(shù)手段，鋪設(shè)、修復(fù)或更換各種地下管道和電纜的一種高科技實用技術(shù)?！　〉?，國內(nèi)非開挖技術(shù)的定義中有兩個關(guān)鍵問題沒有表述清楚，使人們?nèi)菀讓Ψ情_挖技術(shù)產(chǎn)生誤解，其一是“地表不開挖或不挖溝”，實際上有很多非開挖施工方法在施工之前必須開挖工作坑；其二是“巖土鉆掘手段”或“地質(zhì)工程技術(shù)手段”，實際上，目前的非開挖修復(fù)和更換地下管道（線）技術(shù)已經(jīng)遠遠超出了巖土鉆掘工程或地質(zhì)工程的技術(shù)范疇，如果繼續(xù)用巖土鉆掘工程或地質(zhì)工程技術(shù)手段對非開挖技術(shù)進行限制，其定義勢必出現(xiàn)偏頗。例如，國內(nèi)有很多人簡單地把非開挖工程和目前我國應(yīng)用最為廣泛的定／導(dǎo)向鉆進技術(shù)等同起來，這是完全錯誤的。

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