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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