0 引言
随着城市化进程的加速，城市燃气管道建设成为基础设施建设的重要组成部分。传统的开挖敷设技术在城市交通繁忙、人口密集的区域面临诸多挑战，如交通拥堵、环境污染等问题[1]。非开挖施工技术因其对城市环境和交通影响较小，逐渐成为燃气管道敷设的首选方案。该技术不仅能够减少对地表环境的破坏，还能显著缩短工期，降低施工成本[7]。然而，非开挖施工技术的应用也面临一系列关键技术难题和质量影响因素，如地质条件的复杂性、施工操作的规范性以及设备状态的稳定性等。因此，深入研究非开挖施工的关键技术及其质量影响因素，对于提升城市燃气管道建设水平、保障施工安全具有重要意义。
1 城市燃气管道非开挖施工关键技术
1.1 水平定向钻进技术
水平定向钻进技术是一种通过导向孔钻进并扩孔来完成管道敷设的非开挖施工方法。其原理是利用定向钻头在预定轨迹上进行钻孔，随后通过回拉将管道引入已扩大的钻孔中[1]。该技术特别适用于穿越河流、道路及建筑物密集区域，能够有效避免对地表交通和环境的影响[3]。此外，水平定向钻进技术具有施工速度快、对周围环境影响小等显著优势，因此在城市燃气管道建设中得到了广泛应用。例如，在穿越河流时，该技术可避免传统开挖方式对河床生态的破坏；在穿越道路时，能够显著减少对交通的干扰，同时降低施工噪音和扬尘污染[1]。
1.2 顶管技术
顶管技术是一种通过液压千斤顶将管道逐段顶入土中的非开挖施工方法，其原理是利用顶进设备在不开挖地面的情况下，将管道从起点推向终点[1]。该技术特别适用于地下障碍物多、土质复杂的情况，如穿越建筑物基础或地下管线密集区域。顶管技术的优势在于能够显著减少地面沉降，从而保护周边环境的安全性和稳定性[11]。此外，该技术对施工场地的要求较低，可在狭窄空间内实施，进一步提升了其在城市燃气管道建设中的适用性。例如，在穿越回填土层时，顶管技术能够有效控制施工对地表的影响，避免因沉降引发的地面开裂或建筑物损坏等问题[11]。
2 施工质量影响因素
2.1 施工前因素
2.1.1 地质勘察
地质勘察作为城市燃气管道非开挖施工的基础环节，其准确性直接影响施工的质量与安全性。在施工前，若未能对施工区域的地质条件进行全面、细致的勘察，则可能导致施工过程中出现一系列问题。例如，地下土层的性质（如粘土、亚粘土、回填土等）会直接影响钻孔的稳定性和管道的敷设效果；而地下水位的高低则可能引发钻孔坍塌或泥浆流失等问题[3]。此外，若未充分考虑施工区域的地质构造特征，可能会导致管道偏移、损坏甚至无法完成穿越作业[4]。因此，科学合理的地质勘察不仅是施工方案设计的重要依据，也是确保施工顺利进行的关键因素之一。
2.1.2 管材选择
管材的选择是城市燃气管道非开挖施工中另一个至关重要的因素。不同管材具有不同的物理和化学特性，其适用性需根据具体施工环境和要求进行综合评估。例如，钢管具有较高的强度和抗压性能，但耐腐蚀性相对较差；而PE管则以其良好的耐腐蚀性和柔韧性广泛应用于燃气管道建设中[2]。然而，若在施工中选用了不合适的管材，可能会引发一系列质量问题。例如，在腐蚀性较强的土壤中选用耐腐蚀性较差的管材，可能导致管道寿命缩短甚至发生泄漏事故；而在需要承受较大外部压力的情况下选用强度不足的管材，则可能引发管道变形或破裂[10]。因此，在施工前必须根据地质条件、施工环境及管道使用要求，科学合理地选择管材，以确保施工质量和使用安全。
2.2 施工过程因素
2.2.1 操作规范
施工过程中的操作规范是保障非开挖施工质量的核心要素之一。由于非开挖技术的复杂性较高，施工过程中任何一个环节的操作失误都可能导致严重的后果。例如，在水平定向钻进技术中，若操作人员未能严格按照设计要求控制钻进角度和深度，则可能导致钻孔偏差，进而影响管道的敷设精度[2]。此外，在管道连接过程中，若未能严格执行焊接或套接工艺规范，则可能导致连接部位不牢固，从而增加管道泄漏的风险[5]。因此，制定详细的操作规范并加强施工人员的培训，是确保施工过程规范有序、避免质量问题的关键措施。
2.2.2 设备状态
设备的良好状态是非开挖施工顺利进行的重要保障。在施工过程中，若设备出现故障或性能下降，则可能对施工进度和质量造成严重影响。例如，在定向钻进施工中，若钻机或泥浆泵等关键设备出现故障，则可能导致钻孔中断或泥浆供应不足，进而引发钻孔坍塌或管道敷设失败[5]。此外，若设备维护不当，则可能导致施工过程中出现精度下降或效率降低等问题，从而影响施工质量[11]。因此，建立完善的设备维护制度，定期对设备进行检查和保养，确保其处于良好的运行状态，是保障施工质量的重要措施之一。
2.3 施工后因素
2.3.1 检测验收
检测验收作为施工后的重要环节，其严格性直接关系到燃气管道的安全性和可靠性。在施工完成后，若未能对管道的质量进行全面、细致的检测和验收，则可能遗留一系列潜在隐患。例如，在管道敷设完成后，若未能通过射线探伤等技术手段对焊接部位进行严格检查，则可能遗漏焊缝缺陷，从而增加管道泄漏的风险[6]。此外，若在施工完成后未能对管道的防腐层进行有效检测，则可能导致防腐层损坏未被发现，进而加速管道的腐蚀进程[8]。因此，建立健全的检测验收制度，并严格按照相关标准执行，是确保施工质量和使用安全的重要保障。
3 质量影响因素案例分析
在某城市燃气管道非开挖施工项目中，由于施工前地质勘察不准确，未能及时发现地下存在的一处隐伏断层，导致水平定向钻进过程中钻头偏离设计轨迹，最终造成管道敷设位置偏移，不得不进行工程返工，重新钻进并敷设管道，延误了工期并增加了施工成本[1]。此外，在另一案例中，因管材选择不当，选用了耐腐蚀性较差的管材，在投入使用后短期内即出现严重腐蚀，引发燃气泄漏安全事故，对周边居民生命财产安全构成威胁[4]。这些案例充分表明，地质勘察和管材选择等施工前因素对工程质量具有重要影响，必须给予高度重视。
4 质量控制措施
4.1 加强施工前准备
在城市燃气管道非开挖施工之前，完善地质勘察流程和严格管材筛选是确保施工顺利推进的关键环节。地质勘察作为施工设计的基础，其精准性直接影响到后续施工方案的科学性与可行性。通过采用先进的地质勘探技术，如地质雷达、钻探取样等手段，可以全面掌握施工区域的地层结构、土质特性以及地下水位等信息，从而为施工提供详实的数据支持[3]。此外，在管材选择方面，需根据工程实际需求，综合考虑管材的耐腐蚀性、强度及使用寿命等因素，避免因管材选择不当而引发的质量问题。例如，钢管和PE管作为常见的燃气管道材料，其适用范围和性能差异需在施工前进行充分评估，以确保所选管材符合工程要求[4]。
4.2 规范施工操作流程
制定详细的施工操作规范并加强人员培训，是保障非开挖施工过程规范有序的重要措施。施工操作规范应涵盖从钻孔定位到管道回拖的每一个关键步骤，明确各工序的技术要求和质量控制标准，以减少人为因素对施工质量的影响[2]。同时，针对施工人员开展系统的技术培训，使其熟练掌握非开挖技术的操作要点和安全注意事项，能够有效提升施工团队的整体素质。例如，在水平定向钻进施工中，钻杆和钻头位置的记录以及扩孔后的标志埋设均需要严格按照规范执行，以确保施工精度和安全性[5]。此外，通过引入智能化监测系统，实时跟踪施工过程中的关键参数，可以进一步优化施工管理，确保各环节符合规范要求。
4.3 提升设备维护水平
建立完善的设备维护制度并定期进行检查保养，是保障非开挖施工设备处于良好运行状态的关键举措。非开挖施工涉及多种专业设备，如定向钻机、顶管机等，这些设备的性能直接关系到施工效率和质量。因此，制定科学合理的设备维护计划，包括日常巡检、定期保养以及故障排查，能够最大限度地降低设备故障率，确保施工的连续性和稳定性[5]。例如，在拖管作业中，泥浆处理剂和润滑剂的使用需要依赖高性能的机械设备，若设备出现故障，则可能导致回拖阻力增加甚至施工中断。此外，通过引入先进的设备管理系统，结合大数据分析技术，可以实现对设备运行状态的实时监控和预测性维护，从而进一步提升设备管理的科学性和有效性[11]。
5 非开挖施工技术未来发展趋势
5.1 新技术研发应用
随着城市化进程的加速，非开挖施工技术在城市燃气管道建设中的应用前景广阔。智能化导向技术作为一项新兴技术，能够通过高精度传感器和实时数据分析，显著提升管道铺设的准确性和效率[7]。此外，新型管材的研发也为非开挖施工提供了更多可能性。例如，具有更高耐腐蚀性和强度的复合材料管道，不仅延长了工程寿命，还减少了维护成本[13]。这些新技术的应用将进一步提高非开挖施工的技术水平，为城市基础设施建设提供更高效、环保的解决方案。
5.2 与其他技术融合发展
非开挖施工技术的未来发展离不开与其他先进技术的深度融合。信息技术的引入使得施工过程可以实现数字化管理和监控，从而提升施工效率和质量[3]。自动化技术的应用则能够减少人为操作误差，提高施工精度。例如，通过结合自动化控制系统和智能设备，可以实现施工过程的全程自动化管理，减少人力投入的同时确保施工安全[7]。此外，与大数据和人工智能技术的融合，也为施工过程中的风险预测和决策支持提供了新的途径。这种多技术融合的发展趋势，将推动非开挖施工技术向智能化、精细化方向迈进。
6 结论
城市燃气管道非开挖施工技术在现代城市建设中具有重要地位，其关键技术的应用为燃气管道的敷设提供了高效、环保的解决方案。水平定向钻进技术和顶管技术作为非开挖施工的核心技术，分别在穿越复杂地形和处理地下障碍物方面展现出显著优势[1]。然而，施工质量受到多种因素的影响，包括施工前的地质勘察和管材选择、施工过程中的操作规范与设备状态，以及施工后的检测验收等环节。这些因素若处理不当，可能导致管道偏移、泄漏等严重后果[7]。
为确保施工质量，必须采取有效的控制措施，如加强施工前准备、规范施工操作流程以及提升设备维护水平。这些措施不仅能够降低施工风险，还能提高工程整体质量和安全性。本研究通过对非开挖施工技术的关键点及质量影响因素的分析，为城市燃气管道建设提供了理论支持和实践指导，有助于推动行业技术进步和管理水平提升[1][7]。
展望未来，非开挖施工技术将在新技术研发和与其他技术融合方面取得更大突破。智能化导向系统和新型管材的应用将进一步提升施工效率和工程质量，而与信息技术和自动化技术的深度融合则有望实现智能化施工管理，为城市基础设施建设注入新的活力[7]。
参考文献
[1]冯涛.非开挖敷设技术在城市燃气管道中的应用浅析[J].城市燃气,2022,(2):20-23.
[2]黄彦强;孟超;张倩;陈晓明;王新宇.燃气工程中非开挖技术的运用探究[J].前卫,2024,(14):177-179.
[3]秦真德.探讨电力工程中的电力自动化技术应用[J].军民两用技术与产品,2017,0(4):208-209.
[4]张志国.浅析城市燃气管道设计和施工相关问题[J].科技创新与应用,2017,7(2):260-260.
[5]王文彬.探讨城镇燃气管道非开挖定向穿越施工技术的应用[J].化工管理,2020,(15):107-108.
[6]刘红蕾.城镇燃气管道设计施工管理问题与对策[J].军民两用技术与产品,2017,0(4):209-.
[7]范新涛;王强;边俊超;申海洋;马泽锋.基于双碳背景的城镇密集区管道绿色施工技术综合研究[J].云南水力发电,2023,39(12):201-205.
[8]覃世才.基于对城市基础建设中的燃气管道规划建设策略的几点思考[J].工程设计与施工,2022,4(10):14-16.
[9]冯涛;张思畅;张波;宋月海.城镇燃气管道非开挖修复现场成型折叠管内衬法施工质量控制要点分析[J].城市燃气,2022,(12):26-29.
[10]刘斌.城市燃气管道安装技术和施工管理探析[J].风景名胜,2021,(5):0362-0362.
[11]王琰冬.顶管施工在燃气管道施工运用的技术分析[J].工程建设（维泽科技）,2024,7(1):67-69.
[12]狄艳林.水平定向钻施工中市政管道外防腐层防护探析[J].中国建材科技,2022,31(4):90-91.
[13]吴巍蓉.城镇燃气管道非开挖定向穿越施工技术应用研究[J].住宅与房地产,2024,(5):215-217.
[14]周立臣;张子雷.城市燃气管道安装技术与施工管理探讨[J].石油石化物资采购,2024,(1):208-210.
[15]张盛华.非开挖城市燃气管线测量实践与研究[J].测绘通报,2019,(S1):230-233.
作者简介：王鹏（1986—），男，汉族，山西太原人，本科，研究方向为燃气工程。
