非开挖工程浅析
非开挖技术—Trenchless Technology或No-Ding非开挖工程项目的工程费用主要决定于底层条件、工程量、所铺设的管道类型和规格尺寸以及其他一些因素。本文分析了非开挖技术成本、预测非开挖技术的施工细节及成本控制、以及与开挖施工的对比。
前言
建筑工程管理中，往往仅重视生产和技术，而忽视了对成本的关注，在施工过程中不对成本加以控制，导致竣工结算时超出预算，难以弥补。将非开挖技术、生产、成本等各要素有机联系起来，将其全部纳入施工管理，成本将有大幅度控制。
一、非开挖技术项目成本分析
1. 直接成本
直接成本指施工中直接消耗的费用，主要包括以下五项费用：
1）项目的规划、设计和施工管理费用。对于任何一项管道工程项目，其直接的工程成本只是总的造价的一小部分，因此，即使项目的规划、设计和施工管理费用增加10%～20%，对于整个工程项目的经济评价也没有大的影响。
2）工程的施工费用。工程的实际费用最终决定于甲方向工程承包商以及所有的供应商所支付的费用，而不是投标的价格，这两者之间通常会有很大的差距。
3）对已有设施的改造费用。当在城市道路下面施工时，对于开挖法施工，对道路下面现有管线和其他设施的改造将是施工成本构成的一个主要部分，有时可以占总成本的 15%。对于非开挖工程施工，虽然这类改造工作大大减少，但在开挖工作坑时仍然是必要的。
4）地面的复原费用。采用开挖法在道路下面铺设较深的管道时，其对道路造成的损坏通常要比实际开挖的宽度大，而采用非开挖技术施工时，则对道路基本没有影响，因此所消耗的道路地面复原的直接成本也非常有限。
5）交通转移费。交通转移费用主要包括相关交通标志转移、交通警察的控制、广告牌的制作等生产的直接费用，这些费用在进行成本分析的时候也必须考虑进去；但是，如果采用非开挖施工方法，这项费用可以大幅降低。
2、间接成本
有关工程间接成本的评价是非常复杂的。在过去，人们没有对间接成本形成正确的认识并把他单独列为成本项目。间接成本主要包括：1财产损坏赔偿；2地下设施损坏赔偿；3商业利润损失赔偿；4人员伤亡赔偿。
3、社会成本
随着社会的进步，由施工带来的社会成本也渐渐被关注，主要指的是由此而引起的环境问题。所有在进行项目评价时应将这一确实存在的社会成本考虑进去。社会成本主要包括如下几个方面：1由施工引起的交通干扰和延迟；2交通事故几率增多；公众失去了舒服、平静的生活环境；4给环境带来的影响，如噪声和振动等。
据统计，由开挖法污水管道施工引起的交通干扰和延迟而造成的经济损失可以达到几倍于工程项目的直接成本，对城区地下设施施工现场的研究表明，社会成本和直接成本的比率通常在0.1～10.5范围内。在一项特殊的研究中，14个施工现场的社会成本和直接成本的比率平均值为3.0；最近一项对10个施工现场的研究表明，社会成本和直接成本的比率在0.5～5.0之间变化，平均值为1.3.
二、非开挖技术项目成本预测
进行非开挖施工项目成本预测的基本方法是编制资源消耗表，这里所说的资源包括人力资源、设备、材料和工期等。要正确地进行成本预算，必须首先对所选的工艺方法和设备性能进行充分的了解。整个过程可以分为以下几个步骤：
第一步要明确在成本预测中所涉及的工作项目，应以施工图纸、现场勘查报告以及相关的施工规范为依据，同时，对于任何可能对施工造成影响的不利因素（如狭小的施工空间等），都应加以注明。
第二步和第一步直接相关，确定工作实施的方法，其中包括设备的选择（所选施工设备应和地层条件、工作坑的构筑、管道的类型和尺寸相适应），施工场地的大小和位置显然要对上述施工方案产生影响。
第三步是制定施工程序并对主要施工活动进行合理的资源配置。在所需的施工材料中、管材的数量等是比较直观的，其他的设备（如吊装设备、动力设备）则应根据技术的需要（如载荷的大小或现场布置等）进行确定。施工人员在技术和人员数量上的配备可参照类似的工程项目的实际经验和操作方法进行。对施工时间的配置，也应根据实际经验，按照在第一步中所列出的工作项目进行评价。
第四步是预测并得出项目的直接成本，再加上现场管理费和保险费（通常用直接成本的百分比表示）即得出工程项目的总的成本。另外，有时还可以加上由于未知因素所造成的意外事故而发生的费用。
三、非开挖和开挖施工法的成本对比
采用传统的开挖法铺设管道时，若管道埋深超过 1.5～2.0m，由于需要对地层进行支护或要对地层进行降水处理，同时需要更多的人力作业，机械设备的生产效率受到限制，所以，施工成本则开始大幅度增加；甚至对于埋深较浅的铺管作业，如果管道直径超过DN300mm，其施工成本也会明显增加。
对于埋设深度在4～6m的污水管道，将会由于大量的开挖作业和支护作业而导致施工费用的大幅度增加。在土质条件比较差的条件下，如果开挖深度超过4m，施工中的支护费用很容易就达到大直径管道施工费用的 30%；如果类似的施工作业是在繁华地段进行，施工费用往往会成倍增加，工程的附加费用通常由很多因素引起，但主要因素如下：（1）人工开挖作业量所占比例较大；（2）需要对其他地下设施进行保护；（3）需要对开挖的地面进行临时和永久恢复；（4）工作空间受到限制；（5）需要考虑车辆和行人的通行。
采用开挖法在道路下面铺设管道时，各部分施工费用的比例关系为施工准备3%，路面的破坏与修复31%，土方工程39%，降水8%，人井施工7%，管道铺设12%。与微型隧道管道施工相比，在开挖法施工中的永久结构（如管道、工作井等）所占的施工费用则大幅度下降，而像开挖和道路复原这样的临时性工作则占用了大量的工程费用。
在比较繁华的地段进行管道铺设时，由于开挖法的成本过高，从综合方面考虑，应采用非开挖施工方案。英国约克郡水务公司总结了可以考虑采用非开挖施工技术进行污水管道铺设的一些条件，这些条件可以具体列举如下：1）管道埋深≧4m;2)在交通流量较大的繁忙道路下面施工；3）上部或临近有地下管线时；4）不稳定的地层条件；5）在地下水位下施工；6）地层移动具有危害性时；7）在环境敏感地区施工；8）在社会敏感地方（如花园或公园等）；9）在工业和商业区域。
如果在上述因素中有任何两个因素占主导，则应考虑采用顶管或者微型隧道技术。根据约克郡水务公司的经验，如果施工深度≧4m，特别是管道的直径也≧DN500mm的同时，微型隧道和顶管技术特别具有竞争力。
在柏林，大约40%的污水管道是用微型技术施工的；自1985年后的大约10年中，采用这种方法铺设的管道总长度约 100km。柏林在大量的实际施工中总结出了大量施工经验，即在混凝土和沥青路面下施工时，采用微型隧道工法经济上比较合算的施工深度略大于2m。
四、非开挖管道测量
非开挖技术及非开挖需求正处于飞速发展的阶段，中国非开挖协会等提供的调查数据显示，近年来非开挖行业发展迅猛，每年增长速度达30%以上，对管线测量仪的需求量非常大。在很多情况下，在施工深度≧3m，现有的各种管线测量设备无法胜任非开挖管线探测工作，而地下管线惯性定位仪可以很好地适应绝大多数应用环境，提供可靠的测量结果。
地下管线惯性定位仪是零偏科技具有自主知识产权的地下管道定位设备，采用航天器的自主导航技术—惯性导航技术，利用组合导航以及基于IMU/里程/运动特征/环境特征的多传感器信息融合和误差在线补偿技术，能够精准可靠地获取城市复杂环境下的地下管线三维信息。全自主知识产权、厘米级测量精度、全口径测量范围40mm-1500mm、可盲管测量（单管口测量），地下管线惯性定位仪解决了传统技术存在的受埋深、地质条件、电磁干扰等因素影响造成测试结果不可靠的问题。为城市地下管网的规划、设计、施工、竣工提供安全可靠的数据。
结束语
随着我国经济和社会的快速发展，以及城市化进程的推进，原有的开挖时地下管线施工方式受到限制。实践证明，非开挖技术是一项技术先进，实用性强，适用面广，效益好的施工技术。非开挖技术的推广，对加快城市基础建设，保护城市环境，控制项目成本都有着十分重要的深远意义。
