劉正頤

摘要：隨著水平定向鉆進(jìn)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，施工地質(zhì)條件的日益復(fù)雜，回托技術(shù)作用其施工中的重要環(huán)節(jié)，探討并研究其工藝具有重要的意義，通過詳細(xì)介紹水平定向鉆進(jìn)的施工流程，重點(diǎn)分析了目前國內(nèi)管道回托施工工藝中的兩種主要方法，通過多次施工經(jīng)驗(yàn)，對其施工過程中的模糊環(huán)節(jié)提出了自己的建議。

關(guān)鍵詞：水平定向鉆進(jìn);技術(shù);應(yīng)用

1. 引言

非開挖水平定向鉆進(jìn)鋪設(shè)地下管線綜合了傳統(tǒng)的道路鉆孔、地質(zhì)鉆探及油氣井定向鉆進(jìn)技術(shù)。該技術(shù)始于二十世紀(jì)七十年代，現(xiàn)普遍用于穿越河流、街道、高速公路、鐵路等建筑物擁擠的地方，來進(jìn)行石油、天然氣、雨、污水及其它流體管線等鋪設(shè)。與其它施工方法相比有環(huán)境影響小、對原有構(gòu)造物無破壞、管線埋深大、保護(hù)作用大、維修費(fèi)用小、節(jié)約工期等特點(diǎn)。

2. 工程概況

本段開挖定向鉆進(jìn)工程屬于井岡山大道二期工程過境污水管跨越迎賓大道段，跨越長度約為100米。過境污水管為DN700聚乙烯PE管，埋深約為4.8米。

3. 水平定向鉆進(jìn)施工工藝

3.1工藝原理

該施工方法是根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的鋪管線路，將裝有鉆頭的鉆桿從地面鉆入，地面儀器接收由地下鉆頭內(nèi)傳送器發(fā)出的信息，控制鉆頭按照預(yù)定的方向到達(dá)目的地;然后卸下鉆頭逐級換裝回程擴(kuò)孔器，使之能夠在拉回鉆桿的同時(shí)將鉆孔擴(kuò)大至所需直徑，最后將需要鋪裝的管線返程牽回鉆孔入口處完成管道鋪設(shè)。

3.2 施工工藝流程如下：

施工準(zhǔn)備——測量放線——設(shè)計(jì)穿越路線——設(shè)備就位——導(dǎo)向鉆孔——擴(kuò)孔（泥漿護(hù)壁）——管材連接——管道牽引穿越——試壓——土方回填。

3.3 操作要點(diǎn)

3.3.1 施工準(zhǔn)備

了解管道穿越范圍內(nèi)的地質(zhì)條件、現(xiàn)有地下管線的走向及埋深、地下水等情況，做好施工技術(shù)交底。

3.3.2 測量放線

施工前沿地面上壓力管的中心線每10米設(shè)置一樁，并沿樁中心線撒好白灰，測出樁高程，算好樁高程與設(shè)計(jì)壓力管中心線的高差。

3.3.3 工作平臺設(shè)置

本工程在樁號6+940處開挖鉆進(jìn)施工接收坑，鉆機(jī)置于K6+830位置的地面上。且將K6+940-K6+840段調(diào)成直線。接收坑開挖尺寸為5m寬×12m長、工作坑深度根據(jù)壓力管中心線高程確定，深度約為3.5m。為保證工作坑內(nèi)干燥和擴(kuò)孔施工，在接收坑北側(cè)設(shè)（4m寬×1.5m長×1.5m深）泥漿沉淀池，并隨時(shí)將多余泥漿抽出坑外。接收坑按1： 0.5放坡，不需要采用支護(hù)。

3.3.4 設(shè)備就位

采用華力重工HL532B鉆機(jī)，美國月蝕非開挖導(dǎo)向儀，鉆桿長度為3m/根，直徑為73mm。

該鉆機(jī)為地表始鉆式鉆機(jī)，直接置于原地面上。配置好鉆液，鉆液由水、膨潤土、聚合物組成。具有攜帶鉆屑、冷卻鉆頭、噴射鉆進(jìn)等功能，鉆液根據(jù)地質(zhì)條件，使用要求做調(diào)整。鉆液的固相含量需控制在30%以下。

3.3.5 導(dǎo)向鉆孔

導(dǎo)向鉆頭在鉆機(jī)的推力作用下以8-12o的入土角鉆入土中，導(dǎo)向鉆孔是水平定向穿越的最重要階段，決定了鋪設(shè)管線的最終位置。在每一根鉆桿鉆進(jìn)后，導(dǎo)向師均要測量其位置，對有地下管線、關(guān)鍵出口點(diǎn)或調(diào)整鉆孔軌跡時(shí)，均要增加測量點(diǎn)。導(dǎo)向師將測量的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)軌跡相比較，以確定下一階段鉆進(jìn)的方向。如果誤差較大，可能要拉回鉆桿，重新糾偏。

完成導(dǎo)向鉆孔后，采取分級擴(kuò)孔的方式將鉆孔擴(kuò)至需要的直徑。同時(shí)將鉆液泵入鉆孔中，保證孔洞完整和不塌方，并將切削下的土屑帶回到地面，為回拖管道創(chuàng)造適宜的環(huán)境。

3.3.6 擴(kuò)孔、泥漿護(hù)壁

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，采用筒形擴(kuò)孔器。終孔尺寸為鋪設(shè)管徑的1.2～1.5倍，由于本工程中牽引管線水平且長度不是很長，取1.2的系數(shù)，即84M，分6次擴(kuò)至終孔。

本段壓力管道其上1m的位置有砼污水管道，所以孔內(nèi)泥漿很重要，孔中沒有泥漿會造成塌孔等事故，同時(shí)終孔完成后及早完成回拖管道。

3.3.7 管材連接

PE管的連接采用熱熔連接。本工程中使用的熱熔對接焊接機(jī)為SHD-800，產(chǎn)地為無錫。管道接口質(zhì)量的好壞直接影響到回拖管施工的成敗，因此要按相關(guān)要求檢查管道每個(gè)接口，確保接口質(zhì)量滿足要求。

3.3.8 管道牽引穿越

擴(kuò)孔結(jié)束后方可進(jìn)行管道牽引施工?；赝锨氨仨氝M(jìn)行管材復(fù)檢，包括管材焊接是否符合要求、管頭固定結(jié)實(shí)、單動接頭連接完好等。鉆桿使用一個(gè)拉鉤和單動接頭與PE管相連。單動接頭防止管道回轉(zhuǎn)，回拖過程中，技術(shù)人員應(yīng)仔細(xì)觀察機(jī)器儀表的變化，主要觀察扭矩和回拖力變化，回拖力不能太大，以防損傷管材，并控制好速度。必要時(shí)可向孔內(nèi)泵入潤滑液減少阻力。在地質(zhì)條件不是很好的地方，為了避免地面沉降，可采取注漿加固。

管道回拖力按如下公式計(jì)算：

Pt = Py +Pf;Py =πDk 2Ra /4;Pf = πDLf;

式中：Pt――回拖力（kN）; Py――擴(kuò)孔鉆頭迎面阻力（kN）;

Pf――管周摩阻力（kN）; Dk――擴(kuò)孔鉆頭外徑（m），一般為管道外徑1.2～1.5倍;

D――管道外徑（m）; Ra――迎面土擠壓力（KPa）;粘性土Ra在50～60KPa; 砂性土在80～100KPa;本例取60KPa。L――管道長度（m）;

f――管道與管周土體間的單位摩擦力（KPa）。粘性土f在0.3～0.4KPa;砂性土在0.5～0.7KPa;本例取0.4KPa。

根據(jù)以上公式計(jì)算出的回拖力為121.15KN。

3.3.9 管道試壓及土方回填 按設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行管道壓力試驗(yàn)，管道試壓，應(yīng)在溝槽回填至管頂以上0.5m并至少48h后才能進(jìn)行。

回填土應(yīng)在試壓合格、和竣工測量后進(jìn)行?；靥钔翍?yīng)選用細(xì)土、好土進(jìn)行回填，不得含礫石、垃圾，回填應(yīng)兩側(cè)分層對稱回填，并按照要求保證壓實(shí)度。

4. 施工中的注意事項(xiàng)

4.1 材料的選擇

由于其特殊工藝和回拖力要求對管材質(zhì)量要求較高。要求管材承壓能力強(qiáng)、連接強(qiáng)度好、柔韌性好，并有一定的撓曲度、使用壽命長等特點(diǎn)。

4.2 施工前的地勘工作

地層勘探主要了解有關(guān)地層、地下水的情況，為選擇鉆進(jìn)方法和配制鉆液提供依據(jù)。同時(shí)應(yīng)查明原有地下管線及其它構(gòu)造物，合理設(shè)計(jì)導(dǎo)向孔軌跡，確保鉆進(jìn)施工的成功和安全。

4.3關(guān)于塌孔

塌孔一般發(fā)生在預(yù)擴(kuò)孔過程中，因此，預(yù)擴(kuò)孔時(shí)首先要選擇合適的回?cái)U(kuò)器，應(yīng)從小直徑擴(kuò)孔器開始逐級增加到所需直徑的擴(kuò)孔器（終孔為管材外徑的1.2-1.5倍），在滿足回拖管要求的前提下，應(yīng)盡量取下限值。并在每級擴(kuò)孔時(shí)選擇適宜的泥漿配比，保持泥漿的流變性。最后，就是盡可能的縮短施工周期。

5. 結(jié)束語

由于其特殊的施工工藝，導(dǎo)向孔內(nèi)有泥漿，回拖管結(jié)束后管道將懸浮于孔內(nèi)，軸線將產(chǎn)生較大的偏差。對于縱橫向位置精度要求高的管線不適用。

其次，其檢測方法有陀螺儀、測壓計(jì)及管線定位儀等，但是均有其局限性，在測量過程中要確保結(jié)果的可靠性。

再次，預(yù)擴(kuò)孔的成敗，決定了回拖管的成敗，所以施工時(shí)應(yīng)控制預(yù)擴(kuò)孔的偏移和波浪彎。選擇合理的鉆具和鉆具組合能有效減弱偏移或波浪彎。

盡管非開挖水平定向鉆進(jìn)技術(shù)有一些不完善的地方，但是由于其施工對周圍環(huán)境干擾少，施工距離長，速度快等特點(diǎn)，仍具有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50268-2008） 中國建筑工業(yè)出版社

[2]水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范（試行） 中國非開挖技術(shù)協(xié)會 2001

（作者單位：河南省煤田地質(zhì)局二隊(duì)）