非開挖管道采用導向拖拉探察管位障礙物技術應用

◎ 杭州恒泰建設有限公司 汪幼云

1 工程概況

杭州市七格污水處理廠三期工程進廠主干管過和睦港頂管工程（Ⅳ標段）位于錢塘江北側。頂管工作井位于園夢園小區東側；頂管接收井位于和睦港西側。自工作井到接收井的距離為364m，采用多曲線頂進，曲率半徑為800和1000米，本工程頂管共有并排的兩個頂程，并排管的中心距為5.3米，采用 “F”型鋼承口鋼筋混凝土管頂進，管內徑Φ2200。管節之間采用楔形橡膠圈密封，利用多層膠合板作襯墊材料。頂管要穿越和睦港及和睦港東西兩側的箱涵，和睦港加上東西兩側箱涵寬度共計約80米。頂管覆土13.8～10.0米。

其頂管接收井（W1-1，15.8m×9.6m）位于和睦港西側，深約16.3m，距七堡排澇泵站排澇箱涵20.2m，距最近的建筑（楊公村民居，已規劃拆遷）12.2m，井位占據現狀楊公村進出道路。頂管工作井（W1-2，15.8m×9.6m）位于在建的沿江大道北邊，深約16.5m，周邊地形較為開闊平坦，有利于頂管施工作業。

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Φ2200“F”型鋼承口鋼筋混凝土管為曲線頂管。

2 地質、地下水情況

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2.1 土層情況

本工程位于錢塘江老海塘位置，地質土層如下：

2.2 地下水

勘探揭示，擬建場地共存在兩層地下水，分別為賦存在淺部粉砂性土層中的孔隙潛水與賦存在深部砂礫石層中的孔隙承壓水。

2.3 孔隙潛水

場地內淺部地下水屬孔隙型潛水類型，主要賦存在淺部①填土層及②、③ 粉土、粉砂層中，勘探期間在勘探孔內測得地下水位埋深為0.15～4.80m，絕對標高為2.25～6.92m，主要受大氣降水及受區域性側向徑流補給，并與鄰近錢塘江水力聯系密切，在豐水期接受錢塘江水位補給，其它期間則以側向徑流方式向錢塘江排泄，并隨季節性變化，年水位變幅約為1m。

場地地下水對混凝土無腐蝕性，對混凝土結構中的鋼筋具有弱腐蝕性。

2.4 孔隙承壓水

場地內承壓含水層主要賦存于深部古錢塘江堆積的⑾、⒁粉砂、粉細砂、含礫中粗砂及圓礫層中，根據區域水文地質資料，承壓水頭標高約為-3m，水頭相對穩定。

因本工程地處錢塘江北岸潮漲地，地質情況比較復雜，雖然依據現有地質勘探資料，可了解到土質情況但在上術資料中未揭示頂管位置有無拋石或孤石，但根據上百年來到錢塘江的治理措施，和江道變遷情況，不排除有拋石、孤石、頂壩等可能。光靠地質勘探資料，還不足以保證頂管施工時不會碰到地下障礙物。因此，為了確保工程能順利進行，我們在工程中采用導向拖拉牽引技術，在頂管施工前，把地下障礙物一一排除。

3 導向拖拉牽引探察技術的應用

3.1 拖拉牽引技術簡介

拖拉牽引管技術最早使用在德國，在上個世紀90年代中國地質勘探研究所在德國考查學習期間掌握了這門施工技術，并引進了一套設備，隨后在河北廊坊試制生產成功，通過在上海大規模試驗運用后取得了成功，并在全國范圍內推廣。它的工作原理是利用土層鉆桿鉆掘手段，在不開挖地表的條件下進行地下管道鋪設的一項新的施工技術。在本例中，我們將應用導向拖拉牽引技術對本工程頂管位置進行水平探測，以探明頂管頂進過程中可能遇到的障礙物，以確保頂管施工的順利進行。

3.2 勘察主要目的

（1）了解掌握本地區的塘灘、駁岸、河道改造情況。

（2）采用￠150水平導向鉆頭沿頂管方向作水平探測。

（3）主要探明該頂管位置是否存在拋石、木樁、頂壩等障礙物，探測位置為接受井W1-1～W2-1段，管頂、管中、管底各布1道水平探孔，總有效長度約為364米。

導向牽引設備布置示意見下圖。

（4）為實施頂管掌握第一手資料。

3.3 導向拖拉牽引的操作

（1）設備配置

根據要求，配置一臺導向鉆機CASE6060；CASE泥漿混配系統1套；DIGI－TRAK控向儀 1臺；Mclau GHL In地下管線探測儀1臺；

（2）施工工藝流程

施工前準備→測量放線→確定穿越路線→設備就位→導向鉆孔

（3）鉆孔曲線設計

根據檢查井位置、土質、埋深、管徑等合理確定導向牽引，確定一次牽引的長度。再根據曲線設計，設計導向孔要綜合考慮工程要求、地層條件、鉆桿的最小曲率半徑、施工場地的條件、鋪設深度及地下埋設物等多方面的因素，最后優化設計出最佳的鉆孔曲線，計算出每根鉆桿的鉆進角度。

（4）工作坑

鉆桿入土點的工作坑應選在超前于原頂管接收井或工作井前方按計算好的角度設置。

（5）鉆機就位

檢查鉆機是否工作正常，鉆機定位應準確、水平、穩固。

（6）鉆液的配置

鉆液的好與壞對于拉管施工的成敗起到了極關鍵的作用。鉆液具有冷卻鉆頭、潤滑鉆具，更重要的是可以懸浮和攜帶鉆屑，使混合后的鉆屑成為流動的泥漿順利地排出孔外，既為回拖管線提供足夠的環形空間，又可減少回拖管線的重量和阻力。殘留在孔中的泥漿可以起到護壁的作用。

為改善泥漿性能，有時要加入適量化學處理劑。燒堿（或純堿）可增粘、增靜切力、調節PH值，投入燒堿量一般為膨潤土量的2%。

（7）試鉆

啟動鉆機，鉆入l～2根鉆桿，檢查設備儀器是否運轉良好，發現問題及時處理，試鉆時還應檢查泥漿混配系統是否滲漏。

（8）鉆導向孔

根據測量的軸線，操作定向鉆機水平鉆進，路面上部采用DIGITRAK控向儀等導航設備控制鉆頭的方向，嚴格按設計曲線形成導向孔；開鉆時采用輕壓慢轉，進人水平段采用輕壓快轉以保持鉆具的導向性和穩定性，根據地層變化和鉆進深度，適時調整鉆進參數。

在入土坑內水平段可用墊撐對鉆桿進行支撐，以減小鉆桿自重影響水

平段水平度。導向孔完成后，對入土坑的入土口、接收坑出土口標高和方位進行復核，確保按設計曲線成孔。施工過程中，密切注意鉆進過程中有無扭矩、鉆壓突變、泥漿漏失等異常情況，發現問題立即停止施工，待查明原因采取相應措施后施工。并做好記錄。

通過本工程實踐得出非開挖管道采用導向拖拉探察技術是成功的，假如：埋設管道在10米以內的采用無線導向探察即可，埋深超過10米的應采用有線導向探察更理想。

4 經濟性和實用性

隨著城市建設的發展會有更多的地下管線需要埋設，而且非開挖管道埋設也會不斷增多，碰到地質條件較復雜和不同的地理位置探察的手段也可以是多元化。在沒有探明的情況下，盲然進行頂進實施碰到障礙物后果就非常嚴重。輕者影響工期，重者工程報廢。

導向拖拉探察技術通過在本工程中實踐，認為效果非常好，探察結果更直接明了，在地面沿線鉆孔探察分析地質情況的基礎上再加上這導向拖拉探察排障才比較完美無缺，非開挖管道施工前對所在位置進行這一探察非常必要的，以撐握地下是否存在障礙物提供有力依據，能保障工程能否保質、保量、保安全、按時完成建設提供保障。

導向拖拉探察費用在70元/米左右，雖然前期探察有一定的費用，但是能夠為工程實施起到的作用和價值就遠比所付出的高得多了。通過比較值得我們去做。

5 結語

非開挖管道實施前采用導向拖拉探察這一技術應用，可用于地質地理條件較為復雜的地段與地質勘察相結合，使為工程所提供的地質勘探資料更有價值。