淺談非開挖定向鉆進技術施工

陳國杰

(山西臨汾市政工程集團有限責任公司，山西臨汾041000)

隨著我國城鎮建設的高速推進，我國城市管網建設及舊城區管網改造工程大幅度增加，非開挖技術作為一種綠色建筑技術，能有效的實現“四節一環?！?節能、節地、節水、節材和環境保護)，縮短工期，降低工程成本。如臨汾市政務中心煤氣管道遷移工程采用非開挖鉆進技術拖拉管就是成功一例。該工程管線全長845m，其中橫穿濱河東路和臨汾貨運樞紐站，拖拉管管徑DN500，受地面建筑物和道路不可間斷通行影響，無法正常開挖施工，故將設計變更為非開挖定向鉆進，非開挖長435m，分兩段施工。

1 非開挖定向鉆進技術簡介

非開挖定向鉆進技術又稱拖拉管施工，是在不開挖土壤的條件下，采用非開挖鉆機根據預先設計的鋪管路線，驅動裝有楔形鉆頭的鉆桿從地面鉆入，鉆進過程采用探測儀導向，然后，卸下鉆頭換裝適當尺寸的回程擴孔器，使之能夠在拉回鉆桿的同時將鉆孔擴大至所需直徑，并將需要鋪裝的管線同時返程拖回鉆孔入口處完成管道敷設的施工方法。水平導向鉆進法根據土質條件的不同一次鉆進的距離可達100～600m不等，能夠鋪裝管線的最大直徑可達1m。適用于鋪裝PVC管、PE管、HDPE管、鋼管、電纜、光纜等各種不同材質的工程管線。目前，這種方法已廣泛用于通訊、電力、化工、燃氣、石油、給排水以及交通、市政等不同行業和部門的地下管線安裝工程。

2 拖拉管施工

2.1 施工準備

(1)在進行非開挖定向鉆進施工前，首先要通過全面的調查，掌握拖拉管施工區域地表和地下地質情況，合理設計管線走向和進出洞口位置，在滿足拖拉管施工控制需要的同時，選擇鋪設管道的材質、穿越深度，設計出鉆孔的最佳線路。該工程采用SL－33T型非開挖鉆機，管材采用DN500三PE防腐螺旋鋼管。

(2)根據現場勘察情況，編制詳細的施工方案，明確技術和安全措施，報建設、監理單位審批后實施。

2.2 布設測量監測點

采用全站儀布設鉆進軌跡，嚴格控制穿越段各點標高。一般作業標高控制以每根鉆桿為一個控制點，按設計管道坡度計算出鉆進軸線上軌跡標高并標注在原位，以便在鉆進時及時反饋信息，指導鉆進施工技術參數的調整。

2.3 導向孔鉆進施工

(1)開挖工作坑及拖管坑。根據設計的地下管線位置，開設長1.5m寬0.5m的樣洞確定管位。在距離工作井5～10m處開挖一個工作坑，在末端井開挖一個50m長的拖管坑，入射角度控制在0～18度之間。

(2)工作坑內安放導向鉆具。檢查測量儀器，探頭電池電源是否充足，絕緣性能是否良好。

(3)將探頭裝入探頭盒內，測試接收機和同步顯示器，檢查轉動探頭盒。將探頭盒與鉆頭接好并連接在鉆桿上，開機輸送鉆進液，檢查鉆頭噴嘴。

(4)鉆桿放入導向鉆機，就位，使鉆桿在設計軸線上。逐節鉆進，直至將鉆桿鉆入拖管坑。鉆進過程中用無線手持式測量儀跟蹤監測，嚴格控制鉆頭軌跡，沿設計軸線前進，如偏差大于規定要求立即調整。

(5)鉆桿線性與速度控制。施工中保持鉆桿線性并控制鉆進速度，根據地層變化和鉆進深度，適時調整鉆進參數。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，待查明原因并采取相應措施后再施工。

(6)導向孔完成后，對工作坑入土口、接收坑出土口的標高和方位進行復核，確保按設計軸線成孔。

2.4 擴孔

(1)導向孔成型后，取下導向鉆頭，接上反擴鉆頭、分動器，即可進行回拖擴孔。

(2)回擴過程中始終保持合適的泥漿量，對泥漿各性能參數進行不定期檢測，以調整泥漿性能指標。根據地層的實際特點，合理控制回擴鉆進速度，以利排渣。

(3)在拖管坑一端的鉆桿上，依次按設計方案裝上不同規格的擴孔器，利用導向鉆機回拉鉆桿進行擴孔，直至將土孔擴大至設計孔徑。根據該工程工藝設計要求，擴孔一共進行了6次，分別為φ280、φ380、φ480、φ580、φ680、φ780，最后一次回擴采用相應的擠擴式鉆頭，若回拖力和回擴扭矩較大，則需多回擴一次，以利孔壁成型和穩定。

2.5 拖管控制

(1)將加工好的錐形接頭焊接在鋼管前端與鉆桿、分動器連接牢固，利用導向鉆機回拉拖管。

(2)為加快拖管進度，將鋼管焊接48m長，并對每個焊口進行X射線探傷。

(3)由于局部地段有建筑垃圾，為保護鋼管的PE保護層不被劃傷，設計在鋼管外再刷7mm厚的玻璃鋼。

(4)為防止拖管在空洞滯留時間過長，施工過程采取24小時不間斷作業，接口焊接和防腐時間不得超2小時。

3 拖拉管施工的優缺點

3.1 拖拉管施工的優點

(1)采用非開挖技術，地上功能可正常使用。穿過鐵路、公路可不阻斷交通;穿過河流可保證河流通暢、不阻斷通航、有利于排洪等。

(2)環保型施工。由于采用非開挖施工技術，減少了大量工程土的堆放，有利于環境保護。減少了地面開挖、恢復造成的浪費。

(3)縮短工期，節約工程成本。采用非開挖鉆孔技術，施工速度快，地上工程保護好，極大地節約了建設成本。

(4)節省勞力，安全可靠。與明挖開槽埋管相比較，明顯減少了勞動力。避免了深基坑施工容易造成的安全隱患。

3.2 拖拉管施工的缺點

(1)水平定向鉆拖拉管施工是一項新的生產工藝技術，目前我國尚無統一的技術標準和施工驗收規范。

(2)拖拉施工結束，產品管與回擴孔之間的空隙處理，不能像開槽埋管的施工方法回填密實。對于橫穿道路的管線部位，孔內泥漿固結后，道路可能出現微量下沉。

(3)由于非開挖法施工鋪設的管道高程近似倒置曲線，雨污水及管道內淤積污物清洗不便。

(4)當施工現場有干擾時，如無線電發射臺、輸電線路、變壓器等將影響手持式跟蹤儀的測量精度。

(5)當地質勘察不準時，會遇到障礙物出現鉆進困難或塌空情況。

(6)當地下管網了解不詳細或無管網資料時會破壞原有管網，造成事故和損失。

4 結語

本工程采用非開挖技術拖拉管施工，經對導向孔鉆進、回擴、回拉、測量、檢驗等指標控制，順利地橫穿兩條道路、貨運站和近10m高的土山，保證了地面交通通暢及貨運站正常營業，縮短了工期，節約了投資，達到了預期的建設目標。