非開(kāi)挖技術(shù)在市政供水管道工程中的應(yīng)用及技術(shù)研究

胡光巖

（北京市昌平自來(lái)水有限責(zé)任公司，北京 102200）

1 工程概況

本工程以某市政供水管道工程為例，采用PE630管材，管道接口采用熱熔焊接，試驗(yàn)壓力為1.0MPa，穿越河道寬度為185m，管道在河底平均覆土為2.0m，定向鉆穿越水平長(zhǎng)245m，入土角9°，出土角為6°，穿越曲線段曲率半徑為1500m（1500D），施工工藝的核心流程：泥漿系統(tǒng)→導(dǎo)向孔施工→擴(kuò)孔→管線的回拖。

2 定向鉆拉管施工技術(shù)措施

2.1 泥漿配制

2.1.1 鉆導(dǎo)向孔階段

要求盡可能將孔內(nèi)的物質(zhì)攜帶出孔外，同時(shí)維持孔壁穩(wěn)定較長(zhǎng)的時(shí)間，保持孔內(nèi)泥漿面，減少阻力。其基本配方是：2%～3%預(yù)水化復(fù)合泥漿＋0.2%～0.4%增添劑＋0.3%降濾失劑＋0.2%固體潤(rùn)滑劑。

2.1.2 預(yù)擴(kuò)孔階段

要求泥漿一定的動(dòng)切力和良好的流動(dòng)性，提高泥漿攜帶能力。其基本配方為：2%～3%預(yù)水化復(fù)合泥漿＋0.2%～0.4%提粘劑＋0.2%降濾失劑＋0.2%～0.3%泥漿流變劑。

2.1.3 擴(kuò)孔回拖階段

要求泥漿具有很好的護(hù)壁、攜帶能力，同時(shí)還有很好的潤(rùn)滑能力，減少摩阻。其基本配方如下：2%～3%預(yù)水化復(fù)合泥漿＋0.2%～0.3%提粘劑＋0.3%降濾失劑＋0.4%～0.6%的潤(rùn)滑劑（RT-988）＋0.2%～0.3%泥漿流變劑。

2.2 鉆導(dǎo)向孔

2.2.1 鉆進(jìn)速度的有效控制

根據(jù)不同的地段，司鉆工選擇不同的鉆進(jìn)參數(shù)，較軟地層使用較高的鉆速，對(duì)于較硬的地層則用低鉆速。調(diào)節(jié)鉆速以得到最佳扭矩，避免擴(kuò)孔器的不均衡旋轉(zhuǎn)。使用足夠的泥漿排量以獲得最佳效果。

2.2.2 鉆進(jìn)過(guò)程中減小鉆機(jī)振動(dòng)和鉆桿擺動(dòng)的措施

（1）在鉆進(jìn)之前，提前把鉆機(jī)、地錨箱及鉆機(jī)下面鋪墊的鋼板用槽鋼焊接成一個(gè)整體，減輕鉆進(jìn)時(shí)鉆機(jī)的振動(dòng)。

（2）隨著鉆進(jìn)距離的增加，而且穿越地層硬，鉆桿扭矩推力的傳遞失效大，在鉆進(jìn)到一定距離，發(fā)生抱鉆桿現(xiàn)象，扭矩和拉力增大。及時(shí)在入土點(diǎn)下入適當(dāng)長(zhǎng)度Φ273mm鋼套管，減小鉆桿擺動(dòng)，以增加其鉆桿的鋼性支撐，使推力傳遞順暢。

2.2.3 鉆進(jìn)過(guò)程中控制深度及防止跑偏的措施

在導(dǎo)向施工之前，按照地質(zhì)情況制定合理的穿越軌跡曲線，并輸入導(dǎo)向?qū)Ｓ秒娔X，在鉆進(jìn)過(guò)程中每鉆進(jìn)一根鉆桿后，鉆頭的深度及左右偏差都在電腦上顯示。在鉆進(jìn)過(guò)程中根據(jù)實(shí)際鉆進(jìn)情況繪制穿越曲線和設(shè)計(jì)曲線進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)實(shí)際鉆進(jìn)曲線和地堪資料判斷當(dāng)前鉆頭所在的地層，提前做好準(zhǔn)備工作，按照設(shè)計(jì)曲線鉆進(jìn)，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾正。鉆進(jìn)過(guò)程中司鉆人員密切關(guān)注推力、扭矩及泥漿壓力的變化，始終把握信號(hào)滯后的問(wèn)題。

2.3 擴(kuò)孔

2.3.1 擴(kuò)孔孔徑

本工程需將導(dǎo)向孔孔徑擴(kuò)大至所鋪設(shè)的管徑1.3倍，以滿足穿越土層及擬拖管道的要求，擴(kuò)孔計(jì)算公式如下：

Dˊ=K1D式中：

Dˊ——適合管道鋪設(shè)的鉆孔直徑D——管道外徑

K1——取1.2～1.5

2.3.2 擴(kuò)孔技術(shù)措施

（1）從施工設(shè)備上，采用國(guó)產(chǎn)150噸ZT-150型水平定向鉆機(jī)，該機(jī)自動(dòng)化程度高，其各項(xiàng)性能參數(shù)好，具有足夠的回拉力和較大的回轉(zhuǎn)扭矩。該鉆機(jī)所配置的泥漿泵組為3HS-250泥漿泵組，壓力為25MPa。

（2）從鉆具的選擇上考慮，我們采用擠壓式擴(kuò)孔器，根據(jù)擴(kuò)孔的實(shí)際情況，在擴(kuò)孔的過(guò)程中進(jìn)行多遍洗孔。或者在擴(kuò)孔過(guò)程中每擴(kuò)完50m后推出去，然后再繼續(xù)往前擴(kuò)孔。擴(kuò)孔器前端加扶正器，嚴(yán)格控制擴(kuò)孔速度。

（3）強(qiáng)化擴(kuò)孔過(guò)程中泥漿性能。逐級(jí)擴(kuò)孔階段要求泥漿具有很好的護(hù)壁性和良好的流動(dòng)性，提高泥漿攜帶能力。同時(shí)要有好的潤(rùn)滑能力，減少摩阻。其基本配方為：2%～3%預(yù)水化復(fù)合泥漿＋0.2%～0.4%提粘劑＋0.2%降濾失劑＋0.2%～0.3%泥漿流變劑。

2.4 管線回拖

2.4.1 導(dǎo)向孔鉆進(jìn)完成，進(jìn)行擴(kuò)孔工作同時(shí)完成回拖管道的開(kāi)挖漂浮溝、擺管、墊管及沿線的防護(hù)工作。

2.4.2 當(dāng)擴(kuò)孔完成后，裝上擴(kuò)孔器、萬(wàn)向旋轉(zhuǎn)接頭、“U”型環(huán)，即將擴(kuò)孔器與管道用分動(dòng)器連接，然后管線檢查合格后，用起重機(jī)將回拖管道角度與出土點(diǎn)角度順直在鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)牽引下，拖入已成形的軌跡孔洞。

2.4.3 管線回拖技術(shù)措施：

（ 1）確保導(dǎo)向孔平滑、順暢，滿足設(shè)計(jì)曲率半徑的要求，并避免出現(xiàn)S彎。

（2）最后一次擴(kuò)孔前對(duì)鉆機(jī)等主要設(shè)備進(jìn)行一次全面檢查和維護(hù)保養(yǎng)，拖管前再進(jìn)行系統(tǒng)檢查，確?；赝线^(guò)程中設(shè)備不出現(xiàn)問(wèn)題。

（3）管線回拖采用部分開(kāi)挖發(fā)送溝的方式進(jìn)行。發(fā)送溝采用挖掘機(jī)作業(yè)加人工修整，其尺寸為上口寬2.5m、下口寬1.5m、深1.5m；在挖發(fā)送溝時(shí)，發(fā)送溝軸線必須與穿越軸線在同一條直線上，并計(jì)算好管線進(jìn)入孔洞的這一段發(fā)送溝的坡度，確保發(fā)送溝與穿越孔洞的圓滑平緩。

（4）及早做好拖管的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，在各項(xiàng)工作準(zhǔn)備好后，再進(jìn)行最后一次擴(kuò)孔，盡量壓縮擴(kuò)孔完成后和回拖前的停工時(shí)間，減少風(fēng)險(xiǎn)，若停工時(shí)間超過(guò)24小時(shí)，需要再進(jìn)行一次清孔后再回拖。

（5）調(diào)整好管道的入孔角度，與出土角保持一致，避免因管線彎曲造成應(yīng)力過(guò)大而使回拖困難，根據(jù)施工實(shí)際情況，可將洞口沿軸線方向前挖20m左右，以達(dá)到降低支撐高度、管道入洞容易的目的。

（6）通過(guò)調(diào)整泥漿性能，提高泥漿懸浮、攜帶、潤(rùn)滑、固孔、堵漏等功效。適當(dāng)增加聚合物含量，提高泥漿的懸浮和固孔能力；加入泥漿流變劑，使泥漿在較高的粘度下保持良好的流動(dòng)性，提高攜帶能力，降低粘滯力；加入潤(rùn)滑劑減小摩阻，對(duì)上部土層起到良好的封閉作用。

（7）在回拖時(shí)進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，避免因停工造成卡鉆。回拖前仔細(xì)檢查旋轉(zhuǎn)接頭、連接頭、擴(kuò)孔器的連接，確定連接牢固方可回拖，回拖時(shí)要加強(qiáng)聯(lián)系，協(xié)調(diào)配合將管線敷設(shè)到預(yù)定位置。

3 結(jié)束語(yǔ)

加強(qiáng)在定向鉆拉管施工各個(gè)核心工藝的技術(shù)控制，是保證工程安全、質(zhì)量和進(jìn)度的重要前提，要做到系統(tǒng)、細(xì)致、準(zhǔn)確、全面才能保證工程的順利進(jìn)行。

[1]給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50568-2008）[S].

[2]地下管線非開(kāi)挖鋪設(shè)工程施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)程（DB11/T594.1-2008）[s].