水平導向鉆進回拉技術的介紹

梁堯培

（佛山市市政建設工程有限公司，廣東佛山 528000）

1 工程概況

佛山市南海區東南污水處理廠廠外二級管網工程——九馬松涌截污工程，其線路位于獅山鎮東南部，北起劉洞村，南至興業路；設計截污管直徑300～800 mm，管線總長度4 071 m，管頂覆土深度約3～6 m。總體設計：管線主要分三段：第一段為北起劉洞村，南至科技路，長約2 735 m；第二段為羅穆路的科技路以北段，長約604 m；第三段為羅穆路的科技路以南段，長約732 m。管道走向如圖1所示。

圖1 管道走向圖

如果從W42向W43牽引，剛好鉆頭從魚塘出，影響村民養植；如果由W44向W43牽引的話，角度太大，牽引無法進入W42井。現場采用新的牽引回拉技術，保證W42至W43按圖紙施工。

2 施工準備

（1）設備準備：牽引管的施工根據工期及施工要求一般需要配置幾種常見的施工設備，如水平導向鉆機、泥漿混配系統、控向儀、地下管線探測儀、輪式挖掘裝載機、抽水泵、發電機、管材、吊車。

（2）管材準備：應根據設計要求選用高質量的管材及講信譽的生產商，并配備專門的管材焊接隊。

3 鉆孔曲線設計

（1）根據檢查井位置、土質、埋深、管徑等合理確定非開挖牽引管一次牽引的長度，選擇確定水平導向鉆機機型，并預先做好現場圍護。

（2）先進行鉆孔曲線設計，計算出每根鉆桿的鉆進角度。

（3）測量定位。對導線點和水準點進行復測，進行管道的放樣、原地面的測量。用白灰標出管道軸線位置，在軸線上每間隔相同距離做好原地面標高標記，以便導向施工時精確控制標高。

4 施工過程

4.1 工作坑開挖

采用人工挖土，逆作法護壁施工，W42及W43做成直徑為3 m工作坑。導向入土位置挖出深2 m、長2 m、寬1 m斜槽，出土點挖出深2 m、長3 m、寬1 m斜槽。

4.2 鉆機就位

鉆機先固定在W43后面，鉆機定位應準確、水平、穩固。

4.3 泥漿制備

制備泥漿應根據現場地質條件，制定泥漿性能參數，按照制定的泥漿性能參數，配制泥漿。

4.4 試鉆及導向施工

啟動鉆機，鉆入1～2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，然后進行導向施工。

4.5 預 (回)擴孔

（1）導向孔完成后，卸下起始桿和導向鉆頭，換回擴鉆頭進行回擴。由于管道彎道較大，本技術只要求在W42至W43采用擴孔，鉆機先在W43后面牽引拉擴孔，當鉆頭到達W43時停止擴孔。拆除鉆桿后，將鉆機移到W42后面將鉆頭回拉，當鉆頭回拉出來后，更換大一號鉆頭，再次將鉆機轉移到W43后面重新擴孔,直至擴孔擴到合適為至。

（2）鉆進過程中，應及時做好施工原始記錄，記錄內容應包括鉆進時間、軸線角度、扭矩力、頂力及土質情況等。回擴過程中，密切注意鉆進過程中有無扭矩、鉆壓突變等異常情況，發現問題立即停止施工，待查明原因后采取相應措施施工。

（3）鉆進過程中的測量控制。在鉆進導向孔時，鉆進工作人員利用手持式跟蹤儀，通過鉆頭內探頭發出的信號，確定鉆具位置。手持式跟蹤儀基本配置由一個裝在鉆頭后面的測量探頭（發射器）和一個手持式跟蹤接收器組成。利用導向儀獲取的數據與預先設計的基準線和實際軌跡進行比較，每鉆進2～3 m時進行一次測量計算，隨時調整鉆進軌跡，鉆頭出口處露出地面，測量實際出口是否在誤差范圍之內。如果鉆孔的一部分超出誤差范圍，可能要拉回鉆桿，重新鉆進鉆孔的偏斜部分。

（4）擴孔過程中的測量控制。經過工作人員認真操作，導向孔的位置偏差能得到較好的控制，但由于拖拉管特殊的施工工藝，在隨后的回擴操作可能改變鉆孔的位置，為了減少偏離，不同地層可采用不同的回擴器。

（5）在非開挖定向鉆進管線施工過程中的軸線、高程偏差，主要發生在回擴階段，每擴一次孔的測量控制，跟導向孔鉆進測量方法相同。

4.6 PE管熱熔連接

管道連接采用熱熔連接（熱熔對接連接）,具體操作如下。

（1）將連接的兩根管材放到對焊機上，管材盡可能地同軸心，采用專用夾具使其達到熱熔對接要求。為了消除彎曲力，并把軸向摩擦力降低到最小值，可將焊入管道的管材放在一個支撐軸上，使其滑動。

（2）用電刨件管材焊接面刨平，刨平后檢查一下焊接面的同心度。

（3）接通電熱板電源，當電熱板溫度達到焊接溫度時，繼續加熱10 min，使電熱板溫度均勻。

（4）將電熱板放在兩根焊管端面之間，把焊管壓在電熱板上，并使其熔融以消除端面的殘余不平面，此時壓力為0.01 MPa。

（5）管口焊接面被削平后，擠壓力要下降到最小，焊接面幾乎不與電熱板接觸，此時擠壓力應不大于0.01 MPa，在此加熱時內，擠壓翻卷的融質寬質幾乎不增加，加熱時間以秒計算，所用時間數值上約等于10倍的壁厚。

（6）加熱完后，移開加熱器，側向推壓管材，管材的焊接面就粘結在一起。

（7）管材熔合起后，將擠壓力從接觸時的0.01 MPa均勻地增加到0.1 MPa，從0.01 MPa上升到0.1 MPa所用時間（s）數值上等于管材壁厚（mm）。通過觀察所形成翻卷的融質寬度，就能定性地估計出擠壓增長率的均勻程度，翻卷的焊珠寬度必須均勻增大，并沿熔化線很好地繞在管的兩邊。

（8）停止使用擠壓力，待焊縫溫度不高于環境溫度10℃～15℃時，松開夾具，卸下對焊機（順自然冷卻，不可強行冷卻）。

4.7 回拖管材

回拖前應檢查電熱熔焊接質量，檢查合格后方能進行拖管。在回拖管道過程中，密切注意孔內情況，鉆機操作手應密切注意鉆機回拖力和扭矩的變化。回拖應平穩、順利，嚴禁蠻拖。管材要一次性拖入已成形的孔洞中，中途盡量避免停頓，減少回拖的阻力。

4.8 現場泥漿處理

由于管道一邊為河涌，一邊為魚塘，故以保持河涌及魚塘整潔不污染的原則，施工過程中，出入土點泥漿用泥漿泵抽到泥漿罐內，及時用泥漿車排放到合理位置，將廢漿清理干凈，避免泥漿流入河涌或魚塘，并恢復原地面。

4.9 檢查井施工

清理工作坑泥漿后將管道切除，再砌筑標準檢查井，檢查井砌筑完成后用原土回填夯實。

5 結語

對于管道彎道較大，一般水平導向鉆進無法滿足施工要求時，水平導向鉆進回拉技術能準確按圖施工，質量保證較好。