淺談水平定向鉆技術在電力管網工程中的應用

【摘 要】隨著鄉鎮城市化的步伐不斷加快，對城市的環境要求也越來越高，供電系統也逐漸完善，一種新工藝逐漸被人們所接受，即水平定向鉆技術，又稱非開挖技術。不開挖地面，就能穿越公路、鐵路、河流，甚至能在建筑物底下穿過，是一種能安全有效地進行環境保護的施工方法。本文就水平定向鉆技術展開了討論，以供讀者借鑒。

【關鍵詞】水平定向鉆技術；工程；應用

一、水平定向鉆技術的特點

與傳統開挖地面敷設管道的工藝相比，水平定向鉆技術在城市環境保護、施工安全、交通環境影響、施工效率、施工成本等各方面都有較大的優勢，已逐漸被人們所接受和認可。

二、定向鉆穿越施工程序

（一）施工前期準備

1、現場踏勘

穿越工程現場勘察，根據相關部門能提供的資料，對于施工所在位置的土層情況，地下管線情況進行排查，掌握第一手資料。

2、測量放線

工程施工前約請設計人員進行設計交底，根據施工場地的具體情況，靈活調整出、入土點作業區的面積和設備的安裝空間，以安全、夠用、經濟為原則。

3、場地平整及便道修筑

施工前施工現場需要達到“四通一平”的條件：路通、水通、電通和作業區平整。

施工用電由施工單位自帶發電機發電；施工用水量較大，找尋就近水源，即江河或者水塘等，如若條件不滿足，需要另外想辦法，比如可以租車拖水或者就地鉆井取水等，確保施工中正常用水；生活用水、用電可以在租用民房附近解決。

4、入土點作業區修筑

進行現場勘察，確?，F有道路是否有道路可以滿足設備進出及施工需要，如若條件不滿足就需要修便道或者進行場地平整，以保證施工需要。

5、設備搬遷、井場布置

為保證設備安裝順利進行，防止設備因作業場地限制而發生擁擠現場。設備進場安裝應按照先后順序進行。設備進場安裝順利為：鉆機安裝 → 鉆機操作控制室安裝→泥漿系統安裝→ 泥漿泵安裝→鉆桿擺放就位 → 其他設備安裝就位。

6、系統安裝、調試

所有設備進入施工現場后，進行系統安裝，按照空中不布線的安全原則：所有的電纜線埋地，所有的水管線避開行車路線。系統安裝完畢檢查一切正常后，進行系統試運轉。

7、試鉆

搬遷、就位、連接、復測完成后，對施工用的機動設備進行單機試運，對泥漿系統、控向系統進行調試。然后按地質條件配好足量泥漿，進行噴射，鉆機試鉆進兩至三根鉆桿，檢測各部位、各系統的運行情況，發現問題及時處理。

8、開挖工作坑

根據施工需要，在入土點和出土點分別開挖相應大小工作坑，不僅作為施工出入土點儲存泥漿的泥漿池，一般供電管道施工的工作坑也作為電纜井砌筑的工作坑。

（二）施工過程

1、導向

導向鉆進是施工過程中很重要的一個環節，導向人員根據所設計的導向數據表對鉆頭角度進行調整直至調整到所需角度。

開挖好工作坑之后，開始導向。在導向孔鉆進過程中，要認真觀察井眼泥漿返出情況，并做好記錄，以便準確判斷鉆進過程中的地質情況，來決策鉆進運行，確保鉆導向孔一次成功。

控向員嚴格按圖紙設計要求進行控向，導向孔是以后各級預擴孔和回拖管道的基礎。導向孔嚴格按設計曲線鉆進，在開鉆前對司鉆人員作好詳細的技術要求，對每一根鉆桿的鉆進要求都提前在圖紙上作好標注，控制鉆桿的折角變化，保證穿越管底最大埋深、入土角及出土角均能達到相應設計規范的要求。

在鉆進時，控向員根據繪制的穿越曲線圖結合實際變化準確及時地向司鉆員發布控向指令，并隨時根據鉆進情況調整司鉆推進、旋轉操作。司鉆員密切注視鉆機儀表臺上扭矩顯示表、推力顯示表、泥漿壓力和流量表，隨時判斷扭矩是否達到最大？鉆頭是否卡??？泥漿壓力、流量是否足夠等等細微卻又十分重要的問題。如出現問題，司鉆員要嚴格按照施工作業指導書和司鉆工操作規程手冊的操作內容冷靜處理并及時匯報，在最短的時間內解決問題。

定向鉆鉆進曲線應嚴格按照穿越施工規范（SY/T4079-95）和設計圖紙曲線要求，導向孔實際穿越曲線與設計穿越曲線的偏移量半徑不應大于1%；出土點沿設計軸線的橫向偏差不大于穿越長度的1%，且不大于2m；縱向偏差不大于穿越長度的1%，且不超過3m。

鉆頭出土后，如發現因地上或地下設施干擾造成出土點存在較大誤差，應立即分析原因，抽回部分鉆桿，調整出土點的位置，直到符合規范要求。

導向孔示意圖見下圖：

2、預擴孔

根據管束成孔直徑，計算出需要擴孔的級數，一般為成孔直徑Ф*1.3倍，為需要擴孔的直徑，在擴孔過程中，利用泥漿混配系統將拌有優質膨潤土和化學泥漿及護孔壁、滲透、潤滑用的添加劑的混合液通過鉆桿注入回擴器中，通過回擴器的旋轉均勻地噴在孔壁上，其主要作用是清除孔內切削物，有助于孔壁的成型，減少牽引時的摩擦阻力。

泥漿粘度根據地層情況、穿越長度、管線直徑及作業方式決定。初步確定泥漿配方為：水+進口膨潤土+化學泥漿+添加劑，并根據導向情況，隨時調整泥漿配方。如若有有嚴重沙層，將采用國外先進技術，使用進口雷膨進行泥漿調配，進口雷膨對于沙層極為有效。考慮泥漿配比為水+進口膨潤土+進口化學泥漿+進口添加劑，比例及配方根據導向擴孔情況隨時調整，以盡量保證施工萬無一失。

預擴孔示意圖：

3、管材選用

為保證施工質量及保質期，水平定向鉆技術對于管材要求比較高，質量遠遠好于普通開挖埋管質量，當然其使用年限也遠遠高于普通開挖埋管。本文論述的是非開挖技術在電力工程中的應用，一般的電力管最常用的有5種，即φ200mmPE管/φ200mmMPP管，φ180mmPE管/φ180mmMPP管，φ110mmPE管，φ75mmPE管（或者各種規格直徑PVC管）和硅芯管。除硅芯管外，其他管材都是需要焊接的。

4、管道焊接

PE 管道最主要的連接方式是熔接連接，包括電熔連接和熱熔連接，其因材質相同，接頭強度高于本體強度。本工程采用熱熔連接的方式。加熱板溫度為210度，管端加熱時間一般為10分鐘，持壓時間10分鐘。焊接管材一定需要專業人員進行操作，焊接時候溫度和壓力一定要足夠，接頭須光滑無毛刺，一面影響焊接質量，造成不必要的損失。

管材焊接后須24小時后方可進行拖管，以保證接頭的抗拉程度。

5、管道回拖

拖管是整個施工過程中最關鍵的步驟，拉管過程中的回拉力要克服管道與孔壁摩擦力，成孔的質量與導向孔的曲線形狀以及擴孔工藝有著密切關系，正常情況下回拉力不應過大，拉力過大會造成管材斷裂或變形。

拖管前要求清孔，即擴完最高級孔后用相同鉆頭在原孔再進行一次或者幾次回擴，以保證成孔足夠適合拖管。

回拖前（回拖管入洞前）的準備

1）檢查并確保鉆具連接可靠、有效；拉管頭牢固可靠，分動器正常運作；鉆頭水眼通暢。

2）泥漿噴嘴及回拖旋轉接頭工作正常；拉管前，進行成孔最大級擴孔器順孔。根據擴孔情況而定，如孔內不清，必須多次清孔至孔內干凈為止。

3）回拖管在管道發射支架均勻放施工置，且無懸空和管道貼地，保護管線外層；入洞發送溝開挖順滑，能保證彈敷進洞，避免硬性回拖。

4）因本文所闡述的是電力管道施工，所以拉管頭需仔細檢查，確保無斷頭、無毛刺。

5）若發現拖拉力較大時，要在沖洗液中加入適量潤滑劑。潤滑劑種類可視情況選用烷基苯磺酸鈉或聚丙烯酰胺。

2.3地貌恢復、泥漿處理

定向鉆穿越施工前，開挖足夠大小的工作坑；施工開始后，預擴孔過程中將不斷產生泥漿，將泥漿車輛停放在工作坑旁進行抽取，然后托運至當地環境保護部門指定的泥漿排放場地；施工完畢待設備全部撤離后，將泥漿池中的剩余泥漿用專用的泥漿罐車拉運到當地環境保護部門指定的泥漿填埋場。泥漿池中的殘余極少量泥土混合物就地深埋。

（三）設備撤場

所有作業完成后，系統拆除連接，設備撤場。按照鉆機、泥漿系統、動力系統、機具鋼板排等順序依此撤離施工現場。

（四）管理文件及資料

針對工程的特點，設置專門的文控工程師負責管理文件和資料。對業主下發的各種文件，實行原件存檔，復印件經項目經理審閱后交由各部門閱辦的管理模式。各種文件應以日期、部門分類編號，建立文件收發明細目錄。對各部門下發的文件及與業主及監理聯系的文件原件存檔，對各種文件處理結果附在原件中備查。

三、總結

綜合以上所述，可以看出在市區電力工程中使用非開挖技術，最大的優點是社會效益，因為使用非開挖技術不影響交通，不破壞環境，施工周期短，環境污染少，施工安全性高，而且成本低，占地少，解決了開挖可能遇到的道路破損、原有管道改線、交通路線改線、道路破損修復等問題，并可以節省這些費用。

【參考文獻】

[1]《非開挖地下管線施工技術及其應用》 地震出版社，顏純文等1999年

[2]《非開挖鋪設地下管線施工技術與實踐》中國地質大學出版社 葉建良等 2000年

[3]《非開挖鋪設地下管線工程技術》上?？茖W技術出版社 顏純文，蔣國盛，葉建良 2005年