水平定向鉆在壽光市供水工程中的應用

趙文卿，朱慶義

（山東省科源工程建設監理中心，山東 濟南 250014）

南水北調東線一期壽光市供水配套續建工程，需要在衛東化工支線穿越S226省道公路，穿越里程樁號為4+510，穿越長度34.0m，穿越深度為路面以下4.5m。省道S226寬約15.0m，道路邊線兩側地面與道路高差為1.5m左右，擬建場地施工條件較好，兩側相對高差為0.07m。據地質勘探資料顯示：①層為素填土，厚度0.35m；②層為粉質砂壤土，厚度為5.0m；③層為粉砂，厚度為5.5m。擬采用水平定向鉆方式施工，交通較為便利，地質條件和施工環境較好。

1 水平定向鉆施工方案

水平定向鉆穿越省道施工設備主要包括水平導向鉆機、管線探測儀、導向探測儀、泥漿拌制系統、裝載機、發電機、電焊機、吊車等。

施工工作流程為：開挖工作坑—測放標志線—安裝水平導向鉆機——鉆導向孔。導向孔完成后進行預擴孔，擴孔時按土層情況配置相應泥漿，擴孔按設計應逐級回擴，不宜躍級。回擴孔徑達到設計要求，且拉力、扭矩在安全范圍內便可將預制完好的TPEP鋼管進行回拖。

1.1 工作井與接收井施工

1）降排水。由于施工區地下水位埋深較淺，需進行降排水。根據現場土壤特性，擬采用管井降水方案，降水井布置在工作井和接收井周邊，數量各為3眼，井深為20m，井徑為600mm，每眼井出水管接至匯水總管，由匯水總管排至公路路邊排水溝內。

2）工作井制作。工作井和接收井分別設置在公路一側，工作井采用挖掘機配合人工進行開挖。工作井底板尺寸7.5m×5.0m，接收井底板尺寸為5.0m×5.0m，深度根據管線埋深而定。水位降到基坑開挖底標高1.0m以下時，進行土方開挖作業。基坑開挖上部采用挖掘機開挖，挖至底部30 cm時，采用人工進行開挖至設計標高。工作井的支護形式為工作井的四角設置型鋼剪力支撐，并加設橫向鋼管支撐，防止塌方。工作井左右兩側進行放坡處理，兩側邊坡需保證穩定，對于土質松散處可加大邊坡。為了防止管道在拖運過程中左右擺動，在接收井出土點需挖一個長36.0m，寬1.5m，深4.5m的發送溝，在拖拽的過程中，為了防止管道的防腐層被刮傷，在管道底下每隔6m鋪墊裝有細土的麻袋，麻袋上面涂有潤滑油，且采用汽車吊同時起吊并向前推進以減小鉆機拖拽力。

1.2 水平定向鉆設備安裝

鉆機進場后，應及時檢查機具的完備和使用性能情況，機具擺放應距工作井3.0m以外，防止機具震動造成塌方。鉆機就位必須在穿越曲線的同一方向上，鉆機安裝就位后進行系統連接、試運轉，保證設備正常工作，各系統運轉正常后試轉，各種參數正常后按次序鉆進。

重點檢查主機地錨、泥漿供應、輔助動力、系統液壓、供電電纜、各顯示表盤和調校控導系統等運行情況。

1.3 水平導向鉆進施工

1）測量放線。根據鉆機中心線與入土點、出土點成一條直線的原則，按施工布置圖和穿越軸線將鉆機及附屬配套設備安放在預定位置，確保鉆機中心線與入土點、出土點成一條直線。

2）泥漿的配備及利用。泥漿的配制和使用尤為重要，泥漿的主要作用包括排除鉆屑、保護孔壁、堵漏、平衡地層壓力、冷確鉆頭、潤滑鉆具與孔壁、軟化硬巖土和進行導向水射流等。施工用水以就近原則，在現場設立泥漿用水的集水罐車，加入適量的蘇打粉進行漂白、沉淀，使施工用水達到泥漿用水的水質標準要求。為了確保泥漿的性能，使膨潤土有足夠的水化時間，在用量不能改變的情況下，采取增加泥漿的儲存的數量。為了維持孔壁的穩定，提高泥漿攜帶能力通常加入化學添加劑來改善泥漿的流變特性，使之能適用于不同的地層情況。

3）導向孔穿越。通過導向探測儀核查、校正鉆桿的水平和垂直方向，確保穿越達到設計要求，穿越過程中按設定的標志，每隔3.0m校正一次鉆頭的位置，以確保鉆進精度。

2 管線回拖

2.1 管線回拖準備工作

管線回拖是整個穿越工程成敗的關鍵環節，管線回拖前要仔細檢查相關設備、管件等運行和完備情況。

1）穿越管段準備完成后，在管端焊上回拖管頭，回拖頭保證滿足回拖力，同時完成打壓、焊口防腐工作。

2）出土側需開挖發送溝,管線回拖時，須用4臺吊車、一臺鉆機將管線同時吊起并向前推進，以保護防腐層和減少回拖力。

3）管線和鉆具的連接：鉆桿+φ400mm擴孔器+50T“U”型環+回拖頭，總體連接完成一起回拖。

4）一切準備工作就緒后開始回拖，回拖時應一氣呵成，中間不得停頓，直至成品管線拖至預定位置為止。

2.2 管線回拖采取的措施

1）連管回拖前，保證預制管線（至少出土點附近的200m管線）和穿越軸線的一致性，減少管線進入孔洞時的側向摩擦力，確保防腐層完好進入孔洞。管道放置在裝有土的麻袋上，離地0.4m，在麻袋上涂上潤滑油（黃油等），以減小管線底部與地面的摩擦力。

2）為了保證管線回拖過程中管線不左右晃動，回拖采用發送溝的方式進行。

3）在回拖作業時，增加高潤滑泥漿，使高潤滑泥漿象薄膜一樣附著于表面。

4）回拖前，對預制管線焊縫進行100%X射線探傷及100%超聲波探傷，探傷合格后，按設計要求進行防腐補口，并對管線進行單獨水壓試壓。準備好補口、補傷材料和器具及電火花檢漏儀，安排專人巡視管線。

5）回拖時注意加強兩岸聯系，時刻注意表盤的讀數。同時，做好每一遍擴孔的記錄，有助于下一級擴孔借鑒，使擴孔、回拖具有可溯性，保證擴孔回拖的順利。

6）根據地質情況及上一級擴孔情況，合理確定下一級的擴孔尺寸和擴孔器水咀的數量和直徑，保證泥漿的壓力和流速，從而提高攜帶能力，減少巖屑床的生成。以保證擴孔回拖的順利。

2.3 回填、恢復地貌

拖管完成后，做好管道兩端的封閉施工。當所有工作完成后，對工作井按照設計及施工規范要求進行回填。

拖管定位后，可作臨時封堵，待連頭工序進行完畢后，按設計要求進行正式封堵。

經建設、設計、監理、施工等有關人員完成隱蔽工序驗收后，再進行分層夯填，并做地貌恢復。地貌恢復完畢后，報請有關部門驗收。

3 結語

通過水平定向鉆在壽光市續建配套供水工程中的應用，其施工工藝比傳統的人工開挖頂進的方式更科學，加快了施工進度，縮短了施工工期，工程質量得到有效控制，安全有了很大的保障，同時降低施工成本，具有較廣泛的應用前景。