自來水供水管道施工中水平定向鉆進技術的應用

尹鑫

摘 要： 在自來水供水管道施工過程中，水平定向鉆進技術作為非開挖技術中發展速度最快的一種施工技術，其具有導向準確，在一定曲徑范圍內能夠有效避開障礙物，不會對管線經過地區帶來生態環境上的破壞，施工周期較短，具有較好的社針效益，對于復雜地層條件具有較好的適用性。因此在當前城市自來水供水管道施工中應用較多。文中分析了水平定向鉆進技術的優點，并進一步對自來水供水管道施工中水平定向鉆進技術的應用進行了具體的闡述。

關鍵詞： 自來水供水管道;水平定向鉆進技術;導向孔;擴孔;回拖管材;泥漿

目前，隨著城市化建設的不斷發展，人們對城市的交通和環境的要求也越來越高。在城市繁忙的交通路段，開挖敷設地下供水管道勢必會影響環境與城市交通。管道水平定向鉆進施工在管道穿越公路、鐵路、建筑物、河流、湖泊、古跡保護區、鬧市區、農作物及植被保護區施工時可以帶來顯著的社會效益、經濟效益。水平定向鉆進技術是通過利用水平定向鉆機，不需要開挖地表，即以最小的地表開挖工作量進行地下管線的鋪設。在具體應用過程中具有精準定位，施工周期短，不影響交通及不破壞環境等優點，采用水平定向鉆進技術進行自來水供水管道施工是一種比較理想的施工工藝，也是地下管線施工中穿越障礙時常用的一種施工技術。

1水平定向鉆進技術的優點

在水平定向鉆進穿越施工過程中不會對周邊交通造成阻礙，同時也不會對施工路線上的綠地和植被帶來破壞，對于周邊環境和居民生活影響較小。在具體施工過程中，應用現代化的鉆進設備，鉆進精度較高，對于敷設方向和埋深更容易調整，管線敷設距離較長，能夠有效的滿足設計埋深要求，管線能夠繞過地下障礙物。當前城市管網埋深都達到3m以上，穿越河流時埋深在河床下10m以上，利用水平定向鉆進行穿越，不會對周圍環境造成影響，也不會對地貌造成破壞，能夠更好的適應環保的各項要求。施工時不需要在水面或是水下作業，不影響江河通航，對江河兩側堤壩及河床結構不會帶來破壞，施工不受季節限制，施工更具安全性和可靠性。施工過程中施工場地能夠靈活調整，施工占地少，工程造價低，施工速度較快，而且管線穿越大型河流時，由于埋在較深的地層下，地層內部氧和其他腐蝕性物質較少，具有自然防腐和保溫的作用，管線使用時間更長。

2自來水供水管道施工中水平定向鉆進技術的應用

2.1施工準備

根據管線工程平面圖。既有管線地下管網圖和工程技術等資料，并對施工現場進行實地勘察，對既有管線檢查井標記的位置進行記錄，利用儀器和人工勘察相結合，準確確定既有管線的位置。根據收集的資料進行待敷設管線曲率設計出導向孔軌跡，并進行導向孔軌跡圖繪制。

由于施工過程中需要利用泥漿來穩定鉆孔土體、冷卻潤滑鉆頭及其他孔內鉆具、清理鉆屑等，因此在施工前需要做好施工泥漿配制。通過利用混合攪拌系統將水、膨潤土和聚合物按照一定比例加入混合倉進行攪拌，泥漿的粘度需要根據施工場地具體地質情況而定。在具體泥漿配制時，為了確保泥漿具有較好的流變性和潤滑性能，需要在配出的基漿基礎上加入各種泥漿添加劑，具體有增粘劑、固壁劑和潤滑劑。在選擇鉆機時，根據管材回拉力計算值的1.5-3倍來確定鉆機回拉力，以此來對鉆機型號進行確定，并在施工開始之前做好土壤評估工作，進一步確定鉆進液和鉆具。

2.2導向孔鉆進

在導向孔鉆進開始之前，需要開挖工作坑，設備進場并做好鉆機錨固工作，通過對全系統進行聯機調試，待這一切工作完成后開始導向孔鉆進。在導向系統引導下，按照設計好的導向軌跡進行鉆進，利用高壓泥漿的射流作用與鉆頭的切削作用共同作用在地下形成孔壁。在具體鉆進過程中，監視設備通過接收鉆頭內信號棒發出的信號，以此對鉆頭的深度、位置和角度等信息進行顯示，并以此為依據及時對鉆頭方向進行調整。在具體導向孔鉆進過程中，需要對鉆進軌跡進行有效控制，從而為后續管道鋪設施工打下良好的基礎。

2.3擴孔

導向孔完成后，選擇與土質類型相應的擴孔鉆頭，按配套擴孔鉆頭由小到大逐級回拉擴孔，在回拉擴孔時，泥漿泵會向孔壁提供足夠的鉆進泥漿液，在孔壁表面迅速形成一層護壁泥漿層，并將切削下的土屑帶回到地面，經多次擴孔使終孔直徑達到設計鋪設生產管徑的1.2～1.5倍。為避免蠻干造成鉆頭丟失孔內，加大泥漿量，松脫扭矩，轉動鉆頭，放慢擴孔速度，問題基本解決。當鉆頭回擴到農地中段下方時，扭矩突然增加，鉆機有較明顯振動，據村民口中得知，鉆頭上方地段曾種有多棵大樹，經分析確定鉆頭與原有的大樹樹根相遇造成卡鉆，為此松脫扭矩，緩慢回擴，通過樹根后又跟進重新回擴，將樹根粉碎，以防鋪管時有障礙。在近幾年的擴孔施工中，由于地形地質復雜、技術、人為等原因，還造成坍孔、縮徑、鉆孔膨脹、泥漿漏失等施工事故，通過加強施工前測量精度、改變泥漿粘度和配方、加強孔內泥漿壓力平衡、改善回擴程序等方法進行處理，得到了較好的效果。

2.4回拖管材

擴孔結束后，采用清孔器進行清孔。復查管材的質量及搬運過程中是否損傷，按管材連接要求進行檢查連接是否符合規定，檢驗合格后方可進行拖管。將連接好的管材沿接收坑坡道安放好，依次連接接頭、分動器、鉆桿。回拖管道時，密切注意孔內情況，鉆機操作手密切注意控制鉆機的拉力和速度，確保回拖平衡。在回拖管材施工中，應盡量避免發生卡管、鋪管受擠壓變形、泥漿滲出等事故，若發生應該分析原因，采取相應的措施解決。導致泥漿滲出情況時，多是由于施工地段為沙質粉土層時，松散的地層給泥漿留出了通道，泥漿順著通道則能夠滲出地面。同時在擴孔時，鋪管孔中殘留了過多的泥屑，導致鉆孔被阻塞，泥漿無法從孔口返出，在孔內形成高壓而滲出地面。具體處理時宜采用鉆機和挖掘機將管道拖回到接收工作坑內。利用清孔器重新進行清孔施工，增加泥漿濃度和粘度，在孔壁處形成泥皮阻漏，這樣可以有效的防止泥漿發生漏失的情況。放慢回拖管道的速度，回拖速度保持均速，這樣泥漿不會有過大壓力產生，泥漿平衡和這不會被破壞。在回拖管材施工完成后，需要復核管道的高程軸線，檢測管道變形情況，妥善處置廢棄泥漿，并對地面進行恢復。

3結束語

由于水平定向鉆進技術具有的優點，使該技術在供水管道穿越公路、廣場、河流等多方面得到很好的應用。采用水平定向鉆進技術對供水管道進行施工，從技術層面以及施工對城市環境的影響方面、施工經濟層面都具有顯著優勢，在應用中施工技術不斷得到完善，顯現出良好的社會效益和經濟效益，隨著不斷加快的城市建設步伐，供水管道建設量隨之快速增加，水平定向鉆進技術必將得到更廣泛的應用。

參考文獻

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