水平定向鉆拖拉管技術在城鎮污水管網工程中的應用和探討

楊早 李銘 馮梅

摘要：本文通過對水平定向鉆拖拉管技術的工作原理、技術特點、適用范圍進行了詳細闡述，并通過工程實例，對拖拉管技術在污水管道中的應用和問題進行了介紹和分析，希望能為該技術在污水管網工程中的推廣應用提供參考借鑒。

關鍵詞：非開挖鋪管;污水管道;導向鉆進;泥漿配比

1 背景與概況

隨著我國近年來陸續出臺“水十條”、“提質增效三年計劃”等水污染防治政策，各地城鎮紛紛開始興建污水處理廠和污水收集管網。開挖路面進行地下污水管線施工導致的各類交通問題、社會問題和環境污染問題已經越來越受到人們的關注。非開挖地下管線施工技術因具有不影響交通、不污染環境、施工周期短、綜合成本低等優點，近年來在市政管道設計施工中獲得廣泛應用。

2 水平定向鉆拖拉管簡介

2.1? 工作原理

水平定向鉆拖拉管技術是利用定向鉆機、導向鉆頭、擴孔鉆頭和導向儀等施工設備，按照設計的鉆孔弧形軌跡，采用定向鉆先施工一個近似水平的先導孔，待先導孔鉆頭在障礙物（河流、道路等）的另一端露出后，將導向鉆頭更換為大直徑的擴孔鉆頭進行反向擴孔，最后將待鋪設管線拉入鉆孔，待全部鉆桿被拉回時，鋪管完畢[1]。

2.2 技術特點

（1）施工不影響地上功能正常使用;（2）減少地面開挖、恢復造成的投資浪費;（3）施工速度快，縮短工期，節約工程成本;（4）節省勞力，安全可靠。

2.3 適用范圍

（1）水平定向鉆拖拉管技術是一種非開挖鋪管技術，適用于穿越建筑、道路、河流湖泊等障礙的管道敷設以及不適合明挖開槽的市政地下管線施工;（2）適用于各種地層，包括黏土、淤泥、砂層、含水層等，不適用于礫石層、風化巖層;（3）適用管材一般為PE管、PVC管和鋼管等，管徑為DN200-DN1200，管線最長可達1500m[1]。

3應用實例

3.1 工程概況

麻城市某污水管網工程，工程位于麻城市河東集鎮，周邊房屋密集，交通運輸繁重，且地下管線復雜。工程目標：污水管網沿城鎮主干道和次干道兩側輔路或人行道鋪設，收集道路兩側的生活污水，輸送至污水廠處理排放。污水管道設計采用DN300、DN400、DN500和DN800四種管徑，埋深2.5m～8.0m，鋪設總長約17.34km，設計污水量3.0萬m3/d。為了最大程度地減少對周邊居民生活的影響，污水管道廣泛采用了水平定向鉆拖拉管技術，縮短了施工工期，減少了對周邊居民的影響，取得顯著的經濟效益和社會效益。

3.2 前期調查

水平定向鉆拖拉管施工前，應對預埋管施工區域的地上和地下地質情況進行全面的調查，結合污水管設計要求，合理確定管線走向和進出洞位置，在滿足拖拉管施工需要的同時，應盡量減小對周邊企業、居民正常生產生活的影響。

3.3 污水管道采用拖拉管實施的影響因素

影響水平定向鉆拖拉管鋪管的主要因素是地質情況、污水管設計坡度、水力學特征以及所期望的施工精度。根據經驗，成功進行水平定向鉆拖拉管施工的理想地質條件一般是均勻的土層，例如粉土層、粘土層、粉砂層和中細砂層等，在含有大量礫石的地質情況下必須進行特殊設計，否則難以成功[2]。

設計管道坡度與管道水力學設計需保證污水管道的長期運行，設計既要考慮水平定向鉆拖拉管技術所能達到的坡度，也要考慮合理的污水管流速，避免淤積。

3.4 拖拉管施工技術要點

（1）導向孔軌跡的設計。導向孔是擴孔拉管的母線，也是最終成形的管線孔，與其他壓力流管道不同，污水管道對應坡度、埋深允許誤差有嚴格的要求，施工難度較大。污水管線設計既要考慮現場實際情況，又要滿足施工基本條件，確保管線有較小的入土角度，一般不宜超過10度，出土角按導向鉆桿及拖拉管材允許曲率半徑較大值確定，一般不宜超過20度。（2）管道回拉力計算。水平定向鉆回拉力計算是一個關鍵環節，直接關系鉆機和管材的選型，正確計算回拉力至關重要，回拉力計算可參考CECS 382：2014技術規程。（3）定向鉆的選型。定向鉆選型宜根據回拉及計算值1.5～3倍選擇。（4）管材的選用。根據設計文件，本工程管材采用HDPE平壁拖拉管，該管具有如下特點：a. 韌性高，抗拉能力強，抗刮痕能力強;b. 采用熱熔連接，密封性好，連接強度高于管道本身強度，適用于拖拉工藝;c. 管道可撓性能好，管道走向容易調整;d. 快速裂紋傳遞抵抗能力好。（5）泥漿的配置。在定向鉆進施工中，泥漿是工程的血液，當鉆進中遇到流砂或松散土層時，可采用PH值8.9的水配置膨潤土，使泥漿達到最佳狀態，而維持PH值的一種方法是加入適量純堿提高PH值。另外，保持合適的粘度可使泥漿有效地懸浮固相和穩定鉆孔，可采用改性聚合物提高粘度，減少鉆孔的失水量。（6）導向孔施工。根據測量定位軸線，操作水平定向鉆機按設計軌跡鉆進，地面上采用控向儀等設備控制鉆頭的方向和深度，嚴格按設計軌跡軸線形成一條DN100的圓孔通道，通道中心即為所需鋪設污水管道的中心線[1]。第一根鉆桿入土鉆進時，采用輕壓慢轉的方式，進入平直段后采用輕壓快轉方式鉆進。施工過程中，應密切注意有無扭矩、鉆壓突變、泥漿泄漏等異常情況，發現問題應立即停止施工，查明原因并采取相應措施后再施工。（7）擴孔施工。導向孔施工完成后，卸下導向鉆頭和起始鉆桿，更換回擴鉆頭進行回擴施工，施工鉆進擴孔的直徑應為設計管道直徑的1.3～1.5倍。以DN500污水管為例進行說明：DN500管道的最大擴孔直徑為Φ700，擴孔階段要求泥漿具有很好的護壁、潤滑效果，在首道擴孔時須做到高轉速、低拉力的情況下進行。在Φ700回擴結束時，采用沖洗方法檢查擴孔有沒有垮塌現象，孔徑收斂應小于2%。（8）回拖鋪管。以上程序全部完畢后，將焊接好的待鋪管道連接到鋼制連接頭上，連接頭連接到分動器上。回拖管道時應勻速前進，中間嚴禁停頓。回拖管材應堅持管道熱熔焊接質量，待焊接自然冷卻后檢查合格方可進行拖管。

4施工中遇到的問題

因本工程污水管線所處地層主要為較松散細砂層和粗砂層，在拖拉管施工初期出現過泥漿泄漏到路面、拖管上浮等問題，后通過調整泥漿配比、壓力，縮短一次拖管的距離等措施解決了這些問題。

5結語

水平定向鉆拖拉管技術作為一種新型的地下管線施工方法，近年來在我國得到了廣泛應用。本文通過對工程實例的介紹和分析，說明了水平定向鉆拖拉管技術在市政污水管道中的應用和問題，該項技術對施工單位的技術要求較高，尤其是遇到松散砂層時對泥漿配比調整尤為重要。

參考文獻：

[1] 郭錫明. 非開挖水平定向鉆進拉管施工技術應用[J]. 福建建筑， 2013（08）：57-59.

（作者單位：中南建筑設計院股份有限公司1

武漢森泰環保股份有限公司2）