供水工程水平定向鉆管道鋪設施工工藝

韓高山

（甘肅省東鄉族自治縣水務局，甘肅臨夏 731400）

1 引言

水資源在社會經濟發展中發揮著非常重要的作用，對于社會生產以及人們的日常生活影響巨大。新的發展環境下，伴隨著城市化進程的加快以及人們生活水平的提高，供水工程的數量不斷增加，對于施工工藝技術的先進性提出了更高的要求。如何才能在保證供水工程施工質量和施工安全的前提下降低施工成本，提高施工效率，是供水工程施工企業需要解決的一個核心問題。

2 水平定向鉆技術概述

水平定向鉆技術可以在不對地表進行開挖的情況下，完成各類地下公用設施的鋪設作業，適用于沙土、黏土等地況，具有施工速度快、精度高、成本低廉的優點，在供水、煤氣、電力、通信以及石油天然氣管道鋪設中有廣泛的應用。

水平定向鉆技術的優勢體現在幾個方面：（1）定向鉆穿越施工不會對交通產生阻礙，也不會破壞綠地和植被，不會對周邊居民的日常生產生活產生影響，具備環境友好的特性；（2）在水平定向鉆施工技術應用過程中，采用的設備精度較高，可以十分方便地對管道的敷設方向和埋深進行調整，而且較長的管線弧形敷設距離能夠很好地滿足設計與施工要求，如果是市政工程項目，還能準確繞開地下構筑物；（3）市政管網的埋深通常會達到3 m 以上，如果需要穿越河流，埋深甚至會達到9～18 m，借助水平定向鉆施工技術，可以使其施工更加簡單，而且不會對地形地貌產生破壞，能夠很好地迎合環保要求；（4）在利用水平定向鉆技術進行穿越施工的過程中，不存在水上或水下作業，不會影響船舶的正常通行，也不會對河床結構和堤壩產生破壞，具有施工周期短、施工安全可靠的優點；（5）對比其他施工方法，水平定向鉆施工的進場速度更快，施工場地可以根據實際需求進行靈活調整，在市政工程施工中，有著極強的優越性，而且具有成本低、施工效率高的優勢[1]。

3 供水工程水平定向鉆管道鋪設施工工藝

3.1 工程概況

東鄉縣布楞溝山旱地林果產業示范園供水工程由東鄉縣潤東水務生態投資有限公司負責實施，項目總投資2.95 億元，管線涉及鎖南鎮、沿嶺鄉、汪集鎮、大樹鄉、高山鄉、達板鎮6 個鄉鎮，輸水管線沿山脊敷設。工程分兩期實施，一期工程投資1.46 億元，主要建設輸水管線25.8 km、蓄水池6 座、閥井54 座，配套鎮墩等附屬建筑物；二期工程投資1.49 億元，主要建設高位蓄水池8 座、閥井40 座、分水口13 座，沿布楞溝南北兩側面山布置2 066.67 hm2綠化灌溉配水干管68.1 km，計劃種植11.33 km2生態林和9.33 km2經濟林。由于布楞溝山旱地林果產業示范園供水工程（一期）管線大部分沿公路布設，其開挖施工難度較大，干擾因素眾多，經過方案論證，決定使用水平定向鉆機進行管道鋪設施工。將施工過程分為2 個階段：第一階段是按照設計曲線盡可能準確地鉆一個導向孔；第二階段是將導向孔進行擴孔，并將產品管線（鋼管）沿著擴大了的導向孔回拖到導向孔中，完成管線穿越工作[2]。

3.2 施工準備

在正式施工前，必須切實做好施工準備工作，以確保供水工程施工作業的順利展開。具體來講：（1）應做好施工現場的勘察工作，明確水文地質條件和地形地貌，確定好管道走向。勘察結果顯示，一期工程管線勘測結果顯示，地層中有新近系砂巖夾砂質泥巖，中厚層狀，產狀近水平，成巖差，易風化，屬軟巖。此地層中，敷設DN711 mm 鋼管長約400 m，DN610 mm鋼管長約690 m，DN323.9 mm 鋼管長約380 m，DN273 mm鋼管長約145 m，DN219 mm 鋼管長約445 m；其余均為濕陷性黃土。（2）應做好測量放線工作，確保鉆機中心線、入土點以及出土點能夠處于同一條直線上，嚴格依照施工圖以及穿越軸線，將鉆機及附屬配套設備安放在預定位置。（3）應確定好施工材料的規格，在一期工程中，鋼管的長度和質量見表1。

表1 一期工程鋼管長度及質量統計表

3.3 工作坑開挖

工作坑的開挖應該結合現場地形條件進行，將工作井開挖尺寸控制在1 m×1 m×1 m～2.5 m×2 m×1.5 m，將發送溝的開挖范圍設定為3～15 m 長的帶有一定坡度的溝槽。在工作坑開挖的過程中，應做好現場管理工作，切實保障施工質量。

3.4 機具就位

在鉆機進入施工現場后，需要安排專業技術人員來對鉆機的運行狀態進行檢查和記錄，發現問題后及時進行處理，避免出現鉆機帶病作業的情況。鉆機檢查無誤后，需要設置在合適的位置，確保其與工作井的距離在1 m 以上，否則，鉆機在運行過程中產生的振動可能會造成塌方問題。鉆機就位后，必須位于穿越曲線相同方向上，同時，由技術人員開展系統連接和試運行工作，確認所有系統運行正常，參數不存在異常后，可以依照相應的次序進行鉆進施工[3]。

3.5 泥漿制備

對于非開挖工程，泥漿是非常重要的材料，能夠起到保護孔壁、排除鉆屑、保持地層壓力平衡的作用，也可以對硬質巖土進行軟化，對鉆具以及孔壁進行潤滑。在泥漿制備過程中，可以就地取水，設置專用的集水罐車，通過沉淀的方式使水質達到泥漿用水要求。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，可以采取增加泥漿儲存數量的方式來解決這個問題。為了維持孔壁的穩定性，提高泥漿攜帶能力，通常會通過加入泥漿添加劑的方式來改善泥漿的流變特性，工程中采用的泥漿添加劑有：磺化瀝青（降濾失）、水解聚丙烯酰胺（提黏、護壁）防塌降濾失劑、CMC（羧甲基纖維素）和潤滑劑。

3.6 鉆孔導向

應結合現場勘察情況，做好相應的鉆孔導向工作，選擇恰當的導向板，啟動泥漿泵后，對照入土點的位置鉆進，鉆頭會在導向板的推動下持續深入，1 根鉆桿鉆完后，需要對鉆頭的實際位置進行測量，及時調整鉆進方向。這樣，才能真正保障導向孔曲線的施工效果。待鉆頭于出土點位置出土后，導向孔的鉆進才算完成。

3.7 預擴孔

若工程施工中使用的是大型鉆機，同時，管道的管徑較大，則需要做好相應的預擴孔工作，預擴孔的直徑和測試需要結合鉆機型號和地質情況確定。在對導向孔進行鉆進的過程中，可以使用不同的鉆頭導向板，配合不同直徑的擴孔器進行擴孔作業，依照φ250 mm→φ300 mm→φ400 mm→φ600 mm→φ800 mm→φ900 mm 的順序進行擴孔，確保最終的成孔尺寸為管材直徑+200 mm。擴孔完成后，必須對管孔進行必要的修整，以免在后續管道鋪設時出現崩塌等問題[4]。

3.8 管線回拖

在經過預擴孔處理，確認管孔能夠達到管線回拖敷設要求后，可以依次連接好鉆桿、擴孔器、回拖旋轉活節以及已經被安裝好的管線，從出土點位置緩慢地將管線回拖到入土點。在對管線進行回拖的過程中，必須確保管線與擴孔工具可靠連接，利用鉆機轉盤帶動鉆桿旋轉后退，在擴孔的同時進行管線回拖作業，在這個過程中管線本身并不會旋轉。經過擴孔后的管控內充滿了泥漿，因此，管線實際上是懸浮在泥漿中，受泥漿潤滑作用的影響，管線回拖的阻力較小，而且其外部防腐層也可以得到很好的保護，在經過多次預擴孔的情況下，最終管孔的直徑超過了管道，回拖并不存在阻礙。需要注意的是，管線回拖過程中，必須將地形條件的影響考慮在內，控制好最大拖管距離，一期工程中這個距離為600 m。回拖過程中，需要分段進行碰口焊接以及碰口焊縫的無損檢測工作，確認合格后，還需要對焊縫進行防腐處理，然后才能進行拖管[5]。

4 結語

在供水工程施工中，水平定向鉆管道鋪設施工工藝的應用能夠促進施工效率和施工質量的提高，也可以有效減少工程施工對周邊環境的影響，具備良好的經濟效益和環境效益。在實踐中，需要充分考慮施工區域的地質水文狀況，選擇恰當的施工設備，將水平定向鉆進技術的優勢最大限度地發揮出來，推動施工質量和施工水平的提高。