市政供水管道施工中水平定向鉆進技術(shù)的應(yīng)用

汪時雷

城市化進程的加快，為社會經(jīng)濟的全面發(fā)展注入了活力。市政供水管道工程作為現(xiàn)代城市建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施之一，市政供水管道鉆進技術(shù)水平也得到了顯著提升。水平定向鉆進技術(shù)作為市政供水管道施工中常用的施工技術(shù)之一，該施工技術(shù)的有效應(yīng)用，促進了市政供水管道工程施工質(zhì)量和效率的有效提升。由于水平定向鉆進技術(shù)的應(yīng)用最大限度地滿足了城市市政供水管道非開挖段施工提出的技術(shù)要求，所以，加強水平定向鉆進技術(shù)在市政供水管道施工中應(yīng)用研究的力度，對于我國城市市政供水管道施工質(zhì)量和效率的提升有著極大的促進作用。文章簡單闡述了市政供水管道施工中水平定向鉆進技術(shù)的應(yīng)用。

社會經(jīng)濟高速發(fā)展的同時，人們對城市生態(tài)環(huán)境的重視程度也隨之越來越高。為了有效減少城市市政供水管網(wǎng)施工對地面環(huán)境、交通等各方面產(chǎn)生的影響，各個城市都根據(jù)自身建設(shè)發(fā)展的實際情況，加大了非明挖式水平定向鉆進技術(shù)在市政供水管網(wǎng)施工中應(yīng)用的力度。隨著水平定向鉆進施工管道管徑的不斷增大，施工企業(yè)的穿越跨度能力也隨之提高。所以，施工企業(yè)在市政供水管道施工中采用水平定向鉆施工技術(shù)時，應(yīng)當(dāng)切實做好施工質(zhì)量評估的相關(guān)工作，確保市政供水管道工程施工的安全順利進行。

一、水平定向鉆進技術(shù)優(yōu)勢分析

1. 傳統(tǒng)方式出現(xiàn)的問題

傳統(tǒng)的市政供水管道鋪設(shè)施工過程中一旦遇到河流，施工企業(yè)采取的大開挖施工方式，不僅要破壞河堤，而且還要做好河堤的引流工作，而這無疑增加了開挖工程的工程量與施工難度，增加了市政供水管道的建設(shè)成本。第二，施工企業(yè)在進行新建公路市政供水管道的鋪設(shè)施工時，針對新修建公路進行的挖掘施工，降低了公路工程的整體質(zhì)量，縮短了公路使用壽命，嚴重的還會因為引發(fā)交通堵塞的情況，造成不必要損失和巨大的資源浪費。第三，市政供水管道鋪設(shè)施工過程中，如果遇到跨度較大、埋深較深的障礙物時必然會因為市政供水管道出現(xiàn)埋深不足的情況，增加市政供水管道鋪設(shè)施工安全隱患的發(fā)生率。

2. 水平定向鉆進技術(shù)優(yōu)勢

（1）水平定向鉆進技術(shù)在市政供水管道施工中的有效應(yīng)用，降低了市政供水管道施工對周邊交通、綠地植被以及居民正常生活產(chǎn)生的影響，徹底解決了傳統(tǒng)開挖式市政排水管道施工技術(shù)存在的不足之處，提高了市政供水管道工程施工的質(zhì)量和效率。

（2）現(xiàn)代化穿越設(shè)備具有的穿越精度高的特點，不但有助于施工人員合理調(diào)節(jié)供水管道敷設(shè)方向和埋深，同時有效避開了地面障礙物對市政供水管道施工產(chǎn)生的影響。

（3）由于城市市政供水管道的鋪設(shè)深度大多在3m以下，如果排水管道需要通過河流時，則埋深一般為9～18m，所以，施工企業(yè)在市政供水管道施工過程中，采用先進的水平式定向器施工，不僅降低了供水管道施工對周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響，同時起到了保護施工區(qū)域地形的作用，滿足了政府部門提出的環(huán)境保護與治理要求。

（4）水平定向鉆進施工技術(shù)作為一項對施工現(xiàn)場要求低且施工進度較快的施工技術(shù)，該施工技術(shù)在城市市政供水管道工程施工中的應(yīng)用，提高了城市市政工程建設(shè)施工的效率。

二、市政供水管道施工中水平定向鉆進技術(shù)的應(yīng)用

1. 工程概況

某地區(qū)在江水置換工程施工過程中，為了最大限度地滿足該地區(qū)各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供水需求，政府部門在設(shè)計工程施工方案時，明確提出了項目施工必須在不破壞現(xiàn)有路面、不影響道路交通與周邊居民、企業(yè)正常生活生產(chǎn)的前提下施工。相關(guān)部門經(jīng)過全方位勘探后，最終選擇了水平定向鉆技術(shù)開展穿越牽引施工，按照設(shè)計要求，采取了將dn630PE給水管道，布設(shè)于規(guī)劃道路一側(cè)綠化帶下方的施工方式，一次性完成430m的管線穿越施工。

2. 工程地質(zhì)及地下管線情況

由于該市政供水管道項目施工現(xiàn)場在河流周邊，且施工現(xiàn)場的土質(zhì)主要以淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土等為主。再加上此類土層在施工過程中，普遍存在著管道導(dǎo)向角度調(diào)整難度較大、回拖管阻力大、洗擴孔成孔率較低以及沿線路段冒漿等問題，所以，施工企業(yè)在供水管道施工過程中經(jīng)常進行焊接作業(yè)，增加了供水管道回拖的風(fēng)險，對市政供水管道工程施工的進度和質(zhì)量產(chǎn)生了極大的影響。針對這一情況，施工企業(yè)在供水管道施工開始前，按照施工現(xiàn)場實際情況，采取了理論計算與施工經(jīng)驗相結(jié)合的方式，選擇使用了ZT-450型非開挖鉆機設(shè)備和高品質(zhì)膨潤土、添加劑等作為該供水管道工程施工的材料。

3. 施工準備

該市政供水管道施工開始前，施工企業(yè)應(yīng)該按照工程設(shè)計要求做好施工技術(shù)、施工材料、施工人員等各方面的準備工作。為了保證市政供水管道工程施工的安全順利進行，施工企業(yè)在施工技術(shù)準備階段，必須充分重視以下幾方面的問題：（1）做好交接樁協(xié)調(diào)的相關(guān)工作，及時開展施工現(xiàn)場布點與護點的復(fù)核工作，為后續(xù)供水管道施工做好技術(shù)準備工作。（2）做好供水管道施工現(xiàn)場沿線地下管線情況排查工作。

施工材料的準備工作，則應(yīng)該從以下幾方面著手：

首先，嚴格按照市政供水管道工程施工進度方案，制定供水管道工程施工材料、設(shè)備清單，確保工程施工開始前，所有施工材料、設(shè)備到達施工現(xiàn)場。

其次，及時與施工方案設(shè)計單位進行施工技術(shù)交底工作，針對工程施工過程中消耗量較大的施工材料，必須采取預(yù)先購買的方式進行采購，避免因為市政供水管道工程施工期間出現(xiàn)施工材料短缺的情況，影響工程整體施工進度。

最后，定期開展水平定向鉆進保養(yǎng)和檢修的相關(guān)工作，做好設(shè)備保養(yǎng)檢修記錄工作，保證機械設(shè)備在工程施工期間保持正常運行狀態(tài)。

此外，施工企業(yè)在工程施工準備階段，必須嚴格按照施工現(xiàn)場的實際情況，組織水平定向鉆進操作人員參加針對性培訓(xùn)活動，要求操作人員熟練掌握安全操作技術(shù)與應(yīng)急處理技術(shù)，保證供水管道工程施工的安全規(guī)范進行。

4. 定向鉆穿越施工

（1）泥漿制備。泥漿是非開挖市政供水管道工程施工中重要的施工材料之一，泥漿材料在供水管道施工中主要起到了保護孔壁、排除鉆屑、確保地層壓力保持平衡狀態(tài)的作用。施工企業(yè)在制備泥漿時，應(yīng)該根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，采取就地取水的方式，將水收集到集水罐車中，然后采用沉淀技術(shù)確保經(jīng)過沉淀的水質(zhì)達到泥漿使用標準和要求。為了達到有效提升泥漿性能的目的，施工企業(yè)必須為膨潤土留下足夠的水化時間，并在保證膨潤土使用量不變的前提下，通過增加泥漿存儲數(shù)量的方式，為市政供水管道工程施工提供充足的泥漿。

（2）水平定向鉆導(dǎo)向孔的準確定位。導(dǎo)向孔定位與軌跡設(shè)計是影響水平定向鉆進技術(shù)應(yīng)用效果的關(guān)鍵因素。施工企業(yè)在設(shè)計導(dǎo)向孔時，必須嚴格以市政供水管道工程的設(shè)計圖紙、施工現(xiàn)場以及管道工程施工技術(shù)等參數(shù)為依據(jù)，才能確保導(dǎo)向孔設(shè)計方案的科學(xué)性、合理性與精確性。施工人員在確定導(dǎo)向孔軌跡時，應(yīng)該根據(jù)市政供水管道工程施工的特點和要求，做好施工現(xiàn)場資料的搜集、數(shù)據(jù)記錄以及管線鋪設(shè)等工作，為后續(xù)市政供水管道工程施工的順利進行提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

（3）導(dǎo)向孔鉆進。通過對該工程設(shè)計方案的分析，該市政供水管道工程應(yīng)該使用鉆頭大于鉆桿外徑尺寸4cm的矛式鉆頭，然后通過在鉆頭上的陀螺儀實時監(jiān)控鉆頭的導(dǎo)向軌跡，確保鉆進施工作業(yè)的順利進行。鉆進施工過程中，操作人員應(yīng)該按照導(dǎo)向裝置傳回的鉆頭位置與鉆進線路等數(shù)據(jù)，及時調(diào)整鉆頭鉆進方向，然后通過對鉆頭鉆進阻力參數(shù)的分析，判斷地層內(nèi)部是否存在硬物或土層存在變化，以便于動態(tài)調(diào)整泥漿壓力與泥漿供應(yīng)量，才能達到在孔壁周邊形成有效保護層的目的。

（4）分級擴孔。由于市政供水管道工程的鉆孔直徑是以管徑的1.45倍確定的，所以，施工企業(yè)采取了7級擴孔施工方案，采用了φ450mm、φ600mm、φ750mm、φ900mm等不同規(guī)格的巖石擴孔器開展擴孔作業(yè)。導(dǎo)向孔施工結(jié)束后，根據(jù)施工要求，按照由大到小的順序更換擴孔器開展擴孔回拉作業(yè)。擴孔回拉過程中，操作人員應(yīng)該采取有效措施控制泥漿泵向孔壁內(nèi)補充泥漿液，才能在確保孔壁表面快速形成泥漿保護層的基礎(chǔ)上，穩(wěn)固和潤滑孔壁圍巖。

（5）清孔。擴孔作業(yè)完成后，施工人員應(yīng)該先向孔內(nèi)持續(xù)注入新鮮泥漿，然后再使用清孔器，將滯留在孔內(nèi)的鉆屑帶出，經(jīng)過多次清孔后，確定泥漿內(nèi)鉆屑不明顯即可停止清孔。

（6）管道回拖。經(jīng)過預(yù)擴孔處理后，施工人員應(yīng)該在確認管孔直徑達到管線敷設(shè)回拖要求后，按照施工設(shè)計方案的要求，依次連接鉆桿、擴孔器、回拖旋轉(zhuǎn)活節(jié)，最后再從出土點位置緩緩將管線回拖至入土點即可。為了保證管線回拖過程中管線與擴孔工具之間有效連接在一起，施工人員應(yīng)該借助鉆機轉(zhuǎn)盤帶動鉆桿旋轉(zhuǎn)后退，直至管線回拖作業(yè)順利完成為止。由于經(jīng)過擴孔后的管孔內(nèi)充滿了泥漿，所以，管線在管孔內(nèi)實際上是懸浮于泥漿中，因為受到泥漿潤滑作業(yè)的影響，減小了管線回拖的阻力，起到了保護管壁的作用。

5. 周邊環(huán)境保護措施

（1）有效控制擴孔過程中產(chǎn)生的回拉力與扭矩，確保兩者保持一定比例。

（2）嚴格按照施工現(xiàn)場地質(zhì)條件與管徑大小強化管線回拖力。

（3）設(shè)定科學(xué)合理的擴孔超量數(shù)據(jù)。

（4）根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況以及各個階段的泥漿要求，制定動態(tài)化泥漿配合比管控方案。

（5）通過對建筑物與地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋結(jié)果，優(yōu)化市政供水管道施工方案。

（6）加大導(dǎo)向孔鉆進、回擴孔以及管道回拖作業(yè)過程中，穿越軌跡100m范圍內(nèi)泥漿滲漏情況的監(jiān)測工作力度，通過對突入泥漿返出量確定是否存在漏漿情況，一旦發(fā)現(xiàn)漏漿情況或返漿異常現(xiàn)象，必須立即停止鉆井檢查，直至滲漏問題解決為止。

6. 施工效果評價

（1）施工人員在進行水平定向鉆擴孔作業(yè)時，必須采取有效措施將回拉力與扭矩比例控制在允許的范圍內(nèi)，才能保證擴孔作業(yè)的平穩(wěn)進行，避免因為擴孔作業(yè)期間，周圍土體出現(xiàn)大幅度隆起變形的情況，破壞上部市政供水管道上部建筑物。

（2）穿越施工期間施工現(xiàn)場產(chǎn)生的噪聲對施工現(xiàn)場周邊居民正常生活產(chǎn)生了極大的影響。為了有效降低施工噪聲，施工企業(yè)應(yīng)該采取在施工現(xiàn)場設(shè)置噪聲監(jiān)測點的方式，按照監(jiān)測數(shù)據(jù)，將白天施工噪聲控制在50dB以內(nèi)，夜間施工噪聲控制在40dB以內(nèi)，最大限度地降低施工現(xiàn)場產(chǎn)生的噪聲對人們正常生活、工作產(chǎn)生的影響。

（3）由于水平定向鉆具有施工精度高、操作簡單且穿越距離長的特點，所以施工企業(yè)在市政供水管道工程施工過程中，合理應(yīng)用水平定向鉆施工技術(shù)，通過對鉆進方向和埋深的有效調(diào)整，不僅保證了管線鋪設(shè)的安全順利進行，而且提高了市政供水管道工程的施工進度和質(zhì)量控制效果，減少了市政供水管道工程的設(shè)備、人員、材料投入，降低了市政供水觀察管道的整體施工成本。

三、結(jié)語

總之，市政供水管道工程施工中水平定向鉆井技術(shù)的應(yīng)用，不但有效縮短了市政供水施工工期，降低了工程施工對周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響，提高了市政供水工程的社會效益。所以，加強市政供水工程施工中水平定向鉆井施工技術(shù)應(yīng)用研究的力度，對于我國市政供水管道工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展有著積極的促進作用。施工企業(yè)在市政供水管道工程施工過程中，應(yīng)該根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，合理采用水平定向鉆井施工技術(shù)，加大施工現(xiàn)場管理工作的力度，確保市政供水管道工程施工的安全順利進行。