水平定向钻进拉管施工技术在市政管网中的应用

摘 要：随着我国经济持续稳定地增长，城市化进程的进一步加快，我国地下管线的需求量也在逐年增加。加之现代文明意识和环保意识的逐渐加强，开挖路面进行地下管线施工导致的社会问题、交通问题和环境污染问题已越来越受到人们的关注，城市限制开挖施工的法规将陆续出台。非开挖技术地下管线施工具有不污染环境，不影响交通，施工周期短，综合成本低等优点，在地下管线施工中获得广泛应用。现在非开挖施工技术已有多种形式如盾构、顶管、拉管等，下面结合工程实例来探讨水平定向钻进拉管施工技术及质量控制。

关键词：市政管网;水平定向钻进拉管;技术原理

1 工程概况

某市政截污管道工程，工程位于城镇中心市区，周边建筑多，人员密集，交通运输繁重，且地下管线复杂。为达到污水有效处理的目的，管道设计采用D450、D630、D900三种管径，埋深4.1～8.6m，铺设总长约2.8km。为了最大程度地减少对周边企业、居民的生产生活的影响，污水管道的铺设广泛使用了非开挖拉管技术，取得了显著的经济效益和社会效益。

2 市政管网水平定向钻进拉管施工技术要点

（1）钻孔轨迹设计。结合施工现场管线分布、地质勘察及工作面情况，管道轴线沿路西侧分布，分三段实施拉管施工，长度分别为175m、165m和270m;因全线为有压排水管，标高主要控制点为两个交叉口下穿污水管线，钻进深度分别按不小于7m和8m控制，其他路段按照两端造斜段、中间直线段进行控制。

（2）泥浆配制。泥浆是非开挖钻进施工过程中的“血液”，在钻孔、扩孔施工过程可以起到喷射钻进、悬浮和携带岩屑、润滑和冷却钻具、稳定孔壁等作用，在回拖铺管时可以降低管线与孔壁之间的摩擦阻力，保护管线外壁保护层。泥浆由水、膨润土并添加少量聚合物组成，膨润土和聚合物添加量约占泥浆质量的2%。为了确保泥浆的性能，使膨润土要有足够的水化时间，施工增加泥浆储存罐和泥浆快速水化装置;同时在钻机场地和管线组装场地各有一个泥浆收集池，泥浆通过泥浆池收集，再经过泥浆回收系统回收再使用。

（3）导向孔施工。根据设计的轴线分段位置，开挖工作坑和接收坑，尺寸为6m×3m，钻机就位调试并试钻正常后，按照设计的轴线轨迹钻进，开钻时采用轻压慢转，进入直线段采用轻压快转以保持钻具的导向性和稳定性。导向仪跟进检测钻头位置，记录钻杆编号、钻头埋深、平面位置等参数，并与设计轨迹对比，如果发现偏离轨迹，通过调整钻头斜面的方向进行纠偏，但纠偏不能太急，要控制钻孔轨迹的平缓变化和缓慢纠偏;同时要密切关注钻机有无扭矩、钻压突变等异常情况，发现问题要立即停止施工，查明原因并采取相应措施后再施工。项目在第一段导向孔施工中，曾厝北路交叉口埋深为8.6米，未对污水管造成影响;在第二段施工中，接近海韵校区门口段导向孔钻进困难，经调整埋深多次试钻，最终成功到达接收坑;第三段导向孔施工距离最长，穿越环岛路埋深达到10米，未对污水管造成影响。

（4）扩孔施工。完成导向孔施工后，卸下起始杆和导向钻头，换回扩钻头沿导向孔轴线进行回扩。一般孔径要扩大到所铺管线管径的1.2～1.5倍，以利管线顺利铺入地下。本项目管径为1.0m，扩孔孔径按1.4m控制，每20cm为一级，分7次进行扩孔。回扩过程中地层泥浆较易漏失，要保持整个钻进过程中有“返浆”，并不定期检查泥浆各项性能参数，根据实际特性，合理控制回扩钻进速度，以利排渣;同时，要做好施工原始记录，发现钻进时间、扭矩、拉力等异常情况，应查明原因采取措施后再施工。

（5）回拖铺管。PE管预先采用电热熔方式，将生产长度熔接成拉管施工管线长度，检查熔接质量合格后，安装拉管头，将钻杆、扩孔器、回拖活节和拉管头依次连接，并仔细检查各连接部件的牢固性，由钻机带动钻杆旋转后退，从接收坑开始，一边扩孔一边将管线回拖至工作坑为止。在回拖过程中，要平稳、顺利、连续作业，一次性拖入已成形的空洞中，避免因停工造成阻力增大。

3 市政管网水平定向钻进拉管工艺控制要点

（1）管线轨迹的设计。与其它管线不同，排水管道的重力流特征决定了其必须控制较小的坡度和标高误差，这对拉管的成孔控制提出了更高要求。为了保证引导精度，主要采取了以下措施：一是在管线设计时，充分考虑引导实施的可行性;二是适当设置工作坑，确保入土角度和标高;三是增加测定频率，精确换算管位深度，每0.5m测定一次;四是尽量减少测定干扰，尽量选择在生产间隙、交通车辆较少的时间进行施工。采取以上措施后，标高偏差基本上控制在50mm以内，满足了排水工艺要求。

（2）成孔質量的控制。重力流污水排水管成孔的主要特征是有一定坡度的直线段、较小的误差以及不设曲线段，这是与其它管线的根本不同，也是施工难点所在。为了达到这一要求，主要采取了以下措施：一是开挖相当的入出土工作井，以设计坡度或较小的入出土角度控制出入土点;二是对出入口附近的少量管段进行二次排管并接顺至检查井，确保有效段管线的顺直及一定的坡度。

（3）沉降预防。施工中遇到的另一个问题是防沉降。由于回扩头的质量、大小不同，加之不良土质的影响，在管道的外边产生间隙是必然的，这种间隙在管径较大、埋深较浅的管段容易发生沉降，主要需要防止、控制的地方是穿越主要道路下的管段。在拉管施工中，2m以下的较小管段基本上没有出现明显的下降，较浅的局部地方在一至两月以后有轻微下沉。为了杜绝在穿越道路时有下沉情况的发生，工程中主要采取的措施有：一是分多次完成扩管，这样可以尽可能消除土体受挠动后的变形;二是选择适于管径的刀头，尽量减小空隙;三是采取补救措施，对确定必须杜绝但有可能发生下沉的管段随管注浆。在这样的管段回拖管材时，外侧附带25～30mm的注浆管，在完成拉管后封堵好井端管外缝隙，用注浆机注满水泥浆。这一措施对于短距离的管段简单可行，可有效杜绝路面下沉问题。

4 结束语

综上所述，本项目采用水平定向钻进拉管施工技术，解决市政管网改造问题，对交通通行、环境破坏降低到最小，取得了良好的经济、社会效益。随着城市的发展和交通、环境要求不断提高，水平定向钻进拉管施工技术将得到更为广泛的应该，本文通过工程实例介绍，为类似工程提供一定的参考。

参考文献：

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