水平導(dǎo)向鉆技術(shù)在污水管道工程中的應(yīng)用

□文渡超（深圳市鹽田區(qū)防洪排澇設(shè)施管理所）

0 引言

水平導(dǎo)向鉆機安裝管道的方法稱之為水平導(dǎo)向鉆進法，最早出現(xiàn)在20世紀70年代,是傳統(tǒng)的公路打孔和油田定向鉆井技術(shù)的結(jié)合。近幾年隨著水平定向鉆穿越控制精度的提高,其在市政管網(wǎng)改擴建項目及管道穿越江河工程項目上,顯出獨特的優(yōu)勢。

1 水平導(dǎo)向鉆技術(shù)的優(yōu)點

1.1 保護地面不受破壞與干擾

在施工過程中采用水平導(dǎo)向鉆，可以保護地面不被開挖，減少了對地表產(chǎn)生的干擾影響，而且其施工速率快，能夠?qū)︿伖芊较蜻M行控制，同時施工精確度準確，可以在河流、公路、鐵路施工方面使用，甚至能夠穿過建筑物下端，是一項具備安全性、有效性、環(huán)保型的施工措施。因為采用水平導(dǎo)向鉆可以省去開挖地面的施工步驟，所以在鋪設(shè)管道時其所在的上端土壤層面沒有受到破壞與干擾，保證了管道的管節(jié)端的穩(wěn)定性，從而防止了其變形現(xiàn)象的產(chǎn)生，并增加了管道的使用壽命。

1.2 工程造價低

使用水平導(dǎo)向鉆進行施工能夠降低由房屋或者管線的拆遷工作引起的損害，節(jié)省管線使用量，具有顯著的經(jīng)濟價值與效益。水平鉆機械的性能越來越適應(yīng)各種土質(zhì)。特別適用中小型管徑管道的非開挖鋪設(shè)。與其它非開挖的施工技術(shù)相比，其具有施工快速、造價低、占用范圍小等獨特的優(yōu)點。

1.3 適用性強

采用水平導(dǎo)向鉆進行施工既可以進行管線鋪設(shè)，又能夠鞏固機場跑道或公路的地面基礎(chǔ)，優(yōu)化地下排水，而且還能夠用于防滲、抽氣等工程方面。

2 水平導(dǎo)向鉆技術(shù)的不足

2.1 探測深度

水平定向鉆機對卵石層、礫石層和流沙層適用度不高。受到探測器探測深度的限制，導(dǎo)向鉆進的深度有限。

2.2 設(shè)施重量

一般情況下，水平導(dǎo)向鉆的全套設(shè)施重量大概為400T，其中個別單件的最大重量＞30t，這些重量在對水平導(dǎo)向鉆進行運輸和組裝時會產(chǎn)生一定難度。就目前我國的道路狀況而言，特別是針對管道穿越公路的狀況來說，依舊存在部分的橋梁需要進行加固工作，所以必須要用到吊裝設(shè)施以及拖車等部件。

2.3 設(shè)施采購

水平導(dǎo)向鉆的控向系統(tǒng)基本都是由國外生產(chǎn)，所以市場上采購水平導(dǎo)向鉆均是采用進口的模式進行。水平導(dǎo)向鉆技術(shù)對比開挖埋管施工技術(shù)在造價上相對偏高。

3 工程實例

3.1 石頭圍村污水管道改造工程概況

石頭圍村臨時污水管網(wǎng)改造工程位于深圳鹽田區(qū)和龍崗區(qū)交界處，原深圳市物業(yè)國際建筑設(shè)計有限公司設(shè)計有村內(nèi)雨污分流的檢查井及管道，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)并未實施。目前石頭圍村仍是雨污合流的排水體制。本次設(shè)計在石頭圍村口新建排水管道及截流井，截流后的雨水排入現(xiàn)狀雨水箱涵，污水經(jīng)過泵房提升后排入污水管網(wǎng)，這樣，才能達到本次改造工程雨污分流的目的。

3.2 污水系統(tǒng)存在問題

由于石頭圍村地勢較低，最低點地面標高為7.70m，現(xiàn)狀合流管的管內(nèi)底標高約5.20m，需設(shè)置截流井進行雨污分流，設(shè)計截流井的污水出水管管內(nèi)底標高為4.90m。由于石頭圍村緊鄰北山大道，北山大道市政路路面標高為8.80m，北山大道市政污水管標高為6.96m，故該污水截流管無法通過重力流排入北山道市政污水管，所以需設(shè)置臨時污水提升泵站。

3.3 地質(zhì)情況

3.3.1 雜填土

土壤層底的填埋深度一般在1.90～2.40m范圍內(nèi)，土壤層的厚度為1.90～2.40m。其主要是由工人堆填的混凝土塊、碎石、雜褐色填土等物質(zhì)組成，施工后要稍微進行壓實。

3.3.2 淤泥和淤泥質(zhì)土

土壤層底的填埋深度一般在2.20～2.40m范圍內(nèi)，土壤層的厚度為0.80～2.60m。其土質(zhì)的顏色為灰色和深灰色，主要是由粘粒有機質(zhì)物質(zhì)組成，一般形態(tài)為流塑狀，處于飽和狀態(tài)。

3.3.3 淤泥質(zhì)細沙-粗砂層

土壤層的填埋深度一般在4.10～11.00m范圍內(nèi)，土壤層的厚度為4.60～7.00m。其土質(zhì)的顏色為深灰色，主要是由有機質(zhì)、細粉砂、細沙、中砂、粗砂等物質(zhì)組成，一般形態(tài)為松散狀，處于飽和狀態(tài)。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 路線設(shè)計

把經(jīng)過探測的管線狀況與所處地點的地質(zhì)因素作為鉆進路線設(shè)計的依據(jù)?？梢赃\用經(jīng)緯儀來計算出泥漿混合比例和鉆進的方向。

4.2 安裝

當完成現(xiàn)場整理工作之后，根據(jù)設(shè)計的步驟來進行導(dǎo)向鉆機的安裝工作，注意孔位之間要對正，安裝的導(dǎo)向鉆機組件要牢固，必須要保證管路連接的準確性。

4.3 調(diào)試

要嚴格按照標準的技術(shù)指標來進行導(dǎo)向儀的安裝工作，并要認真進行反復(fù)調(diào)試，以保證精度測量誤差在10.00cm以下。

4.4 鉆孔

按照泥漿配比進行配置工作，同時做好鉆進前的準備工作。因為施工規(guī)范對于鉆孔位置要求較高，所以在進行鉆桿鉆進時，要嚴格控制鉆進的位置以符合鉆孔的相關(guān)要求。

4.5 測量

在進行地表測量時要以測量標準作為依據(jù)，以保證測量的各項數(shù)據(jù)符合測量標準。同時做好司鉆人員的交流溝通工作，從而保證鉆工施工的順利進行。

4.6 精度

當鉆進距離到達最后的10.00m時，要仔細觀察鉆進深度與位置，保證靶位的準確性。

5 水平導(dǎo)向鉆施工技術(shù)

5.1 施工準備

地下管線測量：先調(diào)查確認工程施工所處位置的管線分布狀況，同時在現(xiàn)場進行核對。當要檢測地下管線的管徑、走向、位置時，可以使用地下管線探測儀來進行探查，而且要通知各管線單位到現(xiàn)場進行交底和核對。

鉆桿軌跡設(shè)計：通過觀察繪制地下管線分布情況以及相關(guān)文件資料進行鉆桿軌跡的設(shè)計工作。軌跡設(shè)計的階段主要有鋪設(shè)段與造斜段。造斜段管道主要作用是根據(jù)重力性質(zhì)進行截污排流，因此設(shè)計時要注意流水的標高和管道的埋設(shè)。

5.2 工作坑施工

在進行每一段導(dǎo)向鉆施工時，要注意挖掘兩個工作坑。入口坑主要目的是對鉆桿鉆進角度與螺旋扭動等方面進行檢測，在鉆機處于6～10m之間進行挖掘，工作坑的具體尺寸為1.50m×6.00m。出口坑主要用于回拖時排水管的入洞工作，出口坑的尺寸與入口坑一樣。

5.3 鉆進施工

當鉆機運送到現(xiàn)場時要先進行錨固工作，以保證鉆機的穩(wěn)定性。若鉆機處于不穩(wěn)固狀態(tài)，將導(dǎo)致?lián)p耗功率或是功率直接作用于機器上，引起危險事故。當處于造斜段時，鉆頭每往前鉆進10.00m就要對鉆頭的位置進行測定；當處于平鋪段時，鉆頭每往前鉆進20.00cm就要進行一次檢測。當鉆頭處于出口坑位置時，表示鉆進工作結(jié)束，開始進入擴孔階段。擴孔的主要操作內(nèi)容包括：旋轉(zhuǎn)鉆機，當鉆桿尾部的連接孔徑達到200.00mm時進行回擴頭，之后再與鉆桿進行連接，開啟回拉擴頭與鉆機旋轉(zhuǎn)實施擴徑工作。在進行鉆桿回拉擴徑時，要采用注入膨潤土漿的方式來降低摩擦作用，使回轉(zhuǎn)扭矩與回拉阻力減弱，而且膨潤土漿還能夠起到冷卻鉆頭、鞏固土壁的作用。

5.4 回拉敷設(shè)管道

室外重力流污水管管徑為DN300，管道覆土約3.70m；壓力排水管管徑為DN150，壓力排水管覆土約1.50m。在還未回拖時采用熱熔的方法來把雙壁纏繞管拼合成與成孔長度相近的管道。注意連接管道和擴孔器，進行回拉時根據(jù)牽引力把管道拉近孔洞內(nèi)。

6 施工中應(yīng)注意的問題

在進行鉆機錨固時要注意避開地下分布的管線，而且要保證錨固的穩(wěn)定性與可靠性。鉆機的穩(wěn)定性是對鉆機控制的基礎(chǔ)，能夠使輸出功率得到充分發(fā)揮運用。在對管材進行采購時，要選擇具有強大的抗外壓能力、優(yōu)良的抗拉能力的管材。而且管材要具備良好的柔韌力，能夠抵抗沉降作用產(chǎn)生的外力，要盡量選擇輕質(zhì)的管材。

當?shù)箍浙@到達規(guī)定位置時，通過檢測到的成品管道的規(guī)格、管線所涉及的位置地質(zhì)狀況，來選擇準確、合適的擴孔器進行擴大鉆孔，以保證成品管線的順利安裝。在選擇擴孔方法時要考慮到擴孔器的直徑與類型，來決定選用單級擴孔還是多級擴孔，而且還要選擇擴孔的順序。

7 結(jié)語

水平導(dǎo)向鉆施工技術(shù)能夠提高污水管道工程的工作效率，而且其管線的走向與標高等方面的設(shè)計均符合標準工程的要求。在交通組織方面，采用水平導(dǎo)向鉆的方式可以降低對交通活動的影響。項目建設(shè)符合《深圳市污水系統(tǒng)布局規(guī)劃（修編）》以及《深圳市排水管網(wǎng)規(guī)劃-鹽田片區(qū)》規(guī)劃要求，緊密結(jié)合地塊開發(fā)和排水現(xiàn)狀，對于該區(qū)域內(nèi)水環(huán)境的改善具有重要意義。

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[2]席剛.定向鉆拖拉法施工在重力流排水管道中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟市場，2007(11).

[3]宋娟.水平定向牽引技術(shù)在排水管施工中的應(yīng)用[J].中國水運(下半月)，2008(06).