芻議非開挖定向鉆進(jìn)牽引拖管技術(shù)施工工藝

馬占龍，馬光怡

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080)

0 前 言

哈爾濱松北區(qū)文化中心位于松花江北岸，包括大劇院、藝術(shù)宮等建筑群是哈爾濱市“北躍”工程項(xiàng)目之一，其供水管線穿越松花江江叉水域，采用非開挖定向鉆進(jìn)牽引拖管施工方案，取得較好的工程效果。本文總結(jié)供水管線鉆進(jìn)牽引拖管施工工藝流程和施工措施，僅供參考。

1 工程概況

哈爾濱松北區(qū)文化中心供水管線長360 m，其中穿越松花江江叉水域長度300 m，設(shè)計(jì)管道采用DN200—PE100 管材。設(shè)計(jì)管軸線高程112.50 m。

管線穿越水域水面高程116.0 m，江底高程114.5 m，兩端地面高程118.0 m。管線穿越范圍江底較平坦，水下淤泥層0.3 ～0.8 m，其下為粉細(xì)砂。供水管線在該層中鉆進(jìn)牽引拖管施工。

2 主要施工設(shè)備

工程主要施工設(shè)備見表1。

3 工藝流程

在熟悉設(shè)計(jì)施工圖紙，確定鉆機(jī)入土路線、進(jìn)出口工作坑位置、高程，掌握地層地質(zhì)，水深等施工技術(shù)條件后，編制施工工藝流程［1］。

表1 設(shè)備參數(shù)一覽表

3.1 施工測量

1)平面控制:根據(jù)設(shè)計(jì)提供的測量基點(diǎn)，用GPS和全站儀在施工區(qū)建立平面坐標(biāo)控制網(wǎng)。穿越水域部分在管線中心線每3 m 插桿立樁，穩(wěn)定牢固，抵御水流風(fēng)浪。陸地部分埋樁撒白灰線。

2)高程控制:在管線施工區(qū)設(shè)立3 個(gè)水準(zhǔn)測量基點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀測量控制工作坑、進(jìn)出土處拖管軸線高程。

3.2 基坑開挖

工作坑設(shè)在管線中心線上，滿足鉆孔和拉管要求，邊坡適當(dāng)防護(hù)，保證施工安全。

1)鉆進(jìn)工作坑:在鉆機(jī)前5 m 處機(jī)械開挖長2 m、寬1 m、深2 m 斜槽，其槽底高程由拖管造斜段高程確定。

2)拉管接收坑:在管線鉆進(jìn)出口點(diǎn)機(jī)械開挖長3 m、寬1 m、深2 m 斜槽并與地表平緩連接，便于管線拖拉。

3)泥漿沉淀池:在工作坑南側(cè)機(jī)械開挖長1.5 m、寬1.5 m深4.0 m 泥漿沉淀池。用泥漿泵隨時(shí)排除泥漿。

4)鉆進(jìn)液調(diào)制儲(chǔ)備坑:在鉆進(jìn)液調(diào)制箱邊設(shè)位置儲(chǔ)備坑用塑料布防護(hù)，保證鉆進(jìn)液純度和濃度。

3.3 造斜段設(shè)計(jì)

考慮鉆機(jī)能力、鉆具柔度、PE 管強(qiáng)度和柔度等因素，根據(jù)管線鋪設(shè)埋深和鋪設(shè)長度計(jì)算管線造斜段長度L 和入土角度，按規(guī)范要求計(jì)算確定管線鋪設(shè)軌跡。

式中:H=5.5 m，200 mmPE 管彎曲半徑R=60 m，L=25 m。

3.4 鉆進(jìn)液配制

鉆進(jìn)液具備排沙排泥、穩(wěn)定孔壁、冷卻鉆頭、潤滑鉆具、調(diào)整鉆具方向、減少拖管阻力等功能。根據(jù)地質(zhì)條件、鉆孔孔徑、長度等因素確定鉆進(jìn)液配制比例。一般要求鉆進(jìn)液pH 值8 ～10、鉆進(jìn)液密度1.02～1.25g/c m3，泥漿黏度50%。通過現(xiàn)場試驗(yàn)鉆進(jìn)液配合比采用膨潤土25%、鉆液寶1%、燒堿為膨潤土2%、水75%。

在施工過程中，鉆進(jìn)液回收循環(huán)使用，經(jīng)泥漿池沉淀后含砂率＜3%。

3.5 導(dǎo)向鉆進(jìn)

鉆機(jī)固定后，根據(jù)測量和造斜段軸線，用控向儀等導(dǎo)航設(shè)備控制鉆頭方向，操作鉆機(jī)鉆進(jìn)。

1)鉆進(jìn)施工前應(yīng)做好工作坑安放的導(dǎo)向鉆具的檢查工作:檢查測量儀器、探頭電池絕緣等性能;檢查調(diào)試探頭與接收機(jī)聯(lián)絡(luò)靈敏度;檢查探頭盒與鉆桿連接牢固;開動(dòng)鉆機(jī)輸送鉆進(jìn)液，檢查鉆頭噴嘴。

2)鉆機(jī)連接鉆桿按設(shè)計(jì)軸線就位，逐節(jié)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中用導(dǎo)向儀跟蹤測量鉆頭軌跡，與設(shè)計(jì)軸線出現(xiàn)偏差立即調(diào)整。

3)嚴(yán)格控制鉆桿線性和鉆進(jìn)速度，保持鉆進(jìn)勻速、直線鉆進(jìn)。

4)穿越河道流沙層，嚴(yán)格控制泥漿壓力，要求在5 kg/cm2以上，保證施工效果。

3.6 擴(kuò)孔

導(dǎo)向孔成型后，換接反擴(kuò)鉆頭、分動(dòng)器，利用鉆機(jī)回拖鉆桿連接的擴(kuò)孔器回拖擴(kuò)孔。擴(kuò)孔采用刮刀式擴(kuò)孔器，成孔直徑300 mm。

3.7 拖管

PE 供水管線用熱熔焊接法連接，其前端與鉆桿連接牢固，用導(dǎo)向鉆機(jī)勻速、平穩(wěn)回拉拖管。

3.8 注漿加固

PE 管回拖前將2 根1 吋注漿塑料管固定在PE管上。回拖管完成后，在注漿塑料管前端連接6 m長塑料注漿花管，移動(dòng)鉆機(jī)至接收坑，回拖注漿塑料管，每回拖6 m，注入1:1 水泥漿，注漿壓力控制在0.4 mpa。通過連續(xù)注漿置換，填充PE 管周邊空隙。

3.9 水壓試驗(yàn)

供水管線連通后，做管道通水水壓試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力1.0 MPa，穩(wěn)壓10 MPa無滲漏為合格。

3.10 管道沖洗、消毒

用高壓泵供水沖洗管道，檢查進(jìn)出水清潔度相符即可。管道沖洗流量≥設(shè)計(jì)供水流量，控制流速1.5 m/s。管道沖洗完成后，投入漂白粉封閉消毒。

4 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

1)鉆孔軌跡高程:因管道擴(kuò)孔直徑大于管道直徑，回拖時(shí)管道上浮，管線軸線提升，在確定鉆孔軸線高程時(shí)應(yīng)降低5 ～10 cm。

2)造斜段鉆進(jìn)應(yīng)緩慢鉆進(jìn)，控制鉆進(jìn)速度。鉆進(jìn)過程中密切注意有無扭矩、鉆壓突變、泥漿漏失等現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)，立即停工檢查原因，調(diào)整后重新開鉆。

3)跟蹤導(dǎo)向儀檢測鉆頭鉆進(jìn)軌跡，造斜段每10 m檢查一次，直線段每20 m 檢查一次。做好跟蹤檢測記錄，分析鉆進(jìn)方位發(fā)展趨勢，調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。

4)鉆進(jìn)液按比例配制，保證水下流砂區(qū)鉆孔護(hù)壁穩(wěn)定。

5 結(jié) 論

穿越松花江供水管線工程采用非開挖定向鉆進(jìn)牽引拖管施工方案，取得良好的工程效果。比圍堰排水、開挖、管線鋪設(shè)大開挖施工節(jié)省大量人力、機(jī)械、投資，加快了管線鋪設(shè)工程施工進(jìn)度，保護(hù)了自然環(huán)境，達(dá)到了工省、效宏、環(huán)保的目的。

［1］盧曉霞.水平導(dǎo)向非開挖拖管技術(shù)在穿越二農(nóng)場渠給水管道工程中的應(yīng)用［J］.科技風(fēng)，2009(10):240.