定向穿越惠濟(jì)河鉆進(jìn)拖拉梅花管施工實(shí)踐

郭濤

（山西省汾河灌溉管理局，山西 祁縣 030900）

定向穿越惠濟(jì)河鉆進(jìn)拖拉梅花管施工實(shí)踐

郭濤

（山西省汾河灌溉管理局，山西 祁縣 030900）

為美化古城形象，在平遙縣惠濟(jì)河治理中將地上網(wǎng)線下地，需從河底穿越埋設(shè)梅花管。面對(duì)高差大、盲區(qū)長(zhǎng)、流砂層及管材不能承受拉力的情況，設(shè)計(jì)了直拖法、護(hù)三根鉛絲法、護(hù)鋼絲繩加卡法、PE管內(nèi)穿梅花管法等穿越方法。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和方案比較，采用了管內(nèi)套管方法。闡述了穿越過(guò)程的施工工序，可為其他工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

定向穿越；管中套管；膨潤(rùn)土固壁；惠濟(jì)河

1 概述

為改善古城環(huán)境，需將網(wǎng)線、電線等線路埋于地下，平遙縣惠濟(jì)公園項(xiàng)目是整治古城周邊環(huán)境工程的一部分，工程位于九眼橋東側(cè)惠濟(jì)河，河內(nèi)工程已完成，但由于河底板由鋼筋混凝土筑成，直埋開(kāi)挖費(fèi)用大、費(fèi)工多，故需采用定向穿越拖拉梅花管的方法予以解決。

2 穿越工程難點(diǎn)

本穿越工程位于平遙古城墻350m的惠濟(jì)河上，在九眼橋東側(cè)10m左右。穿3根直徑10cm的7孔塑料空心管。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，工程主要存在以下難點(diǎn)：

一是高差大。本穿越工程惠濟(jì)河橋面到橋底為5m，河底下設(shè)計(jì)5m穿越，河堤基礎(chǔ)1.5m，高差大于10m，河堤、橋底、設(shè)計(jì)埋深，復(fù)雜的施工條件形成了高落差，給施工帶來(lái)了很大困難。

二是跨度小。原設(shè)計(jì)穿越長(zhǎng)度300m，這樣可使穿越角度變小，適應(yīng)管的彎曲要求，使管線變緩。但業(yè)主提出只能穿線160m，加之塑料管拉應(yīng)力不能超過(guò)150m，因此跨度只能縮短為160m，給穿越帶來(lái)很大難度。

三是盲區(qū)長(zhǎng)。此段惠濟(jì)河整治河槽在2號(hào)鋼板閘上，蓄水深度達(dá)2m以上，故采用混凝土底板，混凝土底部配筋較密，雙層鋼筋直徑14cm，10cm的網(wǎng)絡(luò)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)地磁接器的信號(hào)干擾嚴(yán)重，在惠濟(jì)河底形成盲區(qū)達(dá)85.5m，該段距離不能調(diào)正方向，只能進(jìn)行水平鉆進(jìn)。

四是流砂層?；轁?jì)河是汾河的支流，地處黃土高坡，地質(zhì)中粉細(xì)砂含量較多。淤積層的粉細(xì)砂在鉆進(jìn)過(guò)程中會(huì)塌孔，鉆孔難度大。

五是拉力差。塑料梅花管為PVC材質(zhì)，主要保護(hù)線路和絕緣，能承受的拉力較小，只能在孔中不受任何阻力的情況下順直拖行，穿越施工難度較大。

六是波管阻。在河道兩邊有0.8m的排污管線，南面管線埋深3.6m，北面管線埋深5.5m。排污波紋管對(duì)穿越線路形成很大的障礙，難以鉆進(jìn)，從下過(guò)管線增加超出160m，不符合要求。

3 穿越方案

3.1 穿越長(zhǎng)度

根據(jù)穿越現(xiàn)場(chǎng)條件，兩邊有污水管，南深3.6m，北深5.5m，從污水管下穿過(guò)，可與河底高程一致，盲區(qū)85m，為盲區(qū)作業(yè)做好準(zhǔn)備，及早使鉆桿調(diào)正為水平，考慮減少管的坡度，計(jì)劃穿越長(zhǎng)度280～300m。梅花管材質(zhì)為塑料，在沒(méi)有任何阻力的情況下僅能拉行150～160m，根據(jù)專(zhuān)業(yè)需要，需縮短管線長(zhǎng)度，確定為160m。

3.2 穿管方案

為保證梅花管穿越順利進(jìn)行，提出以下五種方案進(jìn)行比較。

直拖法：導(dǎo)向成功后，用0.3m的鉆頭直接帶3根直徑0.2m的梅花管，探孔直徑為需要穿管直徑的1.2～1.5倍。按照穿越規(guī)范，該方法可行，但由于塑料管可承受的拉力太低，在受拉過(guò)程中成功率不高，故不予采納。

護(hù)三根鉛絲法：將3根梅花管護(hù)上3根8號(hào)鉛絲，每隔5m用10號(hào)鉛絲固定，形成一個(gè)整體，導(dǎo)向完成后用0.3m的鉆頭直接帶管?？紤]到穿越過(guò)程中卡子會(huì)形成較大摩擦力，不予采納。

護(hù)鋼絲繩加卡法：用直徑12cm的鋼絲繩拖拉，鋼絲繩承擔(dān)拉力，用卡子將梅花管固定，形成整體，拖拉鋼絲由鋼絲帶動(dòng)梅花管。該方法穿越失敗。

管直接法：導(dǎo)向完成后，用0.3m的鉆頭直接帶3根直徑2～3cm的PE管。此方法承受的拉力和壓力均可滿(mǎn)足要求，但由于改變了施工材質(zhì)，需經(jīng)業(yè)主同意，沒(méi)有采用。

PE管內(nèi)穿梅花管法：采用直徑0.3m的PE管作為拉力管和保護(hù)管，內(nèi)穿3根梅花管。梅花管作用內(nèi)聯(lián)接不能增加阻力，雖然費(fèi)用有所增加，但保護(hù)了梅花管，且穿越成功。

綜合比較，在定向穿越施工實(shí)踐中，直拖法適用于短距離穿越，是應(yīng)用最為廣泛的一種。PE管內(nèi)穿梅花管法，利用強(qiáng)度高的PE管內(nèi)套梅花管，既滿(mǎn)足了工程技術(shù)要求，也沒(méi)有變更工程材料，成功進(jìn)行了穿越。

4 施工過(guò)程

4.1 施工機(jī)械

ED-320水平定向穿機(jī)1臺(tái)，3M90鉆桿60根，GL300導(dǎo)向儀1部，拉水車(chē)2臺(tái)，拌攪罐1臺(tái)。

4.2 場(chǎng)地布置

根據(jù)工作任務(wù)和施工現(xiàn)場(chǎng)，安排接收坑和工作坑。主機(jī)位于工作坑后方，機(jī)具場(chǎng)和拌合場(chǎng)盡量靠近主機(jī)。接收坑規(guī)格為1.5m×2m×1.5m（長(zhǎng)×寬×高），工作坑規(guī)格為1.5m×1.5m×1.5m（長(zhǎng)×寬×深）。

4.3 施工工序

4.3.1 第一次穿越

首先是校正儀器。固定探頭分別在地面同一軸線上的3m和10m處校正。其次是鉆孔進(jìn)行導(dǎo)向。將探頭裝入掌（起導(dǎo)向和鉆進(jìn)作用）后鉆桿內(nèi)開(kāi)始鉆進(jìn)。按照軌跡圖鉆進(jìn)，提前將鉆桿調(diào)正，用6點(diǎn)和12點(diǎn)交叉鉆進(jìn)獲得導(dǎo)向成功。實(shí)際鉆進(jìn)過(guò)程中，在盲區(qū)鉆桿中心向左偏1.4m。然后是擴(kuò)孔。將導(dǎo)向用的掌拆去，換上擴(kuò)孔的0.3m鉆頭，回拉鉆桿進(jìn)行擴(kuò)孔，回拉過(guò)程中在尾端連鉆桿，保持孔內(nèi)鉆桿完整。第二次用0.4m鉆頭桿擴(kuò)孔。在擴(kuò)孔過(guò)程中用膨潤(rùn)土進(jìn)行固壁。最后是拖管。將用3根直徑12mm的鋼絲繩和9個(gè)卡子固定好的梅花管用0.3m的鉆頭進(jìn)行回拖，拖到106m處時(shí)沒(méi)有拉力，拖管失敗。失敗原因是鋼絲繩的卡子在拖拉過(guò)程中被卡住，大力拖拽使PVC梅花管斷開(kāi)。

4.3.2 第二次穿越

在認(rèn)真總結(jié)失敗原因的基礎(chǔ)上，進(jìn)行第二次穿越。為防止卡子和鋼絲纏住原線路，導(dǎo)向線路向東移3m。儀器校正、鉆孔導(dǎo)向同第一次穿越方法，擴(kuò)孔時(shí)增加了0.5m的鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔。采用管中套管的方法，將PVC梅花管裝入可以適應(yīng)拖拽拉力的PE管中，并進(jìn)行拖拽。梅花管向PE管裝時(shí)采用細(xì)線拉鉛絲、鉛絲拉梅花管的方法進(jìn)行。第二次穿越成功。

5 穿越經(jīng)驗(yàn)

5.1 管中套管

管中套管是此次穿越工作成功的關(guān)鍵，采用PE管材承受拉力，將梅花管穿在PE管中，利用PE管外壁光滑、承受拉力大的特點(diǎn)，滿(mǎn)足了工程要求。

5.2 穿管技術(shù)

在施工過(guò)程中，為將PVC梅花管穿入PE管，首先是直接穿管，穿到15m時(shí)穿不動(dòng)，然后穿8號(hào)鉛絲，但穿到10m左右時(shí)鋼絲形成卷，穿不過(guò)去，將PE管順直形成坡度，將纏好的線球使其在管中滾到另一端，然后拖鉛絲，再用鉛絲拉PVC梅花管。如果管道再長(zhǎng)，線球穿不到管中，可采用磁鐵牽引線的方法進(jìn)行。

5.3 膨潤(rùn)土固壁

本工程為地下穿越工程，穿越對(duì)象是惠濟(jì)河，地下砂層較厚，地下水位高，流沙地質(zhì)是影響穿越成功的主要因素。膨潤(rùn)土作為鉆進(jìn)泥漿中的泥漿增稠劑、乳膠穩(wěn)定劑，使鉆進(jìn)泥漿具有較好的流變性和攜帶性，故能有效潤(rùn)滑鉆進(jìn)。膨潤(rùn)土作為一種很好的提粘提切助劑，可防止在穿越過(guò)程中塌方。鉆進(jìn)時(shí)采用邊鉆、邊加膨潤(rùn)土的方式固壁。

5.4 加大擴(kuò)孔

加大擴(kuò)孔孔徑，可減少拖拽過(guò)程中的接觸面，減小摩擦力。本穿越工程穿越直徑0.4m的PE管，最后擴(kuò)孔孔徑為0.5m，成功穿越。

6 結(jié)語(yǔ)

定向穿越惠濟(jì)河鉆進(jìn)拖拉梅花管施工實(shí)踐，從技術(shù)上根據(jù)實(shí)際施工條件采用了管中套管方法，解決了定向穿越過(guò)程中拖拉材質(zhì)不能滿(mǎn)足拉力的要求。該施工方法可運(yùn)用在長(zhǎng)距離的穿越和平面交叉建筑物的穿越工程中。

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郭濤（1980-），男，2013年畢業(yè)于河海大學(xué)水利水電工程專(zhuān)業(yè)，工程師。

2016-02-12；

2016-03-23