微控導(dǎo)向鉆進鋪管技術(shù)在福州金山大道砂層中的應(yīng)用

[摘要] 微控導(dǎo)向鉆進鋪設(shè)各種地下管線施工技術(shù)是20世紀(jì)末在世界各地廣泛推廣和應(yīng)用的一種新型的地下管線鋪設(shè)技術(shù)。該文通過工程實例，分析工程具體難度，通過優(yōu)化施工方案，使工程獲得成功，為在福州地區(qū)推廣和應(yīng)用該技術(shù)積累了寶貴的經(jīng)驗。

[關(guān)鍵詞] 砂層 導(dǎo)向鉆進 擴大孔徑 回拉就位

微控導(dǎo)向鉆進鋪設(shè)各種地下管線施工技術(shù)是20世紀(jì)末在世界各地廣泛推廣和應(yīng)用的一種新型地下管線鋪設(shè)技術(shù)。它是指利用水平導(dǎo)向（定向）鉆掘和定向測控等技術(shù)手段，在地表不挖槽或少挖槽和地層結(jié)構(gòu)破壞極小的情況下，實現(xiàn)各類地下管線鋪設(shè)的新技術(shù)。在福州金山工業(yè)園區(qū)砂層中應(yīng)用該技術(shù)鋪設(shè)污水管取得成功，為今后在砂層中利用微控導(dǎo)向鋪管積累了寶貴的經(jīng)驗，同時也是該技術(shù)從土層延伸到砂層的重要突破。

1 工程概況

福州西部金山工業(yè)園區(qū)沿新建園區(qū)大道砼路面下伏鋪設(shè)Φ450mmPE污水管，其中一段位于當(dāng)年用于田園灌溉和養(yǎng)殖的池塘，經(jīng)人工填砂后形成現(xiàn)有的道路，填砂厚度超過5m。同時新建大道兩側(cè)建有民房和埋設(shè)電桿，若采用傳統(tǒng)開挖工藝鋪管，砂層會大范圍坍塌，直接影響臨近的民房和電桿安全。因此，市政部門決定采用微控導(dǎo)向鉆進鋪管技術(shù)鋪設(shè)污水管，鋪管長度65m，流水線坡度3‰，污水由南向北流向，工程質(zhì)量要求嚴(yán)格。2008年3月4日至3月7日，4個工作日內(nèi)完成鋪管任務(wù)，工期緊。由福建東辰市政工程公司負(fù)責(zé)施工。施圖斷面如圖1所示。

2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)

砂層以中砂為主，含少量粗、細(xì)砂。淺黃色、質(zhì)較純、顆粒多為棱角～次棱角狀、無任何膠結(jié)物，具機械壓實現(xiàn)象，感觀密度較大，但遇水松散坍塌。工作坑開挖后，坑內(nèi)地下水位深度在2m左右，屬地表潛水。施工地段的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件對微控導(dǎo)向鉆進鋪管施工都是不利的。

3 微控導(dǎo)向鉆進鋪管施工工藝流程

工程流程：導(dǎo)向鉆進→擴大孔徑→管道回拉就位。工程中存在的主要困難是：（1）砂層中導(dǎo)，向鉆孔施工過程鉆頭造斜、糾斜難；（2）砂層易塌，擴孔成孔困難；（3）砂層中管道回拉就位過程摩阻力大，難以就位。

4 技術(shù)措施

4.1 導(dǎo)向鉆孔施工

工作坑開挖好后，坑周利用鋼板樁支護，坑內(nèi)中央降水。采用MARK—Ⅲ步履式導(dǎo)向儀和ZT-25型鋪管鉆機共同配合施工導(dǎo)向鉆孔。

為保證鋪管結(jié)束管內(nèi)流水線精度達到3‰。要求，施工導(dǎo)向孔是工程的重要環(huán)節(jié)，導(dǎo)向孔每鉆進鉆掘0.5m，必須測量一次導(dǎo)向鉆頭的地下空間位置，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。

高壓泥漿通過導(dǎo)向鉆頭尖端部位小眼噴射入砂層。此時，砂層受到噴射后呈現(xiàn)流砂狀態(tài)，穩(wěn)定性減弱。導(dǎo)向鉆頭前端具有造斜和糾斜功能的斜掌從砂層得到的反作用力也隨著減弱，造成導(dǎo)向孔施工造斜和糾斜困難。把具有造斜和糾斜功能斜掌寬度加大，由原來0.1m寬的斜掌，加寬到0.2m，增加導(dǎo)向鉆頭斜掌和流砂的接觸面積，改善了斜掌造斜和糾斜功能，從而達到導(dǎo)向鉆頭沿預(yù)期設(shè)定的鉆孔軌跡延伸，保證了導(dǎo)向孔精度。

4.2 擴大孔徑

根據(jù)有關(guān)規(guī)程、規(guī)范要求，鉆孔孔徑必須擴大到Φ700mm，才能滿足鋪設(shè)Φ450mm管徑的污水管對孔徑的要求。導(dǎo)向鉆孔的孔徑Φ76mm擴大到Φ700mm，擴大后的鉆孔成為一個理想的空心孔柱是不可能的，孔內(nèi)砂層產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象也是不可避免的。只有通過鉆桿泵入泥漿使孔內(nèi)的鉆屑和泥漿膠合在一起鉆屑呈懸浮狀態(tài)，形成“蜂巢狀”的混合物及產(chǎn)生一些彌散的小孔洞，共同支撐鉆孔，保護孔壁，從而減緩或消除孔內(nèi)坍塌現(xiàn)象。

泥漿具有造壁性、護壁性及潤滑性。使用山東濰坊微控導(dǎo)向鉆進鋪管專用膨潤土加少量純堿和聚丙烯酰胺活性劑作為固相物質(zhì)，加清水后充分?jǐn)嚢?，配制成密?.15，粘度為60s，pH值為8.5的泥漿。經(jīng)1.5mm×1.5mm的鐵絲網(wǎng)過濾后，去掉雜質(zhì)，陳放24h后，再投入擴孔施工，能充分起到造壁、護壁的效果。根據(jù)以往在土層中施工經(jīng)驗，并通過計算，一次性配制好4.5 m3泥漿，能滿足擴孔工序?qū)δ酀{的需求量。

根據(jù)ZT-25型鉆機的動力情況，采用兩級擴孔到位，即：導(dǎo)向鉆孔孔徑Φ76mm—Φ325mm—Φ700mm。減少鉆具在孔內(nèi)的機械震動次數(shù)，也可以達到防塌孔、少塌孔的目的。

4.3 管道就位

導(dǎo)向鉆進鋪管施工的最后一道工序——管道回拉就位“只許成功、不許失敗”。制造空心拉管器（頭），減少拉管就位過程中的摩阻力，讓鉆孔內(nèi)一部分鉆屑在拉管就位過程中隨著空心拉管器的空洞進入管道內(nèi)（拉管就位后再清除管內(nèi)鉆屑），確保拉管就位成功。空心拉管器工作狀況如圖2所示。

空心拉管器采用5mm厚的鋼板加工制作。拉管就位后，卸下空心拉管器，殘留在管內(nèi)鉆屑，用高壓水流沖洗干凈。

由于技術(shù)人員對整個施工過程將會出現(xiàn)的種種困難，考慮周全，采取措施有效，福州金山工業(yè)園區(qū)砂層中微控導(dǎo)向鉆進鋪設(shè)Φ450mmPE污水管工程取得圓滿成功。

5 結(jié)語

工程竣工鋪管質(zhì)量達到要求，并提前1天完成施工任務(wù)，受到市政部門的高度贊揚。在開挖溝槽鋪設(shè)地下管線困難地段，采用微控導(dǎo)向鉆進鋪管技術(shù)進行鋪設(shè)，充分體現(xiàn)出該技術(shù)的優(yōu)越性和先進性，并可獲得良好社會與經(jīng)濟效益。福建東辰市政工程有限公司能完成高難度的微控導(dǎo)向鉆進鋪管工程，無疑受到建設(shè)領(lǐng)域人士的敬慕和贊揚。