定向鉆機拉管施工在市政管道維護中的應用

劉明杰

(太原市市政公共設施管理處，山西太原 030012)

1 太原市市政雨污水管線的管理與維護現狀

太原市城區范圍內雨污水管線的建設可以追溯到二十世紀五六十年代，受當時條件的制約，設計大多管徑小，材質以水泥混凝土管為主。隨著城市的不斷擴容，建于20世紀80年代以前的雨污水管線已暴露出很多問題，很多已不能滿足日益增長的排放流量要求。

現狀雨污水管線普遍存在的問題是:

1)因管徑小無法滿足日益增長的雨污水排放要求，排水高峰時檢查井易溢水;

2)管道大多為水泥混凝土管，經長期腐蝕導致管道接口或管壁漏水沖刷路基進而引起路面突然塌陷，造成安全隱患;

3)因管徑小、雜物易堵塞管道，用高壓射水車、絞車、竹皮子等傳統施工方法疏通比較困難。

而且這些管線大多位于小胡同、小街巷中，如采用傳統的開挖換管方法施工，不但施工成本高居不下，而且給施工區域附近居民的日常生活帶來嚴重的干擾和影響，同時極易破壞其他管線，“馬路拉鏈”現象在很多城市中層出不窮，基于傳統技術的種種弊端，各種非開挖技術就應運而生。定向鉆機拉管法施工工藝是非開挖技術的一種，本文介紹了定向鉆機拉管法施工工藝，以供同行參考。

2 定向鉆機拉管法施工工藝原理

非開挖定向鉆機拉管施工技術是在不開挖地表的情況下，用導向鉆鑿技術，將一無線電發射器(探頭)置于鉆頭盒內，導向鉆進過程中，地面接收儀隨時顯示鉆頭的深度、傾角、溫度等參數。施工人員在地面導航儀引導下，從起點向終點鉆一個與設計軌跡盡量吻合的導向孔，然后用合適的鉆頭回擴成與擬鋪管線尺寸相匹配的通道，利用定向鉆機把管線拖入孔中，完成鋪設任務。施工工藝流程:鉆孔布置→軌跡設計→軌跡標定→鉆機就位→導向

鉆進→回擴→回拖鋪管。

3 定向鉆機拉管法施工工藝具體操作要點

1)導向孔軌跡設計。

軌跡設計前要對施工現場進行詳細的勘察，主要是了解地下各類管線的布置情況。為避免在施工中破壞其他管線，導向孔軌跡不能與其他管線產生交叉，同時與平行的其他管線保持必要的安全距離。導向孔軌跡的設計平面位置最好與舊管道平行，深度一致。導向孔軌跡設計參數如下:考慮鉆桿和管材的彎曲半徑，取r=50 m。

其中，L為造斜段長度;h為鋪管深度;r為彎曲半徑。

2)開挖工作坑。

導向孔施工前在鉆進路徑的入地點和出地點各挖一個工作坑，深度一般為1.5 m～2 m，以便于鉆桿連接，切割管道，減少HDPE管的損耗。

3)導向孔施工。

鉆機定位后，選用φ100 mm鴨掌式鉆頭按設計的入射角鉆入地層，進行造斜段和水平孔段的導向孔施工。導向時對鉆頭在地表進行監測，用探測儀跟蹤測量方位角、傾角、平面位置、高程等數據并隨時糾正，以確保導向孔按設計軌跡鉆進，并保護好其他管線。

4)擴孔。

導向孔鉆進完成后，在出土點卸下導向鉆頭，用160 mm，230 mm，330 mm，440 mm，540 mm，660 mm等不同直徑的回擴頭從小到大依次回擴孔，直至達到要求為止。

5)泥漿系統。

泥漿配置采用水+優質膨潤土+鉆寶液，為改善泥漿性能，加入適量化學處理劑純堿，增粘、增靜切力、調節pH值，純堿用量為膨潤土量的2%。施工時粘度配置控制在35 s～40 s，施工時泥漿注入洞內，在鉆頭四周流動，冷卻鉆頭和探棒發射器，可使鉆頭和鉆桿得到潤滑，穩定孔壁，降低鉆進時所需的扭矩和回拖力，降低托管時管與孔壁的摩擦系數;泥漿能保持液體穩定流動，充實縫隙、防止地面塌陷，清除鉆進土屑，減少腐蝕，起到固孔護管作用，同時也在回拖時對鋪管表面起保護作用。

6)管材的選用。

城市雨污水管道選用HDPE管，它具有以下特點:結構穩定性高，磨耗系數小，具有優異的抗沖擊、抗地震能力，具有良好的抗老化性能，安全衛生、綠色環保，HDPE管主要采用熱熔或電熔連接，其接口在承拉和承壓時都比管材本身具有更高的強度，無漏水、漏氣之憂。重量輕，易搬運、易彎曲，焊接工藝簡便迅速，工程綜合造價低，具有顯著的經濟效益。

7)管材焊接。

管材采用聚乙烯HDPE管，連接采用熱熔焊接，在擠擴鉆頭擴孔之前，將管按照實際長度一次性焊接好。焊接是一道關鍵工序，應按照焊接工藝各項參數進行操作，必要時，應根據天氣環境、溫度等變化對其做適當調整。焊接工藝參數見表1。

表1 HDPE管材熱熔對接參數典型值(根據德國焊接協會標準KVS2207，1995)

8)鋪管。

鋪管是定向鉆拉管法施工的最后一道工序，利用定向鉆機把焊接好的管線拖入孔中，完成鋪設任務。

4 定向鉆機拉管法施工工藝與其他施工工藝的比較

定向鉆機拉管法與其他施工工藝對比見表2。

表2 定向鉆機拉管法與其他施工工藝對比表

5 結語

雨污水管線是利用水的自重進行排放，在施工中對管道高程要求較高，所以，定向鉆機拉管施工技術自20世紀70年代誕生以來，一直用于石油、燃氣、供水等對管線高程要求不高的有壓管線，直到21世紀初，我國一些城市才對不具備開挖條件維修或改建的地下排水管道采用非開挖定向鉆機拉管施工技術。2008年，太原市政管理處首次在義井東街、公園路排水養護工程中將該技術應用于管道改造工程中。這項新技術在市政管養部門排水養護工程中的推廣和應用，將大大有利于解決太原市許多以前難以解決的排水管道問題，是一次重大的技術革命。