非開挖技術在市政供水管道工程中的應用及技術研究

胡光巖

（北京市昌平自來水有限責任公司，北京 102200）

1 工程概況

本工程以某市政供水管道工程為例，采用PE630管材，管道接口采用熱熔焊接，試驗壓力為1.0MPa，穿越河道寬度為185m，管道在河底平均覆土為2.0m，定向鉆穿越水平長245m，入土角9°，出土角為6°，穿越曲線段曲率半徑為1500m（1500D），施工工藝的核心流程：泥漿系統→導向孔施工→擴孔→管線的回拖。

2 定向鉆拉管施工技術措施

2.1 泥漿配制

2.1.1 鉆導向孔階段

要求盡可能將孔內的物質攜帶出孔外，同時維持孔壁穩定較長的時間，保持孔內泥漿面，減少阻力。其基本配方是：2%～3%預水化復合泥漿＋0.2%～0.4%增添劑＋0.3%降濾失劑＋0.2%固體潤滑劑。

2.1.2 預擴孔階段

要求泥漿一定的動切力和良好的流動性，提高泥漿攜帶能力。其基本配方為：2%～3%預水化復合泥漿＋0.2%～0.4%提粘劑＋0.2%降濾失劑＋0.2%～0.3%泥漿流變劑。

2.1.3 擴孔回拖階段

要求泥漿具有很好的護壁、攜帶能力，同時還有很好的潤滑能力，減少摩阻。其基本配方如下：2%～3%預水化復合泥漿＋0.2%～0.3%提粘劑＋0.3%降濾失劑＋0.4%～0.6%的潤滑劑（RT-988）＋0.2%～0.3%泥漿流變劑。

2.2 鉆導向孔

2.2.1 鉆進速度的有效控制

根據不同的地段，司鉆工選擇不同的鉆進參數，較軟地層使用較高的鉆速，對于較硬的地層則用低鉆速。調節鉆速以得到最佳扭矩，避免擴孔器的不均衡旋轉。使用足夠的泥漿排量以獲得最佳效果。

2.2.2 鉆進過程中減小鉆機振動和鉆桿擺動的措施

（1）在鉆進之前，提前把鉆機、地錨箱及鉆機下面鋪墊的鋼板用槽鋼焊接成一個整體，減輕鉆進時鉆機的振動。

（2）隨著鉆進距離的增加，而且穿越地層硬，鉆桿扭矩推力的傳遞失效大，在鉆進到一定距離，發生抱鉆桿現象，扭矩和拉力增大。及時在入土點下入適當長度Φ273mm鋼套管，減小鉆桿擺動，以增加其鉆桿的鋼性支撐，使推力傳遞順暢。

2.2.3 鉆進過程中控制深度及防止跑偏的措施

在導向施工之前，按照地質情況制定合理的穿越軌跡曲線，并輸入導向專用電腦，在鉆進過程中每鉆進一根鉆桿后，鉆頭的深度及左右偏差都在電腦上顯示。在鉆進過程中根據實際鉆進情況繪制穿越曲線和設計曲線進行對比，并根據實際鉆進曲線和地堪資料判斷當前鉆頭所在的地層，提前做好準備工作，按照設計曲線鉆進，發現偏差及時糾正。鉆進過程中司鉆人員密切關注推力、扭矩及泥漿壓力的變化，始終把握信號滯后的問題。

2.3 擴孔

2.3.1 擴孔孔徑

本工程需將導向孔孔徑擴大至所鋪設的管徑1.3倍，以滿足穿越土層及擬拖管道的要求，擴孔計算公式如下：

Dˊ=K1D式中：

Dˊ——適合管道鋪設的鉆孔直徑D——管道外徑

K1——取1.2～1.5

2.3.2 擴孔技術措施

（1）從施工設備上，采用國產150噸ZT-150型水平定向鉆機，該機自動化程度高，其各項性能參數好，具有足夠的回拉力和較大的回轉扭矩。該鉆機所配置的泥漿泵組為3HS-250泥漿泵組，壓力為25MPa。

（2）從鉆具的選擇上考慮，我們采用擠壓式擴孔器，根據擴孔的實際情況，在擴孔的過程中進行多遍洗孔。或者在擴孔過程中每擴完50m后推出去，然后再繼續往前擴孔。擴孔器前端加扶正器，嚴格控制擴孔速度。

（3）強化擴孔過程中泥漿性能。逐級擴孔階段要求泥漿具有很好的護壁性和良好的流動性，提高泥漿攜帶能力。同時要有好的潤滑能力，減少摩阻。其基本配方為：2%～3%預水化復合泥漿＋0.2%～0.4%提粘劑＋0.2%降濾失劑＋0.2%～0.3%泥漿流變劑。

2.4 管線回拖

2.4.1 導向孔鉆進完成，進行擴孔工作同時完成回拖管道的開挖漂浮溝、擺管、墊管及沿線的防護工作。

2.4.2 當擴孔完成后，裝上擴孔器、萬向旋轉接頭、“U”型環，即將擴孔器與管道用分動器連接，然后管線檢查合格后，用起重機將回拖管道角度與出土點角度順直在鉆機旋轉牽引下，拖入已成形的軌跡孔洞。

2.4.3 管線回拖技術措施：

（ 1）確保導向孔平滑、順暢，滿足設計曲率半徑的要求，并避免出現S彎。

（2）最后一次擴孔前對鉆機等主要設備進行一次全面檢查和維護保養，拖管前再進行系統檢查，確保回拖過程中設備不出現問題。

（3）管線回拖采用部分開挖發送溝的方式進行。發送溝采用挖掘機作業加人工修整，其尺寸為上口寬2.5m、下口寬1.5m、深1.5m；在挖發送溝時，發送溝軸線必須與穿越軸線在同一條直線上，并計算好管線進入孔洞的這一段發送溝的坡度，確保發送溝與穿越孔洞的圓滑平緩。

（4）及早做好拖管的各項準備工作，在各項工作準備好后，再進行最后一次擴孔，盡量壓縮擴孔完成后和回拖前的停工時間，減少風險，若停工時間超過24小時，需要再進行一次清孔后再回拖。

（5）調整好管道的入孔角度，與出土角保持一致，避免因管線彎曲造成應力過大而使回拖困難，根據施工實際情況，可將洞口沿軸線方向前挖20m左右，以達到降低支撐高度、管道入洞容易的目的。

（6）通過調整泥漿性能，提高泥漿懸浮、攜帶、潤滑、固孔、堵漏等功效。適當增加聚合物含量，提高泥漿的懸浮和固孔能力；加入泥漿流變劑，使泥漿在較高的粘度下保持良好的流動性，提高攜帶能力，降低粘滯力；加入潤滑劑減小摩阻，對上部土層起到良好的封閉作用。

（7）在回拖時進行連續作業，避免因停工造成卡鉆。回拖前仔細檢查旋轉接頭、連接頭、擴孔器的連接，確定連接牢固方可回拖，回拖時要加強聯系，協調配合將管線敷設到預定位置。

3 結束語

加強在定向鉆拉管施工各個核心工藝的技術控制，是保證工程安全、質量和進度的重要前提，要做到系統、細致、準確、全面才能保證工程的順利進行。

[1]給水排水管道工程施工及驗收規范（GB50568-2008）[S].

[2]地下管線非開挖鋪設工程施工及驗收技術規程（DB11/T594.1-2008）[s].