基于定向鉆孔牽引技術市政管道工程設計、施工時需注意的問題探討

摘要：文章基于定向鉆孔牽引技術對市政管道工程設計、施工時需注意的問題進行了探討，施工時應該注意HDPE管材選擇、施工機械的選用和工藝方法，并分析了其他注意事項。

關鍵詞：定向鉆孔牽引技術；市政管道；管道設計；管道施工

中圖分類號：TU992 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）23-0058-02

1 定向鉆孔牽引技術市政管道工程設計

市政管道工程是市政工程的重要組成部分，是城市重要的基礎工程設施。市政管道工程包括：給水管道、排水管道、燃氣管道、熱力管道、電力電纜。

給水管道：主要為城市輸送供應生活用水、生產用水、消防用水和市政綠化及噴灑用水，包括輸水管道和配水管網兩部分。

排水管道：主要是及時收集城市生活污水、工業廢水和雨水，并將生活污水和工業廢水輸送到污水處理廠進行處理后排放，雨水就近排放，以保證城市的環境衛生和生命財產的安全。

燃氣管道：主要是將燃氣分配站中的燃氣輸送分配到各用戶，供用戶使用。

熱力管道：供給用戶取暖使用，有熱水管道和蒸汽

管道。

電力電纜：為城市輸送電能。按功能可分為動力電纜、照明電纜、電車電纜等；按電壓的高低可分為低壓電纜、高壓電纜和超高壓電纜。

排水管道定向拖拉施工方法一般有定向鉆孔拖拉法工藝和二程式拖拉法工藝，必須根據周圍環境條件確定具體施工方法。排水管道定向拖拉施工方法，宜交叉使用定向鉆孔拖拉法工藝和二程式拖拉法施工，以保證管道軸線控制在同一設計軸線上。控制井與管道施工順序，宜先進行控制井施工，后進行管道定向拖拉施工。拖拉用的管材宜采用PE管，材質與性能均應符合國家有關現行標準規定。在定向拖拉施工中和施工后，管道上方的地面和相鄰建筑物不得有沉陷、坍塌或隆起，相鄰或相交管線及地下構筑物應無損壞。

2 定向鉆孔牽引技術市政管道施工時需注意的問題

2.1 HDPE管材選擇

HDPE是一種結晶度較高、非極性的熱塑性樹脂，其最常用于管道原材料，截止當前，國內現存以HDPE為原材料的管道已有多種類型，依據材質可將HDPE實壁管劃分為PE100管與PE80管兩大類，依據壁厚可將HDPE實壁管劃分為6大等級，即SDR33～SDR11，其中T為壁厚，D為管道外徑，即管道外徑與壁厚等級之間的比率為每級的壁厚；相應的壓力等級為0.4～1.25MPa（PE80）、0.5～1.6MPa（PE100）。

從理論層面看，市政管道工程設計所用HDPE管材必須滿足D/T不超過11，所以應選用SDR11等級HDPE實壁管。一般地質條件下，埋深不超過7m，依照給水壓力管道設計內壓等級選擇HDPE管后，通常均能夠完成牽引施工活動，因此沒必要選用最高等級壁厚管材。

依據壁厚強度可將HDPE纏繞結構壁管材劃分為SN4、SN8、SN12三大等級，其最常用于重力流排水管開挖施工。與其他管材相比，HDPE纏繞結構壁管材外壁相對光滑，所以較適用于污水重力管定向鉆孔牽引施工。另外，HDPE纏繞結構壁管材是由雙重壁構造，管壁呈現“工”字型構造，因此牽引施工時需詳細計算管壁抗拉強度，與此同時還需加強管節熱融處結構。總結而言，HDPE纏繞結構壁管材最適用于管線外部套管或重力流管道牽引等。

2.2 施工機械選用

定向鉆孔鉆機是市政管道工程施工過程中的關鍵機械設備。一般而言，定向鉆孔鉆機具有兩大類：一類是地表發射鉆機。該類鉆機大都為履帶式，借助履帶產生動力完成前進后退活動。運用地表發射鉆機鋪設新管時無需發射坑與接受坑，但連接管道時必須挖設發射坑與接受坑；另一類是坑內發射鉆機。該類鉆機工作時必須在鉆孔兩端挖設發射坑與接受坑，其中坑內發射鉆機最常用于空間受限的地方操作。

定向鉆孔鉆機的施工能力取決于鉆桿長度與實際回拖力。以美國威猛公司生產的定向鉆孔鉆機為例，其型號分為多類，即D300*500～D7*11a，實際回拖力3.5～135t，鉆桿長度1.8～9.1m，定向鉆孔鉆機型號不同，其實際回拖力鉆桿長度不同，且施工能力與產品價格存在較大差異。另外，地下管線探測儀、控向系統等同樣是市政管道施工過程中的重要機械設備，這些設備施工能力均在較大程度上影響著市政管道施工質量。為確保實證管道施工高效率性、高質量性，需要施工單位結合施工特點與需求、管道材質等多方面要求合理選擇施工機械。特別注意的是在市政管道施工過程中，建設單位必須做好施工機械維護保養工作，這樣既能夠延長施工機械使用壽命，降低建設單位施工成本，又有助于確保施工活動正常運行。

2.3 施工工藝方法

通常情況下，利用定向鉆孔牽引技術開展市政管道工程設計、施工流程表現為：鉆孔曲線設計→測量定位→定向鉆孔鉆機就位→試鉆→導向孔施工→管道焊接→導向孔回擴→導向孔二次回擴→回拖管道→檢查井制作、管道試壓→清理退場。

第一，截止當前，針對于鉆孔曲線設計問題未形成全面的設計規范，多數建設單位借助鉆機附帶軟件完成鉆孔曲線設計活動，如管道入、出土角及導向孔曲線設計等。第二，測定定位。通過測量定位能夠有效避開現有地下管道及構筑物等障礙物，對降低施工難度、減少施工成本提供保障。同時，如果地下障礙物無法規避，此時則需要建設單位耗費大量的人力、物力開展挖掘工作。第三，導向孔施工。控制鉆孔精度是導向孔施工的關鍵環節，一般而言，在鉆孔時通常會遇到四種情況：均質粘土層、砂土層、礫石層及巖石層，上述四層的鉆孔難度及對鉆頭的磨損程度逐漸增強，特別是巖石層，需要建設單位選用泥漿馬達的鉆頭完成導向孔施工活動。第四，擴孔器是實現導向孔回擴的重要工具，其多呈子彈頭形狀，上有碳化物合金齒與噴嘴，當遇到復雜的地層時，利用擴孔器將多級擴孔的手段進一步擴大孔徑，降低導向孔施工難度。另外，多數回擴孔徑均為設計管徑的1.2～1.5倍，所以其存在較大的誤差，因此需要建設單位在保證導向孔施工順利進行的前提下，最大限度縮小回擴孔徑。經驗豐富的施工隊伍在施工之前會結合施工地質、泥漿配比狀況適時調整管道施工標高，為施工活動高效有序開展提供保障。第五，管道回拖拉頭是完成回拖管道的重要工具，其具有兩種類型：壓力密封式拉頭與定向鉆進拉頭，其中后者能夠有效規避鉆進液或碎屑進入工作管道現象的發生，對確保飲用水管的安全性至關重要。第六，HDPE管熱融連接時冷卻時間盡可能長，對于管徑為DN300～DN1000的管壁來說，其最小熱融通電時間大約控制在700～1000s之間，為避免回擴好的孔變形現象，需要事先連接后一次性拖進，如此一來將給施工安排提出更高的要求。

3 定向鉆孔牽引技術市政管道施工時其他注意事項

首先，注意保護好施工區域的環境安全。市政管道施工具有建設時間長、設計范圍廣等特征，所以在施工過程中勢必要涉及到溝槽開挖、道路拆除等工作，當開展上述工作時要切實保護好周邊環境，重視起環境安全問題；其次，定向鉆孔施工是一項專業性較強的工作，因此市政部門必須做好對建設單位施工素質考核工作，確保建設單位施工素質足以滿足定向鉆孔施工需求，以防不必要風險事件的發生；最后，待市政管道建設竣工后，相關部門應嚴格驗收關，除此之外其他部門也需充分發揮監督管理

職能。

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作者簡介：翟樹峰（1968—），吉林農安人，露水河林業局供水管理處工程師，研究方向：給水排水。