牽引管道施工技術探析

王勝文

摘 要：本文主要介紹牽引管道施工工藝和在杭州市機場路（同協路-筧橋機場段）施工中碰到問題時的處理方法，或者說施工中應該引起重視的一些問題。

關鍵詞：導向孔施工；成孔、擴孔；牽引管道

概 況

杭州市機場路（同協路—筧橋機場段）D600污水管位于道路中心線，埋深較大，采用牽引管施工，牽引檢查井采用沉井，沉井采用C25鋼筋混凝土井，開孔D900。管材采用PE實壁管，環剛度≥12kN/m2。D600污水管平均埋深7m左右，該土層屬于粉砂土層，滲透系數為K=1～3×10-3，本工程先施工沉井，沉井采用降水干挖下沉法；其次進行導向孔施工，導向孔成孔采用水平導向鉆進法施工；最后牽引管道。

1 介紹水平導向鉆進法的的施工工藝

（1）水平導向鉆進法是一種無需挖掘工作井，就能夠快速鋪設地下管線的鉆進方法。它的主要特點是根據預先設計的鋪管線路，驅動裝有鍥形鉆頭的鉆桿從地面鉆入，再按照預定的方向抵達目的地，然后卸下鉆頭換裝適當尺寸和特殊類型的回程擴孔器，使之能夠在拉回鉆桿的同時水平鉆孔擴大至所需直徑。并將需要鋪設的管線同時返程牽回至鉆孔入口處以保證新的鋪設管線不會由于空間不足或鉆榍磨擦而受到損壞。

（2）鉆機運到現場必須先錨固穩定，鉆機如果錨固不穩，將會發生功率損失或者功率作用在機器身上，造成機器和人的傷害。鉆機是依靠地錨座和后支承與地基固定的，安放鉆機前應先平整場地，根據預先設計的的鉆機傾斜角度進行調整，依靠鉆機動力將錨桿打入土中，使后支承和前底座錨與地層固結穩定。

（3）鉆頭位置監測：鉆機隨機配有一手提式地表導航儀，用以確定鉆頭在地底的位置，監測鉆頭是否偏離設計軌跡。在造斜段，鉆頭每鉆進10cm應測一次鉆頭的位置，在平鋪段每隔20cm應監測一次。

2 牽引施工的工藝流程

施工準備→沉井施工→打導向孔→擴孔、成孔→牽引管道→驗收→清場。

2.1 準備工作

（1）作好前期調查和方位定位：查明周邊現狀已建管線，采用必要措施進行保護，以免產生破壞；根據施工圖紙，進行測量放樣。并根據施工范圍的地質情況、埋深、管徑確定管材和一次牽引的管道長度，并設計好鉆桿軌跡。

（2）鉆桿軌跡設計：根據地下管線布置圖設計鉆桿的鉆進軌跡。軌跡包括兩個部分，造斜段和鋪設段。因為該段管為重力流截污管，必須按設計流水標高埋設，埋深按照設計提供的流水標高確定。

2.2 沉井施工

（1）沉井尺寸為4.1×4.6m，沉井刃腳高1.6m，井深約為6.58～7.72m，其中鋼筋混凝土井室深約5.4m，其余部分為磚砌井筒。沉井施工時，在基坑四周需要設置必要的安全維護措施，確保施工安全順利地進行。沉井井室和底板混凝土澆搗完成，在混凝土強度滿足下沉要求且沉井周邊降水到位后開始下沉。

（2）杭州市機場路地下水含量豐富，沉井挖土下沉過程中，采用了多種降水措施，降水效果很不理想。沉井挖土下沉至原地面以下4米左右時，人工挖土無法進行，沉井下沉受阻。后召開了多次專家論證會議，會議定為沉井四周采用密排水泥旋噴樁止水方案。通過采用密排水泥旋噴樁止水等多種技術措施后，才完成沉井下沉工作。

2.3 打導向孔

（1）首先將探測棒插入導向頭內，導向頭后端與鋼管連接，然后用頂管機給鋼管施加壓力，推進導向頭，將導向頭打入地下；導向儀可隨時接收導向頭的方位與深度，頂管機可根據此信息及時旋轉導向頭，使導向頭隨時改變深度和方向，在地下形成一條直徑為100mm的圓孔通道，孔道中心線即為所需敷設管道的中心線。

（2）導向孔施工前應對導向儀進行標定或復檢，以保證探頭精度。

（3）準確測量已建井開口位置，施工時及時進行核算。

（4）精確調整鉆機的位置和角度，以保證入孔位置。

（5）導向孔每3m測一次深度，如發現偏差應及時調整（使用鉆頭來回鉆進及增加鉆頭的扭矩），必要時應增加測量次數以確保導向孔偏差在設計范圍內。

（6）本工程導向孔施工的難點?？赡苁鞘苄龂姌妒┕び绊?，導向孔施工到離沉井水平距離5m左右時，導向儀接收不到導向頭的信號。在這5m范圍內，導向頭推進速度應放慢，盡可能減少成孔孔道中心線的偏差，待導向頭推進到第一個沉井內時應對導向頭的位置進行測量核驗。如果發現鉆頭偏離軌道，應回拖鉆桿，通過調整鉆頭斜面的方向，進行糾偏。但糾偏不能太急，因為鉆桿畢竟具有一定的剛度。應該在幾根鉆桿內完成糾偏，不能在一根鉆桿內完成糾偏，同時也要注意不要糾偏過度。如果一次糾偏不能到位，應通過多次糾偏直至孔道中心線與沉井開孔中心線基本一致。因為鉆頭偏離軌道會嚴重影響擴孔、成孔的質量和速度。

2.4 擴孔、成孔

（1）在孔洞形成后，將導向頭卸下，裝上一鉆頭，鉆頭孔徑比孔洞大1.5倍，然后將鉆頭往回拖拉至初始位置（即出口工作坑），鉆進工作完成，但是孔徑還沒有達到管道鋪設要求。本工程擬多次擴徑，第一次擴孔為300mm，第二次擴孔為400mm，如此類推，擴孔到900mm（或符合回拖管道要求孔徑）。具體操作為：卸下鉆頭，在鉆桿尾端連接孔徑300mm的回擴頭，回擴頭后面再連接鉆桿，開動鉆機旋轉、回拉擴頭進行擴徑。回拉過程中必須不斷加接鉆桿，始終保持鉆桿不能沒入孔洞。擴頭回拉到達接駁坑，在接駁坑卸下300mm的回擴頭，再在出口工作坑的鉆桿尾端接上400mm的回擴頭，如此擴孔到900mm。

（2）為了防止塌孔，在注射的水中加入外加劑，該外加劑有固化洞壁、潤滑鉆桿等作用。在粉砂且含水量大的土層極容易塌孔，鉆桿回拉擴徑的過程中，必須通過鉆桿注入膨潤土漿，以減少摩擦，降低回轉扭矩和回拉阻力，同時膨潤土漿還有固壁防止孔洞塌土、冷卻鉆頭的作用。更重要的是通過旋轉回擴頭切削下來的泥土，會溶融在膨潤土漿里，形成泥漿，流到出口工作坑的集漿坑里。集漿坑里放設泥漿泵，把泥漿抽到泥漿池。

（3）在粉砂土層對膨潤土漿要求特別高，泥漿比重和粘度應定期檢測，確保泥漿護壁的效果，否則極容易引起塌孔。

2.5 牽引管道

（1）擴孔成功到900mm后，可以進行回拖管道工序。在回拖前要進行管線連接的工序，用熱熔法將PE實壁管連接成與成孔長度相當的管道，將管材兩端封閉。準備好后，將管道與連接在鉆桿上的擴孔器相連，回拉將整條已經連接好的管道牽引進已形成的孔洞內，即完成整個埋管工序。

（2）牽引管道的施工難點與處理對策。在杭州市機場路（同協路-筧橋機場）工程中，回拉拖管一次成功率幾乎為零，每一段拖管基本都要三到四次拖管才能成功。施工期間，從全國各地相繼邀請了七、八家專業隊伍進場施工，大部分施工隊伍都因為本工程的施工難度和自身技術等原因而離場。只有三家綜合技術素質較高的專業隊伍堅持到拖管結束。

牽引管道過程中，本工程承包商、專業分包隊伍的技術管理人員與監理對拖管成功率低的原因進行了多次分析與總結，主要施工難點與處理對策如下兩點：

①受本工程地質條件影響，鉆孔與擴孔工作困難，擴孔形成的孔洞質量不高，拖管磨擦系數增大。那么，牽引管道的成功率相應降低，處理對策是增大牽引鉆機的鉆進動力；

②在粉砂且地下水滲透系數大的土層，孔洞泥漿護壁困難大，孔洞塌土（甚至塌陷）的概率大。如拖管時碰到塌孔，就需要重復清孔和掃孔，增加拖管次數。

（3）牽引管道施工完成后，應采用微膨脹劑的混凝土封堵沉井孔洞，沉井孔洞兩側采用雙葉注漿進行土體加固，防止沉井滲漏而造成路面塌陷?；炷练舛鲁辆锥丛诔鞘型ㄜ嚨缆犯脑焯貏e需要引起重視，否則極有可能造成車輛通行困難，對驗收后的道路養護也有很大的安全隱患。

3 結束語

牽引管道一般適應D500以下管道不開槽施工，大口徑管道不開槽施工一般采用頂管施工。