水平導(dǎo)向鉆技術(shù)在污水管道工程中的應(yīng)用

□文渡超（深圳市鹽田區(qū)防洪排澇設(shè)施管理所）

0 引言

水平導(dǎo)向鉆機(jī)安裝管道的方法稱之為水平導(dǎo)向鉆進(jìn)法，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代,是傳統(tǒng)的公路打孔和油田定向鉆井技術(shù)的結(jié)合。近幾年隨著水平定向鉆穿越控制精度的提高,其在市政管網(wǎng)改擴(kuò)建項目及管道穿越江河工程項目上,顯出獨(dú)特的優(yōu)勢。

1 水平導(dǎo)向鉆技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1.1 保護(hù)地面不受破壞與干擾

在施工過程中采用水平導(dǎo)向鉆，可以保護(hù)地面不被開挖，減少了對地表產(chǎn)生的干擾影響，而且其施工速率快，能夠?qū)︿伖芊较蜻M(jìn)行控制，同時施工精確度準(zhǔn)確，可以在河流、公路、鐵路施工方面使用，甚至能夠穿過建筑物下端，是一項具備安全性、有效性、環(huán)保型的施工措施。因為采用水平導(dǎo)向鉆可以省去開挖地面的施工步驟，所以在鋪設(shè)管道時其所在的上端土壤層面沒有受到破壞與干擾，保證了管道的管節(jié)端的穩(wěn)定性，從而防止了其變形現(xiàn)象的產(chǎn)生，并增加了管道的使用壽命。

1.2 工程造價低

使用水平導(dǎo)向鉆進(jìn)行施工能夠降低由房屋或者管線的拆遷工作引起的損害，節(jié)省管線使用量，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價值與效益。水平鉆機(jī)械的性能越來越適應(yīng)各種土質(zhì)。特別適用中小型管徑管道的非開挖鋪設(shè)。與其它非開挖的施工技術(shù)相比，其具有施工快速、造價低、占用范圍小等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

1.3 適用性強(qiáng)

采用水平導(dǎo)向鉆進(jìn)行施工既可以進(jìn)行管線鋪設(shè)，又能夠鞏固機(jī)場跑道或公路的地面基礎(chǔ)，優(yōu)化地下排水，而且還能夠用于防滲、抽氣等工程方面。

2 水平導(dǎo)向鉆技術(shù)的不足

2.1 探測深度

水平定向鉆機(jī)對卵石層、礫石層和流沙層適用度不高。受到探測器探測深度的限制，導(dǎo)向鉆進(jìn)的深度有限。

2.2 設(shè)施重量

一般情況下，水平導(dǎo)向鉆的全套設(shè)施重量大概為400T，其中個別單件的最大重量＞30t，這些重量在對水平導(dǎo)向鉆進(jìn)行運(yùn)輸和組裝時會產(chǎn)生一定難度。就目前我國的道路狀況而言，特別是針對管道穿越公路的狀況來說，依舊存在部分的橋梁需要進(jìn)行加固工作，所以必須要用到吊裝設(shè)施以及拖車等部件。

2.3 設(shè)施采購

水平導(dǎo)向鉆的控向系統(tǒng)基本都是由國外生產(chǎn)，所以市場上采購水平導(dǎo)向鉆均是采用進(jìn)口的模式進(jìn)行。水平導(dǎo)向鉆技術(shù)對比開挖埋管施工技術(shù)在造價上相對偏高。

3 工程實(shí)例

3.1 石頭圍村污水管道改造工程概況

石頭圍村臨時污水管網(wǎng)改造工程位于深圳鹽田區(qū)和龍崗區(qū)交界處，原深圳市物業(yè)國際建筑設(shè)計有限公司設(shè)計有村內(nèi)雨污分流的檢查井及管道，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)并未實(shí)施。目前石頭圍村仍是雨污合流的排水體制。本次設(shè)計在石頭圍村口新建排水管道及截流井，截流后的雨水排入現(xiàn)狀雨水箱涵，污水經(jīng)過泵房提升后排入污水管網(wǎng)，這樣，才能達(dá)到本次改造工程雨污分流的目的。

3.2 污水系統(tǒng)存在問題

由于石頭圍村地勢較低，最低點(diǎn)地面標(biāo)高為7.70m，現(xiàn)狀合流管的管內(nèi)底標(biāo)高約5.20m，需設(shè)置截流井進(jìn)行雨污分流，設(shè)計截流井的污水出水管管內(nèi)底標(biāo)高為4.90m。由于石頭圍村緊鄰北山大道，北山大道市政路路面標(biāo)高為8.80m，北山大道市政污水管標(biāo)高為6.96m，故該污水截流管無法通過重力流排入北山道市政污水管，所以需設(shè)置臨時污水提升泵站。

3.3 地質(zhì)情況

3.3.1 雜填土

土壤層底的填埋深度一般在1.90～2.40m范圍內(nèi)，土壤層的厚度為1.90～2.40m。其主要是由工人堆填的混凝土塊、碎石、雜褐色填土等物質(zhì)組成，施工后要稍微進(jìn)行壓實(shí)。

3.3.2 淤泥和淤泥質(zhì)土

土壤層底的填埋深度一般在2.20～2.40m范圍內(nèi)，土壤層的厚度為0.80～2.60m。其土質(zhì)的顏色為灰色和深灰色，主要是由粘粒有機(jī)質(zhì)物質(zhì)組成，一般形態(tài)為流塑狀，處于飽和狀態(tài)。

3.3.3 淤泥質(zhì)細(xì)沙-粗砂層

土壤層的填埋深度一般在4.10～11.00m范圍內(nèi)，土壤層的厚度為4.60～7.00m。其土質(zhì)的顏色為深灰色，主要是由有機(jī)質(zhì)、細(xì)粉砂、細(xì)沙、中砂、粗砂等物質(zhì)組成，一般形態(tài)為松散狀，處于飽和狀態(tài)。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 路線設(shè)計

把經(jīng)過探測的管線狀況與所處地點(diǎn)的地質(zhì)因素作為鉆進(jìn)路線設(shè)計的依據(jù)。可以運(yùn)用經(jīng)緯儀來計算出泥漿混合比例和鉆進(jìn)的方向。

4.2 安裝

當(dāng)完成現(xiàn)場整理工作之后，根據(jù)設(shè)計的步驟來進(jìn)行導(dǎo)向鉆機(jī)的安裝工作，注意孔位之間要對正，安裝的導(dǎo)向鉆機(jī)組件要牢固，必須要保證管路連接的準(zhǔn)確性。

4.3 調(diào)試

要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)來進(jìn)行導(dǎo)向儀的安裝工作，并要認(rèn)真進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，以保證精度測量誤差在10.00cm以下。

4.4 鉆孔

按照泥漿配比進(jìn)行配置工作，同時做好鉆進(jìn)前的準(zhǔn)備工作。因為施工規(guī)范對于鉆孔位置要求較高，所以在進(jìn)行鉆桿鉆進(jìn)時，要嚴(yán)格控制鉆進(jìn)的位置以符合鉆孔的相關(guān)要求。

4.5 測量

在進(jìn)行地表測量時要以測量標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，以保證測量的各項數(shù)據(jù)符合測量標(biāo)準(zhǔn)。同時做好司鉆人員的交流溝通工作，從而保證鉆工施工的順利進(jìn)行。

4.6 精度

當(dāng)鉆進(jìn)距離到達(dá)最后的10.00m時，要仔細(xì)觀察鉆進(jìn)深度與位置，保證靶位的準(zhǔn)確性。

5 水平導(dǎo)向鉆施工技術(shù)

5.1 施工準(zhǔn)備

地下管線測量：先調(diào)查確認(rèn)工程施工所處位置的管線分布狀況，同時在現(xiàn)場進(jìn)行核對。當(dāng)要檢測地下管線的管徑、走向、位置時，可以使用地下管線探測儀來進(jìn)行探查，而且要通知各管線單位到現(xiàn)場進(jìn)行交底和核對。

鉆桿軌跡設(shè)計：通過觀察繪制地下管線分布情況以及相關(guān)文件資料進(jìn)行鉆桿軌跡的設(shè)計工作。軌跡設(shè)計的階段主要有鋪設(shè)段與造斜段。造斜段管道主要作用是根據(jù)重力性質(zhì)進(jìn)行截污排流，因此設(shè)計時要注意流水的標(biāo)高和管道的埋設(shè)。

5.2 工作坑施工

在進(jìn)行每一段導(dǎo)向鉆施工時，要注意挖掘兩個工作坑。入口坑主要目的是對鉆桿鉆進(jìn)角度與螺旋扭動等方面進(jìn)行檢測，在鉆機(jī)處于6～10m之間進(jìn)行挖掘，工作坑的具體尺寸為1.50m×6.00m。出口坑主要用于回拖時排水管的入洞工作，出口坑的尺寸與入口坑一樣。

5.3 鉆進(jìn)施工

當(dāng)鉆機(jī)運(yùn)送到現(xiàn)場時要先進(jìn)行錨固工作，以保證鉆機(jī)的穩(wěn)定性。若鉆機(jī)處于不穩(wěn)固狀態(tài)，將導(dǎo)致?lián)p耗功率或是功率直接作用于機(jī)器上，引起危險事故。當(dāng)處于造斜段時，鉆頭每往前鉆進(jìn)10.00m就要對鉆頭的位置進(jìn)行測定；當(dāng)處于平鋪段時，鉆頭每往前鉆進(jìn)20.00cm就要進(jìn)行一次檢測。當(dāng)鉆頭處于出口坑位置時，表示鉆進(jìn)工作結(jié)束，開始進(jìn)入擴(kuò)孔階段。擴(kuò)孔的主要操作內(nèi)容包括：旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)，當(dāng)鉆桿尾部的連接孔徑達(dá)到200.00mm時進(jìn)行回擴(kuò)頭，之后再與鉆桿進(jìn)行連接，開啟回拉擴(kuò)頭與鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)實(shí)施擴(kuò)徑工作。在進(jìn)行鉆桿回拉擴(kuò)徑時，要采用注入膨潤土漿的方式來降低摩擦作用，使回轉(zhuǎn)扭矩與回拉阻力減弱，而且膨潤土漿還能夠起到冷卻鉆頭、鞏固土壁的作用。

5.4 回拉敷設(shè)管道

室外重力流污水管管徑為DN300，管道覆土約3.70m；壓力排水管管徑為DN150，壓力排水管覆土約1.50m。在還未回拖時采用熱熔的方法來把雙壁纏繞管拼合成與成孔長度相近的管道。注意連接管道和擴(kuò)孔器，進(jìn)行回拉時根據(jù)牽引力把管道拉近孔洞內(nèi)。

6 施工中應(yīng)注意的問題

在進(jìn)行鉆機(jī)錨固時要注意避開地下分布的管線，而且要保證錨固的穩(wěn)定性與可靠性。鉆機(jī)的穩(wěn)定性是對鉆機(jī)控制的基礎(chǔ)，能夠使輸出功率得到充分發(fā)揮運(yùn)用。在對管材進(jìn)行采購時，要選擇具有強(qiáng)大的抗外壓能力、優(yōu)良的抗拉能力的管材。而且管材要具備良好的柔韌力，能夠抵抗沉降作用產(chǎn)生的外力，要盡量選擇輕質(zhì)的管材。

當(dāng)?shù)箍浙@到達(dá)規(guī)定位置時，通過檢測到的成品管道的規(guī)格、管線所涉及的位置地質(zhì)狀況，來選擇準(zhǔn)確、合適的擴(kuò)孔器進(jìn)行擴(kuò)大鉆孔，以保證成品管線的順利安裝。在選擇擴(kuò)孔方法時要考慮到擴(kuò)孔器的直徑與類型，來決定選用單級擴(kuò)孔還是多級擴(kuò)孔，而且還要選擇擴(kuò)孔的順序。

7 結(jié)語

水平導(dǎo)向鉆施工技術(shù)能夠提高污水管道工程的工作效率，而且其管線的走向與標(biāo)高等方面的設(shè)計均符合標(biāo)準(zhǔn)工程的要求。在交通組織方面，采用水平導(dǎo)向鉆的方式可以降低對交通活動的影響。項目建設(shè)符合《深圳市污水系統(tǒng)布局規(guī)劃（修編）》以及《深圳市排水管網(wǎng)規(guī)劃-鹽田片區(qū)》規(guī)劃要求，緊密結(jié)合地塊開發(fā)和排水現(xiàn)狀，對于該區(qū)域內(nèi)水環(huán)境的改善具有重要意義。

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