芻議非開挖定向鉆進牽引拖管技術施工工藝

馬占龍，馬光怡

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

0 前 言

哈爾濱松北區文化中心位于松花江北岸，包括大劇院、藝術宮等建筑群是哈爾濱市“北躍”工程項目之一，其供水管線穿越松花江江叉水域，采用非開挖定向鉆進牽引拖管施工方案，取得較好的工程效果。本文總結供水管線鉆進牽引拖管施工工藝流程和施工措施，僅供參考。

1 工程概況

哈爾濱松北區文化中心供水管線長360 m，其中穿越松花江江叉水域長度300 m，設計管道采用DN200—PE100 管材。設計管軸線高程112.50 m。

管線穿越水域水面高程116.0 m，江底高程114.5 m，兩端地面高程118.0 m。管線穿越范圍江底較平坦，水下淤泥層0.3 ～0.8 m，其下為粉細砂。供水管線在該層中鉆進牽引拖管施工。

2 主要施工設備

工程主要施工設備見表1。

3 工藝流程

在熟悉設計施工圖紙，確定鉆機入土路線、進出口工作坑位置、高程，掌握地層地質，水深等施工技術條件后，編制施工工藝流程［1］。

表1 設備參數一覽表

3.1 施工測量

1)平面控制:根據設計提供的測量基點，用GPS和全站儀在施工區建立平面坐標控制網。穿越水域部分在管線中心線每3 m 插桿立樁，穩定牢固，抵御水流風浪。陸地部分埋樁撒白灰線。

2)高程控制:在管線施工區設立3 個水準測量基點，用水準儀測量控制工作坑、進出土處拖管軸線高程。

3.2 基坑開挖

工作坑設在管線中心線上，滿足鉆孔和拉管要求，邊坡適當防護，保證施工安全。

1)鉆進工作坑:在鉆機前5 m 處機械開挖長2 m、寬1 m、深2 m 斜槽，其槽底高程由拖管造斜段高程確定。

2)拉管接收坑:在管線鉆進出口點機械開挖長3 m、寬1 m、深2 m 斜槽并與地表平緩連接，便于管線拖拉。

3)泥漿沉淀池:在工作坑南側機械開挖長1.5 m、寬1.5 m深4.0 m 泥漿沉淀池。用泥漿泵隨時排除泥漿。

4)鉆進液調制儲備坑:在鉆進液調制箱邊設位置儲備坑用塑料布防護，保證鉆進液純度和濃度。

3.3 造斜段設計

考慮鉆機能力、鉆具柔度、PE 管強度和柔度等因素，根據管線鋪設埋深和鋪設長度計算管線造斜段長度L 和入土角度，按規范要求計算確定管線鋪設軌跡。

式中:H=5.5 m，200 mmPE 管彎曲半徑R=60 m，L=25 m。

3.4 鉆進液配制

鉆進液具備排沙排泥、穩定孔壁、冷卻鉆頭、潤滑鉆具、調整鉆具方向、減少拖管阻力等功能。根據地質條件、鉆孔孔徑、長度等因素確定鉆進液配制比例。一般要求鉆進液pH 值8 ～10、鉆進液密度1.02～1.25g/c m3，泥漿黏度50%。通過現場試驗鉆進液配合比采用膨潤土25%、鉆液寶1%、燒堿為膨潤土2%、水75%。

在施工過程中，鉆進液回收循環使用，經泥漿池沉淀后含砂率＜3%。

3.5 導向鉆進

鉆機固定后，根據測量和造斜段軸線，用控向儀等導航設備控制鉆頭方向，操作鉆機鉆進。

1)鉆進施工前應做好工作坑安放的導向鉆具的檢查工作:檢查測量儀器、探頭電池絕緣等性能;檢查調試探頭與接收機聯絡靈敏度;檢查探頭盒與鉆桿連接牢固;開動鉆機輸送鉆進液，檢查鉆頭噴嘴。

2)鉆機連接鉆桿按設計軸線就位，逐節鉆進。鉆進過程中用導向儀跟蹤測量鉆頭軌跡，與設計軸線出現偏差立即調整。

3)嚴格控制鉆桿線性和鉆進速度，保持鉆進勻速、直線鉆進。

4)穿越河道流沙層，嚴格控制泥漿壓力，要求在5 kg/cm2以上，保證施工效果。

3.6 擴孔

導向孔成型后，換接反擴鉆頭、分動器，利用鉆機回拖鉆桿連接的擴孔器回拖擴孔。擴孔采用刮刀式擴孔器，成孔直徑300 mm。

3.7 拖管

PE 供水管線用熱熔焊接法連接，其前端與鉆桿連接牢固，用導向鉆機勻速、平穩回拉拖管。

3.8 注漿加固

PE 管回拖前將2 根1 吋注漿塑料管固定在PE管上。回拖管完成后，在注漿塑料管前端連接6 m長塑料注漿花管，移動鉆機至接收坑，回拖注漿塑料管，每回拖6 m，注入1:1 水泥漿，注漿壓力控制在0.4 mpa。通過連續注漿置換，填充PE 管周邊空隙。

3.9 水壓試驗

供水管線連通后，做管道通水水壓試驗。試驗壓力1.0 MPa，穩壓10 MPa無滲漏為合格。

3.10 管道沖洗、消毒

用高壓泵供水沖洗管道，檢查進出水清潔度相符即可。管道沖洗流量≥設計供水流量，控制流速1.5 m/s。管道沖洗完成后，投入漂白粉封閉消毒。

4 施工質量控制要點

1)鉆孔軌跡高程:因管道擴孔直徑大于管道直徑，回拖時管道上浮，管線軸線提升，在確定鉆孔軸線高程時應降低5 ～10 cm。

2)造斜段鉆進應緩慢鉆進，控制鉆進速度。鉆進過程中密切注意有無扭矩、鉆壓突變、泥漿漏失等現象，一旦發現，立即停工檢查原因，調整后重新開鉆。

3)跟蹤導向儀檢測鉆頭鉆進軌跡，造斜段每10 m檢查一次，直線段每20 m 檢查一次。做好跟蹤檢測記錄，分析鉆進方位發展趨勢，調整鉆進參數。

4)鉆進液按比例配制，保證水下流砂區鉆孔護壁穩定。

5 結 論

穿越松花江供水管線工程采用非開挖定向鉆進牽引拖管施工方案，取得良好的工程效果。比圍堰排水、開挖、管線鋪設大開挖施工節省大量人力、機械、投資，加快了管線鋪設工程施工進度，保護了自然環境，達到了工省、效宏、環保的目的。

［1］盧曉霞.水平導向非開挖拖管技術在穿越二農場渠給水管道工程中的應用［J］.科技風，2009(10):240.