非開挖拉管施工技術(shù)在江門市東海路De900PE管工程中的應用分析

袁琴川

（江門融浩水業(yè)股份有限公司　廣東江門　529020）

非開挖拉管施工技術(shù)在江門市東海路De900PE管工程中的應用分析

袁琴川

（江門融浩水業(yè)股份有限公司廣東江門529020）

在給排水、電力、通信等領(lǐng)域的新管道建設(shè)和舊管道修復等工程施工中，傳統(tǒng)的開挖施工會影響交通和破壞環(huán)境，甚至部分地面建筑不能拆除或道路不能開挖，因此非開挖施工技術(shù)應運而生。目前非開挖施工技術(shù)比較常見有頂管、盾構(gòu)、拉管等。對于DN1000及以下的市政供水管道，采用拉管技術(shù)，優(yōu)點在于成本低，工期短，無需降低地下水位，施工人員較少。針對江門市東海路De900PE管工程，采用了非開挖拉管施工技術(shù)，制定了可行的施工方案，對穿越路線、定向鉆探、泥漿配制、擴孔及拉管等關(guān)鍵性施工工藝進行了詳細分析，并給出了合理建議和施工中應注意的問題。

拉管；定向鉆孔；擴孔；泥漿

隨著江門市江海區(qū)化工專區(qū)各企業(yè)的進駐，園區(qū)規(guī)模不斷擴大，用水量也不斷增加。因此擬沿東海路敷設(shè)DN800給水管至南環(huán)路，以保障該工業(yè)區(qū)及沿線區(qū)域的用水需要。從東海路東側(cè)現(xiàn)狀DN800mm給水管開口，沿東海路側(cè)新建一條DN800mm給水管至東海路與南環(huán)路交叉口東側(cè)處，管材為球墨鑄鐵管，線路總長度約為5km。該沿線有段給水管橫過東海路段，由于此處交通發(fā)達，若采用普通開挖施工不但會破壞現(xiàn)有路面，還會對交通產(chǎn)生巨大影響，因此決定采用非開挖拉管施工技術(shù)。管材采用公稱壓力為1.0MPa的PE給水管，公稱外徑選用De900與公稱直徑DN800球墨鑄鐵管相匹配，長度約120m。工程施工流程為：前期調(diào)查→確定施工方案及穿越路線→選擇機械設(shè)備→進場→開挖工作坑→鉆機就位→配制泥漿→導向鉆進→管道焊接→擴孔→回拖敷設(shè)管道→焊收口法蘭→竣工。

1　前期調(diào)查

項目開工前，要對施工區(qū)域進行地表調(diào)查、地下勘察和地下管線探查。地表調(diào)查主要是調(diào)查施工現(xiàn)場是否滿足工作坑開挖，機械設(shè)備擺放和操作所需場地；地下勘察主要是掌握施工區(qū)域地下地質(zhì)狀況，應有詳細地質(zhì)勘察報告為依據(jù)；地下管線探查極為重要，涉及到施工過程中可能對地下其他管線或構(gòu)筑物產(chǎn)生破壞，應從三個方面考慮：①查閱相關(guān)資料；②根據(jù)現(xiàn)有的地面井蓋及標示進行分析；③利用探測儀進行探測地下管線，本工程采用的探測儀器有DCI月蝕導向儀，LD6000管線探測儀，經(jīng)過實地探測，拉管施工區(qū)域地下有通訊光纖，廠區(qū)排水管，路燈線。在制定穿越路線時，應避開其他管線。

2　施工方案

2.1穿越路線

穿越路線應安全有效、技術(shù)可行、經(jīng)濟合理，確定入土點和出土點位置，計算管道長度。定向鉆穿越路線勘察必須進行初步勘察，以判斷路線的可行性，最后確定穿越路線。

前期調(diào)查測得地下管線為通訊光纖，廠區(qū)排水管，路燈線。經(jīng)過綜合分析，東海路過路段，該段采用非開挖水平定向鉆孔拉管技術(shù)施工，全長約120m，擬牽引入射角約15°，出土角度約13°，制定可行的穿越路線如圖1～2。

圖1　De900mm非開挖拉管施工平面圖

2.2機械設(shè)備選用

鉆進設(shè)備是拉管施工過程中的動力組成部分，主要是提供推進力和拉力，施工之前應合理選擇鉆機設(shè)備。設(shè)備推進力和拉力過大會造成成本增加，過小會造成推動力和拉力不夠，導致無法施工。根據(jù)《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB50268-2008）中條文6.6.2規(guī)定，最大控制回拖力應滿足管材力學性能和設(shè)備能力要求，總回拖阻力的計算公式如下：

圖2　De900mm非開挖拉管施工剖面圖

式中：P——總回拖阻力（kN）；

PF——擴孔鉆頭迎面阻力（kN）；

P1——管外壁周圍摩擦阻力（kN）；

Dk——擴孔鉆頭外徑（m），一般取管道外徑1.2～1.5倍；

D0——管節(jié)外徑（m）；

Ra——迎面土擠壓力（kN/m2）一般情況下，黏土可取500～600kN/m2，砂性土可取800～1000kN/m2；

L——回拖管段總長度（m）；

f1——管節(jié)外壁單位面積的平均摩擦阻力（kN/m2）[1]。

本工程中Dk=1.1m，D0=0.9m，Ra=500kN/m2，L=120m，f1=3.0kN/m2，經(jīng)過計算P1=1017.36kN，PF=474.93kN，P=1492.29kN。

根據(jù)上述計算結(jié)果，本工程選用ZT-150型非開挖鋪管鉆機可滿足施工要求，主要技術(shù)參數(shù)如下：鉆機輸出扭矩：66000N·m，輸出轉(zhuǎn)速：0-40/0-80rpm，鉆機回拖力：1500kN，給進力：1500kN，入土角：7～18°。導致軌道偏移，影響后期拖管。②擴孔若未按級次進行，跨經(jīng)擴孔，導致阻力增大，影響施工。③擴孔孔徑過大或過小，擴孔過大會浪費大量泥漿，甚至會引起塌孔事故，破壞地面構(gòu)筑物，擴孔過小則會導致拉管阻力急劇增加，嚴重時會導致無法施工。

處理方法：擴孔最終成孔直徑應為1.2～1.5倍管徑，PE管徑為De900mm，選擇1100mm作為最終擴孔目標。擴孔按級次進行，初次擴孔尺寸為200mm，然后為300mm，400mm，500mm，650mm，800mm，950mm，1100mm，從小到大，每次擴孔控制在100～150mm之間。在擴孔過程中，記錄鉆進時間、扭矩、軸線角度、頂拉力等情況，若發(fā)現(xiàn)異常情況，應立即停止施工，查明原因并采取相應措施后再施工。由于該工程地質(zhì)狀況原因，最后一級擴孔的回拖力和扭矩仍然較大，因此進行重復擴孔，以促進孔壁成型和穩(wěn)定。根據(jù)工作坑流出的反漿，隨時調(diào)整泥漿稠度，保證擴孔順利進行。擴孔完成后應立即進行鋪管工作，盡量減少鉆孔裸孔的時間[3]。

2.3.3泥漿的配制

泥漿由膨潤土、水和部分添加劑組成，泥漿應在專用的攪拌裝置中配置，通過泥漿池循環(huán)使用，泥漿的好壞直接影響到整個工程。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，針對該路段軟弱土地質(zhì)特點，在配制過程中提高泥漿比例，并添加提高護壁性能化學試劑。定向鉆孔階段，鉆頭鉆進過程中注入泥漿，擴孔階段不斷增大孔洞面積，需不斷補充泥漿，使得流動性的泥漿懸浮在孔洞里面，當采取拖管時，泥漿起到潤滑的作用，降低機械扭矩。混合著土屑的泥漿能順著孔洞排出，孔洞與管道之間的間隙處也被泥漿填滿，吸附在孔壁上，由于添加劑的作用，泥漿能迅速吸附在孔壁處，并形成堅固的保護層，防止孔洞坍塌，解決了該路段地質(zhì)不穩(wěn)的問題（如圖3）。

2.3主要施工工藝

2.3.1定向鉆孔

定向鉆孔的順利完成對整個工程具有里程碑式的意義，在此過程中會遇到許多問題，針對本工程實際情況，列舉施工過程中影響定向鉆孔的幾個因素：①該路段其他管線施工年代久遠，無法查閱詳細資料，若探測不準確，對施工過程帶來極大不便，定向鉆孔稍有偏差，甚至會造成其他管線的破壞；②定向鉆孔處于地表層，該路段位于河道一側(cè)，地質(zhì)條件多為軟弱土，如飽和淤泥粘土、沙土，由于掘進鉆頭的摩擦阻力過小，不能完全平衡錘體前進時后座反作用力，降低穿越成功的可能性，易造成坍塌、成孔不規(guī)則；③該路段為軟土路基，部分路基由小型石塊填壓而成，鉆頭高速旋轉(zhuǎn)，若遇到卵石或石塊，會產(chǎn)生巨大摩擦，對鉆頭造成磨損，嚴重時會造成軌道偏離，導致施工受阻。

處理方法：加強探頭測量精度，盡量避免其他信號干擾。選擇合理的鉆進軌跡，盡量避開堅硬石塊層，根據(jù)地層變化和鉆進深度，適時調(diào)整鉆進參數(shù)。鉆進開始階段路基為回填土，土質(zhì)較好，開鉆時采用輕壓慢轉(zhuǎn)，進人淤泥段時，采用輕壓快轉(zhuǎn)以保持鉆具的導向性和穩(wěn)定性，減少停鉆時間，在停鉆時，仍需注入適量泥漿，維持孔內(nèi)正壓，以保證鉆機性能更好地發(fā)揮。施工過程中，密切注意鉆進過程中有無扭矩、鉆壓突變、泥漿漏失等異常情況，發(fā)現(xiàn)問題立即停止施工，待查明原因并采取相應措施后施工[2]。

2.3.2擴孔

擴孔是鉆孔后、拉管前一道工序，經(jīng)過多次擴孔來增大鉆孔直徑，以達到拉管要求。影響該工程擴孔因素有：①由于本工程選用的ZT-150型非開挖鋪管鉆機的擴孔鉆頭重量較大，若在孔洞停留時間過長，鉆頭因重力作用下沉，使得孔徑不均勻，甚至

圖3　施工現(xiàn)場圖

3　結(jié)語

對于非開挖拉管施工，關(guān)鍵性施工步驟有以下幾點：①根據(jù)前期調(diào)查，合理選擇穿越路線；②根據(jù)實際施工過程中需要的推進力和拉力，合理選擇拉管設(shè)備；③根據(jù)不同的地質(zhì)條件，配制比例不同的泥漿；④保證關(guān)鍵性施工工藝定向鉆進、擴孔、拉管順利進行。每個步驟都至關(guān)重要，在實際施工過程中，嚴格的把好每一關(guān)，使得拉管工程順利完成。

[1]《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》.中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部及中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布，2008，10（100）：1～12.

[2]烏效鳴，李曉芬，向天昌.對影響非開挖鉆孔孔壁穩(wěn)定性的分析[J].非開挖技術(shù)，2006：2～3.

[3]陳志成.水平導向鉆進非開挖鋪管技術(shù)應用[J].市政技術(shù)，2005，23（1）：19～22.

TU74

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