水平定向鉆技術在供水管道穿越工程中的應用

楊 磊

（河北省水利工程局，石家莊 050021）

1 工程概述

獻縣2017年度地下水超采綜合治理農村生活用水置換項目管道工程，淮鎮引水支線穿子牙新河左堤及主河槽，穿越長度774.46m。本段入土點樁號19+195.54；出土點樁號19+970。穿越鋼管選用DN600單PE涂塑復合鋼管，壁厚14mm，管件壁厚16mm。定向鉆穿越平面如圖1。

圖1 定向鉆穿越平面示意圖

由圖1可知，始彎曲段水平長度171.81m，水平段長度445.12m，終彎曲段水平長度171.81m，共774.46m。

2 施工準備

2.1 材料

本工程穿越鋼管DN600單PE涂塑復合鋼管，由建設單位提供，開工前對甲供材料認真核驗，核驗管材管件材質證明書、合格證等資料。

對甲方供物資材料的產品說明書、產品出廠合格證、相關質量證明文件等資料，驗收做好準備；對自購料采購的管理辦法、審批程序，做好自采物資工作，做好臨時倉庫、場地的倉儲準備工作。

2.2 施工機械

根據本工程的施工工藝要求，確定施工用設備的規格、型號和數量。組織維修人員對計劃投入的施工機械設備逐臺進行檢修和保養，保證施工機具處于正常使用狀態。

投入主要施工機械：GD-100T型水平定向鉆1套，導向儀器2臺，水準儀1臺，全站儀1臺，挖掘機2臺，起重機1臺，拖車1臺，泥漿泵1臺。

2.3 場地準備

臨時用地設在管道沿線，堆管場地布置于此；提前做好交樁、測量和放線等一切準備工作；做好現場“四通一平”工作，并在危險區、交通要道等位置設置安全警示標志牌。

2.4 文件及資料準備

編制項目管理計劃、管理制度、質量管理體系、安全管理體系等。

3 施工方法

3.1 施工測量

對測量資料進行復核，校驗測量基準點的精度，確保測量資料和數據的準確性。進行施工平面控制網點的布設，并對所布設的控制網進行外業施測及內業平差計算，分析控制網精度，高程控制網布設，選擇牢固基石或埋設混凝土樁作為水準標石，再根據施工需要對高程控制點進行加密，滿足施工規范要求。

平面控制網點和水準點滿足精度后，將測量成果報監理工程師，取得批復后，進行施工。

測出管道安裝中心線，標出中心樁，間距不大于50m。

3.2 施工放線

安裝線路中心線和施工作業帶邊界確定后，用白灰放出邊線。

根據中心線樁和出、入土點樁放線。入土點作業區50m×50m，放線原則：按照入土點位置，前后分別設15m和35m，左右設20m和30m。泥漿池為20m×20m；出土點作業區40m×30m，放線原則：以出土點為基準，前方30m，后方10m。用白石灰將邊線和穿越中心線標識出。

3.3 設置護樁

線路控制樁和沿線路的臨時性、永久性水準點設置護樁。

3.4 施工區清理

3.4.1 作業帶清理

使用挖掘機和裝載機進行整平，將地表雜物、溝坎等進行清理、平整。

3.4.2 定向鉆機作業區清理

（1）入土點作業區修筑。入土點邊線用白石灰標出，入土點作業區尺寸50m×50m，人工清理作業區中的雜物。在作業區邊周圍用挖掘機開挖排水溝，排水溝尺寸0.5m×0.5m。

挖泥漿池及地錨坑各1個，泥漿池尺寸20m×20m×2m。泥漿池內鋪土工布。地錨坑尺寸5m×3m×1.8m。

（2）出土點作業區修筑。出土點作業區長40m，寬30m，用白石灰將出土點作業區標出，人工清理作業區中的雜物。在作業區邊線周圍，開挖排水溝0.5m×0.5m，將水排至便道排水溝內。

挖泥漿池1個，泥漿池尺寸20m×20m×2m。泥漿池內鋪土工布。

3.5 鉆孔及擴孔

3.5.1 鉆孔機具安裝、調試

開鉆施工前，認真檢查鉆桿、擴孔器等鉆機具質量，清洗絲扣，再進行無損檢測，主要有鉆頭直徑、板式擴孔器水眼等，在擴孔和回拖前，檢查擴孔器的水眼是否暢通，鎖銷是否完好、卸扣有無變形、萬向節的絲扣潤滑完好程度等。

3.5.2 試鉆孔

鉆孔機具連接完成后，對設備進行單機試運，并調試泥漿、控向系統。配備足量的泥漿，進行噴射，鉆機試鉆進20～30m，檢測各系統和各部位的運行情況，發現問題后及時進行處理。

3.5.3 管材組焊

在鉆機試鉆的同時，根據拖管的長度，嚴格按照相關標準進行組焊，做好管道試水壓試驗。

3.5.4 鉆導向孔

開鉆前，準備好表格紙；開鉆后，繪制鉆進導向孔的橫、縱坐標曲線圖，作為永久保存資料。

導向孔鉆進施工時，檢查井眼返出泥漿情況，及時取樣，檢查泥漿性能是否滿足規范要求，并做好記錄。鉆進施工時，穿越曲線偏移量、出土點的橫向偏差和縱向偏差嚴格按照規范控制，導向孔實際穿越曲線與設計穿越曲線的偏移量半徑不大于1%，出土點沿設計軸線的橫向偏差不大于穿越長度的1%；縱向偏差不大于穿越長度的1%，且不超過3m。

3.5.5 擴孔

在出入鉆兩端，為方便連接接頭，在地面以下2m深的位置進行開挖，及時觀察擴孔情況，發現擴孔不順暢時，進行一次洗孔。擴孔器直徑比穿越管道直徑大150mm。根據現場擴孔情況，確定下一步鉆進施工參數，在擴孔中，嚴格控制泥漿質量，防止塌孔。

3.5.6 管材試壓

定向鉆穿越管段回拖前，單獨進行水壓試驗，試驗壓力須符合要求。水壓試驗包括：試驗前的準備工作、管線充水、封堵、打壓和排水等試驗的所有工序，在試驗管段灌滿水后，要在不大于工作壓力的條件下，充分浸泡后進行試壓，浸泡時間不少于24h。

水壓逐漸升至試驗壓力后，停止加壓，保持恒壓15min；15min后檢查壓力變化、滲漏流量，符合規范要求為合格。

3.6 管道回拖

在出土側開挖發送溝，管線回拖時，用吊車和鉆機將管線吊起向前推進，減少回拖力。在管線和鉆具連接完成后一起回拖。所有準備工作完成后開始回拖，回拖時不能停頓，將成品管線拖至預定位置為止。

4 施工技術措施

4.1 泥漿質量控制

為保證泥漿性能，使膨潤土有充足的水化時間，在用量不變時，采用2座泥漿罐；采用罐車運送自來水，按照設定好的泥漿配合比，采用優質膨潤土，再搭配添加劑，配出符合要求的泥漿，提高泥漿懸浮和攜帶能力，穩固井眼，形成穩固的保護層，防止鉆孔垮塌。

4.2 管道回拖

本工程定向鉆穿越大堤和主河槽，關鍵在與于管道回拖施工。根據提供的河流水文、河床輪廓圖及地質勘探資料，確定定向鉆位置線，打定位樁。嚴格按照設計的鉆進軌跡要求，安裝調整鉆機位置和角度。

4.3 防漏堵漏措施

嚴格控制泥漿的密度，鉆導向孔時控制好鉆速、均勻鉆進，開泵時可先小排量，返出后逐漸加大排量，反復洗孔，避免壓力激增憋漏地層。地表出現泥漿跑漏的情況后，立即進行圍堰處理，用泥漿泵將泥漿吸入罐車，然后運至指定地點。

4.4 防塌措施

泥漿配置過程中，每30min測量一次泥漿性能，檢測泥餅的質量，如不合格，根據實際情況，適量增加防塌劑的用量。

4.5 防卡措施

在本工程中，防卡也是重要工作，首先要注意泥漿過濾餅的質量，泥漿要保持性能良好、濾失量小、泥餅薄且堅韌致密、具有良好的流變性能等。根據施工情況加入適量固體防塌潤滑劑、無污染液體潤滑劑，減小摩擦阻力。

5 結語

水平定向鉆拉管施工具有無污染、噪音小和速度快等優點，施工時間和季節不限制，施工占地少，施工周期較短，成本較低，安全性較高，不需要對地表進行挖掘，在各種工程施工中被廣泛應用。