水平定向鉆拖拉管技術(shù)在城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)工程中的應(yīng)用和探討

楊早 李銘 馮梅

摘要：本文通過對水平定向鉆拖拉管技術(shù)的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)、適用范圍進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并通過工程實(shí)例，對拖拉管技術(shù)在污水管道中的應(yīng)用和問題進(jìn)行了介紹和分析，希望能為該技術(shù)在污水管網(wǎng)工程中的推廣應(yīng)用提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：非開挖鋪管;污水管道;導(dǎo)向鉆進(jìn);泥漿配比

1 背景與概況

隨著我國近年來陸續(xù)出臺(tái)“水十條”、“提質(zhì)增效三年計(jì)劃”等水污染防治政策，各地城鎮(zhèn)紛紛開始興建污水處理廠和污水收集管網(wǎng)。開挖路面進(jìn)行地下污水管線施工導(dǎo)致的各類交通問題、社會(huì)問題和環(huán)境污染問題已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注。非開挖地下管線施工技術(shù)因具有不影響交通、不污染環(huán)境、施工周期短、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)，近年來在市政管道設(shè)計(jì)施工中獲得廣泛應(yīng)用。

2 水平定向鉆拖拉管簡介

2.1? 工作原理

水平定向鉆拖拉管技術(shù)是利用定向鉆機(jī)、導(dǎo)向鉆頭、擴(kuò)孔鉆頭和導(dǎo)向儀等施工設(shè)備，按照設(shè)計(jì)的鉆孔弧形軌跡，采用定向鉆先施工一個(gè)近似水平的先導(dǎo)孔，待先導(dǎo)孔鉆頭在障礙物（河流、道路等）的另一端露出后，將導(dǎo)向鉆頭更換為大直徑的擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行反向擴(kuò)孔，最后將待鋪設(shè)管線拉入鉆孔，待全部鉆桿被拉回時(shí)，鋪管完畢[1]。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）施工不影響地上功能正常使用;（2）減少地面開挖、恢復(fù)造成的投資浪費(fèi);（3）施工速度快，縮短工期，節(jié)約工程成本;（4）節(jié)省勞力，安全可靠。

2.3 適用范圍

（1）水平定向鉆拖拉管技術(shù)是一種非開挖鋪管技術(shù)，適用于穿越建筑、道路、河流湖泊等障礙的管道敷設(shè)以及不適合明挖開槽的市政地下管線施工;（2）適用于各種地層，包括黏土、淤泥、砂層、含水層等，不適用于礫石層、風(fēng)化巖層;（3）適用管材一般為PE管、PVC管和鋼管等，管徑為DN200-DN1200，管線最長可達(dá)1500m[1]。

3應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

麻城市某污水管網(wǎng)工程，工程位于麻城市河?xùn)|集鎮(zhèn)，周邊房屋密集，交通運(yùn)輸繁重，且地下管線復(fù)雜。工程目標(biāo)：污水管網(wǎng)沿城鎮(zhèn)主干道和次干道兩側(cè)輔路或人行道鋪設(shè)，收集道路兩側(cè)的生活污水，輸送至污水廠處理排放。污水管道設(shè)計(jì)采用DN300、DN400、DN500和DN800四種管徑，埋深2.5m～8.0m，鋪設(shè)總長約17.34km，設(shè)計(jì)污水量3.0萬m3/d。為了最大程度地減少對周邊居民生活的影響，污水管道廣泛采用了水平定向鉆拖拉管技術(shù)，縮短了施工工期，減少了對周邊居民的影響，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.2 前期調(diào)查

水平定向鉆拖拉管施工前，應(yīng)對預(yù)埋管施工區(qū)域的地上和地下地質(zhì)情況進(jìn)行全面的調(diào)查，結(jié)合污水管設(shè)計(jì)要求，合理確定管線走向和進(jìn)出洞位置，在滿足拖拉管施工需要的同時(shí)，應(yīng)盡量減小對周邊企業(yè)、居民正常生產(chǎn)生活的影響。

3.3 污水管道采用拖拉管實(shí)施的影響因素

影響水平定向鉆拖拉管鋪管的主要因素是地質(zhì)情況、污水管設(shè)計(jì)坡度、水力學(xué)特征以及所期望的施工精度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，成功進(jìn)行水平定向鉆拖拉管施工的理想地質(zhì)條件一般是均勻的土層，例如粉土層、粘土層、粉砂層和中細(xì)砂層等，在含有大量礫石的地質(zhì)情況下必須進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，否則難以成功[2]。

設(shè)計(jì)管道坡度與管道水力學(xué)設(shè)計(jì)需保證污水管道的長期運(yùn)行，設(shè)計(jì)既要考慮水平定向鉆拖拉管技術(shù)所能達(dá)到的坡度，也要考慮合理的污水管流速，避免淤積。

3.4 拖拉管施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）導(dǎo)向孔軌跡的設(shè)計(jì)。導(dǎo)向孔是擴(kuò)孔拉管的母線，也是最終成形的管線孔，與其他壓力流管道不同，污水管道對應(yīng)坡度、埋深允許誤差有嚴(yán)格的要求，施工難度較大。污水管線設(shè)計(jì)既要考慮現(xiàn)場實(shí)際情況，又要滿足施工基本條件，確保管線有較小的入土角度，一般不宜超過10度，出土角按導(dǎo)向鉆桿及拖拉管材允許曲率半徑較大值確定，一般不宜超過20度。（2）管道回拉力計(jì)算。水平定向鉆回拉力計(jì)算是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系鉆機(jī)和管材的選型，正確計(jì)算回拉力至關(guān)重要，回拉力計(jì)算可參考CECS 382：2014技術(shù)規(guī)程。（3）定向鉆的選型。定向鉆選型宜根據(jù)回拉及計(jì)算值1.5～3倍選擇。（4）管材的選用。根據(jù)設(shè)計(jì)文件，本工程管材采用HDPE平壁拖拉管，該管具有如下特點(diǎn)：a. 韌性高，抗拉能力強(qiáng)，抗刮痕能力強(qiáng);b. 采用熱熔連接，密封性好，連接強(qiáng)度高于管道本身強(qiáng)度，適用于拖拉工藝;c. 管道可撓性能好，管道走向容易調(diào)整;d. 快速裂紋傳遞抵抗能力好。（5）泥漿的配置。在定向鉆進(jìn)施工中，泥漿是工程的血液，當(dāng)鉆進(jìn)中遇到流砂或松散土層時(shí)，可采用PH值8.9的水配置膨潤土，使泥漿達(dá)到最佳狀態(tài)，而維持PH值的一種方法是加入適量純堿提高PH值。另外，保持合適的粘度可使泥漿有效地懸浮固相和穩(wěn)定鉆孔，可采用改性聚合物提高粘度，減少鉆孔的失水量。（6）導(dǎo)向孔施工。根據(jù)測量定位軸線，操作水平定向鉆機(jī)按設(shè)計(jì)軌跡鉆進(jìn)，地面上采用控向儀等設(shè)備控制鉆頭的方向和深度，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)軌跡軸線形成一條DN100的圓孔通道，通道中心即為所需鋪設(shè)污水管道的中心線[1]。第一根鉆桿入土鉆進(jìn)時(shí)，采用輕壓慢轉(zhuǎn)的方式，進(jìn)入平直段后采用輕壓快轉(zhuǎn)方式鉆進(jìn)。施工過程中，應(yīng)密切注意有無扭矩、鉆壓突變、泥漿泄漏等異常情況，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即停止施工，查明原因并采取相應(yīng)措施后再施工。（7）擴(kuò)孔施工。導(dǎo)向孔施工完成后，卸下導(dǎo)向鉆頭和起始鉆桿，更換回?cái)U(kuò)鉆頭進(jìn)行回?cái)U(kuò)施工，施工鉆進(jìn)擴(kuò)孔的直徑應(yīng)為設(shè)計(jì)管道直徑的1.3～1.5倍。以DN500污水管為例進(jìn)行說明：DN500管道的最大擴(kuò)孔直徑為Φ700，擴(kuò)孔階段要求泥漿具有很好的護(hù)壁、潤滑效果，在首道擴(kuò)孔時(shí)須做到高轉(zhuǎn)速、低拉力的情況下進(jìn)行。在Φ700回?cái)U(kuò)結(jié)束時(shí)，采用沖洗方法檢查擴(kuò)孔有沒有垮塌現(xiàn)象，孔徑收斂應(yīng)小于2%。（8）回拖鋪管。以上程序全部完畢后，將焊接好的待鋪管道連接到鋼制連接頭上，連接頭連接到分動(dòng)器上?；赝瞎艿罆r(shí)應(yīng)勻速前進(jìn)，中間嚴(yán)禁停頓?；赝瞎懿膽?yīng)堅(jiān)持管道熱熔焊接質(zhì)量，待焊接自然冷卻后檢查合格方可進(jìn)行拖管。

4施工中遇到的問題

因本工程污水管線所處地層主要為較松散細(xì)砂層和粗砂層，在拖拉管施工初期出現(xiàn)過泥漿泄漏到路面、拖管上浮等問題，后通過調(diào)整泥漿配比、壓力，縮短一次拖管的距離等措施解決了這些問題。

5結(jié)語

水平定向鉆拖拉管技術(shù)作為一種新型的地下管線施工方法，近年來在我國得到了廣泛應(yīng)用。本文通過對工程實(shí)例的介紹和分析，說明了水平定向鉆拖拉管技術(shù)在市政污水管道中的應(yīng)用和問題，該項(xiàng)技術(shù)對施工單位的技術(shù)要求較高，尤其是遇到松散砂層時(shí)對泥漿配比調(diào)整尤為重要。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭錫明. 非開挖水平定向鉆進(jìn)拉管施工技術(shù)應(yīng)用[J]. 福建建筑， 2013（08）：57-59.

（作者單位：中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司1

武漢森泰環(huán)保股份有限公司2）