定向鉆在市政管線穿越河道施工中的應(yīng)用

花志龍

摘要：水平定向鉆技術(shù)是一種非開挖鋪設(shè)、修復(fù)或更換各種地下管道和電纜的施工技術(shù)，與傳統(tǒng)開挖施工穿越技術(shù)相比，水平定向鉆技術(shù)在提高施工效率、縮短工期、降低綜合成本和環(huán)境保護方面具有明顯優(yōu)勢，本文結(jié)合實際案例，詳細闡述了定向鉆施工在市政電力通信管線穿越河道施工中的應(yīng)用。通過詳細分析定向鉆施工工藝要求和研究設(shè)備工作性能，有機結(jié)合現(xiàn)場施工條件，達到充分發(fā)揮鉆通設(shè)備性能及工藝技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)項目的既定目標。

關(guān)鍵詞：定向鉆;管線;穿越;河道

1.概述

市政管道穿越繁忙交通路口時，為保證車輛通行，減少施工影響。設(shè)計多采用施工速度快、精度高、成本低、干擾小的定向鉆施工技術(shù)。水平定向鉆機是在不開挖地表面的條件下，鋪設(shè)地下管道的一種施工機械，被廣泛應(yīng)用于供水、電力、電訊、然氣等管線鋪設(shè)施工中，它適用于沙土、粘土、卵石等地況，我國大部分非硬巖地區(qū)都可施工。同時定向鉆施工在南方雨季施工中，具有受雨水影響小，安全隱患少的優(yōu)勢。

2.工程概況

深圳市龍華區(qū)工業(yè)西路改造提升，設(shè)計將架空高壓線路落地，在道路右側(cè)敷設(shè)電力管道，管道孔數(shù)16～32孔，單孔孔徑15～20cm。設(shè)計新建管線橋跨越市政河道，河道寬30米，汛期水位約1～1.5m。橋跨徑組合為14.91+12+14.91m，下部結(jié)構(gòu)為樁柱式墩。涉河施工手續(xù)辦理繁雜，河道內(nèi)施工環(huán)水保要求高，汛期水量大周期長，安全隱患多風(fēng)險高，施工工期長成本高，不利于施工組織。為解決上述問題，結(jié)合橋位地質(zhì)情況（粘土層）和改遷管道長度，現(xiàn)場定向鉆機滿電力、通信管道下穿河道的施工需求，經(jīng)報請監(jiān)理、業(yè)主同意，設(shè)計單位出具變更圖紙，采用定向鉆機施工改遷管道。

3.水平定向鉆技術(shù)應(yīng)用

3.1穿越河道方案比選

新建管線橋不利因素分析：一是城市河道內(nèi)施工需辦理涉河施工協(xié)議，且施工環(huán)水保要求高;二是該河道為常流河，南方汛期長，安全隱患大;三是樁基為嵌巖樁，受施工條件限制，需筑島圍堰后采用沖擊鉆機施工，施工周期長，并且泥漿護壁處理不善，易污染水體環(huán)境。四是結(jié)構(gòu)工程量小，一次性材料投入多，施工成本高，工程造價約68萬元，經(jīng)測算虧損12萬。五是管線橋由道路左側(cè)新建，右側(cè)電力管道需要重復(fù)橫穿道路，施工過程中，需要頻繁導(dǎo)改通行，容易造成交通擁堵，也給橋梁臺背施工質(zhì)量留下隱患。六是3#橋臺處涉及一處污水泵站的遷改，制約施工。

提出解決問題方案：本項目地下管道穿越繁忙路口設(shè)計定向鉆敷設(shè)管道方案，一次性敷設(shè)管道最大長度約200米，通過對跨越河處管道管徑，孔數(shù)，埋深，地質(zhì)情況及橋梁前后區(qū)域空間等因素綜合分析，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備技術(shù)性能，采用大型號鉆通設(shè)備可以實現(xiàn)定向鉆施工管道替代原設(shè)計管線橋過河方案，實現(xiàn)既定目標。工程造價降低為34萬，扭虧后盈利20%。由原計劃工期4個月壓縮為1個月，為電力遷改管道拉通節(jié)約了時間。

3.2先導(dǎo)孔軌跡設(shè)計

參考水平定向鉆法管道穿越工程技術(shù)規(guī)程，本工程電力、通信管道均為PE管道，入土角度應(yīng)在8～30°，出土角度應(yīng)在4～20°，曲率半徑不小于300倍管道直徑，且下穿渠道至少保證3m埋深。

根據(jù)技術(shù)規(guī)程，結(jié)合道路現(xiàn)狀施工區(qū)域，選取電力管道入土點為道路左側(cè)K3+500處，出土點為K3+696處，平面長度196m;通信管道入土點為道路右側(cè)K3+525，出土點為K3+715，平面長度190m。

3.3鉆通設(shè)備選擇

新建電力管道26Φ150+8Φ200，孔道集束直徑1m;通信管道30Φ110，孔道集束直徑0.6m。工程處地質(zhì)主要為素填土層、砂質(zhì)粘性土層及粉質(zhì)黏土層。通過對鉆通工程機械型號調(diào)查，ZT-100型水平定向鉆機，最大扭矩28000N·m，最大推拉力500KN，入射角度0～20°，最大擴孔鉆頭1000mm，整機尺寸8500*2260*2550mm，能夠滿足跨河管道水平鉆機要求。

3.4水平定向鉆施工技術(shù)要點

3.4.1鉆機就位和調(diào)試

按施工布置圖及規(guī)范要求將鉆機及附屬配套設(shè)備固定在預(yù)定位置。鉆機鉆桿方向必須安裝在入土點與出土點的連線上，誤差不超30mm，鉆機入土角調(diào)整到設(shè)計要求。鉆機安裝后，進行試運轉(zhuǎn)，檢測各部位運行情況。

3.4.2鉆孔導(dǎo)向

導(dǎo)向孔鉆孔是施工的關(guān)鍵，它決定管道鋪設(shè)的位置準確性，其重要的施工環(huán)節(jié)是鉆孔軌跡的檢測和控制。導(dǎo)向孔鉆進在理想狀態(tài)下的軌跡為“斜直線段—曲線段—水平直線段—曲線段—斜直線段”組合。根據(jù)具體要求，確定出土角和入土角，確定管道埋深和各孔段的軌跡組成。

3.4.3配制泥漿

鉆進過程中泥漿是重要原材料，可作為沖洗液而使用，制備時選擇優(yōu)質(zhì)的膨潤土和添加劑，合理配比稱量材料并充分攪拌，形成泥漿后注入洞內(nèi)。性能良好的泥漿具備潤滑鉆機、減小回轉(zhuǎn)扭矩、冷卻鉆頭、緩解腐蝕等多重功能。

3.4.4擴孔

水平定向鉆在施工過程中，必須注重擴孔環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，擴孔質(zhì)量的好壞決定了后續(xù)管道敷設(shè)情況。鉆進并形成導(dǎo)孔后通過擴孔的方式可為后續(xù)拖拉PE管創(chuàng)造良好條件。拖拉管泥漿的選擇要滿足以下兩個條件：第一，泥漿應(yīng)具有較小的比重;第二，泥漿應(yīng)具有較高的黏度。泥漿處理劑和管孔潤滑劑能夠降低回拖阻力，充足的泥漿能夠保護和潤滑管壁。因此施工人員應(yīng)在PE管回拖前做好相應(yīng)檢查，PE管熔接合格后將其與回拖器牢牢連接在一起。

3.5.5回拖阻力

回拖啟動前施工人員全面檢查所有回拖系統(tǒng)，以最好的狀態(tài)啟動回拖。回拖啟動后施工人員應(yīng)盡量保證回拖的穩(wěn)定，無特殊情況一般不能停留。在長距離大管群施工中，重點關(guān)注如何減少回拖阻力，這是完成管群敷設(shè)工作的前提。在擴孔施工階段減少回拖阻力，要結(jié)合土質(zhì)情況，配置更加細膩的泥漿，嚴格控制鉆進速度，利用懸浮法、擠壓法等，讓成孔內(nèi)壁更加光滑，沒有過多的凹凸點，減少回拖摩擦力。

4.結(jié)語

水平定向鉆技術(shù)具有應(yīng)用范圍廣、穿越精度高、對環(huán)境干擾小、施工成本低等優(yōu)點。在該項目施工圖設(shè)計方案中未充分考慮現(xiàn)場施工條件、安全經(jīng)濟性的要求，以本案為例，通過對水平定向鉆施工技術(shù)及設(shè)備性能的充分了解分析，對設(shè)計方案進行優(yōu)化變更，實現(xiàn)了安全、經(jīng)濟、高效、優(yōu)質(zhì)的既定目標。

參考文獻

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[2]中國地址大學(xué)（武漢） 水平定向鉆法管道穿越工程技術(shù)規(guī)程CECS382：2014 中國計劃出版社2014

作者簡介：身份證號：320924198908215732

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