非開挖拉管技術在纜線敷設中的應用

石 靜，李明生，高 陽

（1.窯街煤電集團有限公司技術創新中心，甘肅 蘭州 730084；2.窯街煤電集團有限公司機動部，甘肅 蘭州 730084；3.窯街煤電集團有限公司三礦，甘肅 蘭州 730084）

1 非開挖拉管技術概況

非開挖拉管技術是一項非常成熟的非開挖技術，又稱為水平定向鉆技術，可在不開挖地表的情況下進行管道敷設，有效避免管線施工對路面的擾動、環境的污染，且施工成本較低，周期較短，綜合效益較高。

非開挖拉管技術主要是采用地下定位系統，通過導向、分級擴孔的方法，確保鉆機按預定的軌跡行成導向孔，從而達到準確鋪管的目的。鉆機就位后開始鉆進，首先是鉆一個導向孔，在鉆進的過程中，鉆頭是偏心的鉆頭，泥漿系統注入高壓水，高壓水往外噴射，在噴射的過程中調整鉆進的方向。導向孔施工完成后，卸掉導向鉆頭，根據管徑選擇對應規格的擴孔器進行安裝，最后拉管回拖。

導向孔按照設計的曲線鉆進，每鉆進一根鉆桿，導向員測量一次，利用導向頭內探頭盒發射的電磁波讀取鉆孔的深度、頂角、鉆具面向角等基本參數[2]。該技術主要包括導向孔的施工及擴孔拉管技術，其中最為關鍵的是導向孔的設計和施工，在導向孔設計和施工之前必須有現場詳細的地勘資料。

非開挖拉管技術施工的鉆具、儀器、設備主要有導向鉆具、鉆桿、反向擴孔器、鉆進液等。

2 應用案例

窯街煤電集團公司三礦新建1 座膏體充填站，用電負荷約3400 kW，雙回路電源均引自二平臺變電所，單回供電距離約2.5 km，其中二平臺變電所至綠錦環保公司院內選用絕緣導線敷設，綠錦環保公司至三礦膏體充填站選用交聯聚氯乙烯電纜敷設。電纜敷設時須穿過窯街鎮榮鑫大道，現有的榮鑫大道兩側均架設有10 kV 市政線路，不便于新增線路的敷設。同時為了美化市容市貌，當地政府要求新建道路優先選擇纜線入地，因此，膏體充填站電源進線只能采用暗敷設。

傳統的纜線暗敷設方式有直埋、排管、電纜溝、電纜隧道等，這些方法對于車流量較小的道路可以，而且最好采用分段開挖回填的方式，但遇到車流量大的道路這些施工方式就不能滿足要求了。若對榮鑫大道路面進行開挖，施工期間勢必導致周圍交通堵塞、破壞已有的基礎及道路設施、造成環境污染等一系列問題。

目前我國管線施工非開挖方式主要有頂管技術和水平定向鉆技術兩種。頂管技術需要在頂管的兩側各挖一個大坑，然后把機器放進坑里，邊鉆邊頂過去，一般適用于大管徑的管路敷設，這種技術工程量大、造價高、工期較長。

水平定向鉆技術一般不受管路埋深的影響，該技術適用于小數量、小管徑的管線施工，滿足當前的環保要求，因此在本項目電源進線施工中采用非開挖水平定向鉆技術施工。

經現場踏勘、調取榮鑫大道及三礦洗煤廠相關設計圖紙后，纜線所經過路徑未有其他管道和纜線，周圍地質及施工技術條件較好。本次非開挖拉管要求管路埋深≥1.2 m（凍土層以下），穿越直線距離約40 m。

2.1 定向鉆機的選用

結合現場的地形、已有地下管線、周圍地質條件、設計曲線、施工方案及施工組織設計等因素，確定鉆孔設備采用DDW-15T 型水平定向鉆機施工，該鉆機給進—回拖力為15 t。控向系統選用美國生產的F5控向儀。

2.2 拉管材質選擇

根據工程特點選擇MPP 電力電纜保護管[3]，MPP 管采用改性聚丙烯為主要原材料，具有抗高溫、抗壓、較好的電氣絕緣性、質輕光滑摩擦阻力小、可熱熔焊對接等特點。膏體充填站供電電源選用MYJV22-6/10 kV 3×95 mm2型交聯聚氯乙烯鎧裝電纜2根，選用外徑100 mm的Mpp管2根獨立穿管敷設。

2.3 定向施工

施工場地的布置。三礦洗煤廠圍墻側為定向鉆入土點、鉆機的安裝點和鉆具的堆放點，施工工作坑的規格尺寸為：2 m（長）×3 m（寬）×3 m（深）；綠錦環保公司圍墻側為鉆頭的出土點；出土角、入土角均為18°[4]。

鉆進液。鉆進液可冷卻、潤滑鉆頭，軟化地層，輔助破碎地層，調整鉆進方向，攜帶碎屑，穩定孔壁，回擴和回拉時潤滑管道。本次定向鉆采用膨潤土泥漿并添加少量聚合物作為鉆進液，是土和水的混合物。導向孔施工完成后，泥漿可穩定孔壁，便于回擴。

定向施工。本穿越工程的主要幾個工序：測量放線→工作坑開挖→定向鉆進導向孔施工→反向擴孔、成孔→牽引管線→回填→清場。施工工藝流程如圖1所示。

圖1 非開挖拉管技術施工工藝流程

鉆進時保持推力均勻，勻速前進，根據阻力大小判斷是否有硬物或土層的變化，以確定注水機給水壓力及給水量。當遇到堅硬物質不能正常鉆進時，記錄鉆桿長度，確定障礙物位置，重新改移鉆進路徑或者更換鉆頭。施工時使用的導向系統，使鉆機操作者可直接掌握孔內信息，可據此做出必要的軌跡調整。

施工注意事項。施工前應該仔細研究、調查清楚已有地下管線的情況；全面掌握周圍地質情況；鉆進速度不宜過快，應根據地層條件合理調定給進力；施工時，每次頂進尺度控制在0.5 m左右，曲線段施工時速度要慢；鉆桿內不得進雜物，以免堵塞鉆頭噴嘴；不允許使用彎曲和有傷的鉆桿；鉆桿的上、下接頭應對正，緩慢給進動力緩慢轉上扣，不得擰得過緊；拉管時，及時封堵管口，避免管內有積水。

2.4 存在的問題

施工中常見的問題是防沉降，本工程根據周圍圖紙及施工經驗，在拉管施工中，2 m 以下的較小管段基本上不會出現明顯的下降，故本項目施工中不考慮路面沉降的問題。

定向鉆井技術中，由于須避開常見的地下障礙物、河流等管道，管道鋪設的埋深遠遠大于正常排水管的埋深，局部深度甚至大于5 m。一旦管道有這樣的深度泄漏，挖掘和緊急修復就無法實施。有一種可行的方法是取消整個非開挖管道的新排水管，但會增加維修成本和難度。

管材接口制作不標準，影響工程整體施工質量。

3 效益分析

3.1 安全效益

非開挖拉管技術不開挖地面，可有效避免埋深溝槽開挖施工時的塌方問題，無需施工人員在地下管溝內施工，防止作業人員由于施工帶來的安全問題，是一種安全有效的施工技術。

3.2 經濟效益

非開挖拉管技術施工周期短，施工各類成本較低，本工程從設備進場到離場共計約5 h，施工效率高。由于本次直線穿越距離較短（約40 m），非開挖施工較開槽施工節省投資約1 萬元，但在長距離地下纜線敷設中經濟效益更突出，節省投資更明顯。

3.3 社會效益

非開挖施工時產生的噪音及振動很小，不擾民，避免了開挖時塵土飛揚、泥濘不堪的現象，不影響周邊環境及交通的正常通行，社會效益較明顯。