市政供水管道施工中水平定向鉆進技術的應用

汪時雷

城市化進程的加快，為社會經濟的全面發展注入了活力。市政供水管道工程作為現代城市建設的基礎設施之一，市政供水管道鉆進技術水平也得到了顯著提升。水平定向鉆進技術作為市政供水管道施工中常用的施工技術之一，該施工技術的有效應用，促進了市政供水管道工程施工質量和效率的有效提升。由于水平定向鉆進技術的應用最大限度地滿足了城市市政供水管道非開挖段施工提出的技術要求，所以，加強水平定向鉆進技術在市政供水管道施工中應用研究的力度，對于我國城市市政供水管道施工質量和效率的提升有著極大的促進作用。文章簡單闡述了市政供水管道施工中水平定向鉆進技術的應用。

社會經濟高速發展的同時，人們對城市生態環境的重視程度也隨之越來越高。為了有效減少城市市政供水管網施工對地面環境、交通等各方面產生的影響，各個城市都根據自身建設發展的實際情況，加大了非明挖式水平定向鉆進技術在市政供水管網施工中應用的力度。隨著水平定向鉆進施工管道管徑的不斷增大，施工企業的穿越跨度能力也隨之提高。所以，施工企業在市政供水管道施工中采用水平定向鉆施工技術時，應當切實做好施工質量評估的相關工作，確保市政供水管道工程施工的安全順利進行。

一、水平定向鉆進技術優勢分析

1. 傳統方式出現的問題

傳統的市政供水管道鋪設施工過程中一旦遇到河流，施工企業采取的大開挖施工方式，不僅要破壞河堤，而且還要做好河堤的引流工作，而這無疑增加了開挖工程的工程量與施工難度，增加了市政供水管道的建設成本。第二，施工企業在進行新建公路市政供水管道的鋪設施工時，針對新修建公路進行的挖掘施工，降低了公路工程的整體質量，縮短了公路使用壽命，嚴重的還會因為引發交通堵塞的情況，造成不必要損失和巨大的資源浪費。第三，市政供水管道鋪設施工過程中，如果遇到跨度較大、埋深較深的障礙物時必然會因為市政供水管道出現埋深不足的情況，增加市政供水管道鋪設施工安全隱患的發生率。

2. 水平定向鉆進技術優勢

（1）水平定向鉆進技術在市政供水管道施工中的有效應用，降低了市政供水管道施工對周邊交通、綠地植被以及居民正常生活產生的影響，徹底解決了傳統開挖式市政排水管道施工技術存在的不足之處，提高了市政供水管道工程施工的質量和效率。

（2）現代化穿越設備具有的穿越精度高的特點，不但有助于施工人員合理調節供水管道敷設方向和埋深，同時有效避開了地面障礙物對市政供水管道施工產生的影響。

（3）由于城市市政供水管道的鋪設深度大多在3m以下，如果排水管道需要通過河流時，則埋深一般為9～18m，所以，施工企業在市政供水管道施工過程中，采用先進的水平式定向器施工，不僅降低了供水管道施工對周邊環境產生的影響，同時起到了保護施工區域地形的作用，滿足了政府部門提出的環境保護與治理要求。

（4）水平定向鉆進施工技術作為一項對施工現場要求低且施工進度較快的施工技術，該施工技術在城市市政供水管道工程施工中的應用，提高了城市市政工程建設施工的效率。

二、市政供水管道施工中水平定向鉆進技術的應用

1. 工程概況

某地區在江水置換工程施工過程中，為了最大限度地滿足該地區各個鄉鎮的供水需求，政府部門在設計工程施工方案時，明確提出了項目施工必須在不破壞現有路面、不影響道路交通與周邊居民、企業正常生活生產的前提下施工。相關部門經過全方位勘探后，最終選擇了水平定向鉆技術開展穿越牽引施工，按照設計要求，采取了將dn630PE給水管道，布設于規劃道路一側綠化帶下方的施工方式，一次性完成430m的管線穿越施工。

2. 工程地質及地下管線情況

由于該市政供水管道項目施工現場在河流周邊，且施工現場的土質主要以淤泥質粘土、粉質粘土等為主。再加上此類土層在施工過程中，普遍存在著管道導向角度調整難度較大、回拖管阻力大、洗擴孔成孔率較低以及沿線路段冒漿等問題，所以，施工企業在供水管道施工過程中經常進行焊接作業，增加了供水管道回拖的風險，對市政供水管道工程施工的進度和質量產生了極大的影響。針對這一情況，施工企業在供水管道施工開始前，按照施工現場實際情況，采取了理論計算與施工經驗相結合的方式，選擇使用了ZT-450型非開挖鉆機設備和高品質膨潤土、添加劑等作為該供水管道工程施工的材料。

3. 施工準備

該市政供水管道施工開始前，施工企業應該按照工程設計要求做好施工技術、施工材料、施工人員等各方面的準備工作。為了保證市政供水管道工程施工的安全順利進行，施工企業在施工技術準備階段，必須充分重視以下幾方面的問題：（1）做好交接樁協調的相關工作，及時開展施工現場布點與護點的復核工作，為后續供水管道施工做好技術準備工作。（2）做好供水管道施工現場沿線地下管線情況排查工作。

施工材料的準備工作，則應該從以下幾方面著手：

首先，嚴格按照市政供水管道工程施工進度方案，制定供水管道工程施工材料、設備清單，確保工程施工開始前，所有施工材料、設備到達施工現場。

其次，及時與施工方案設計單位進行施工技術交底工作，針對工程施工過程中消耗量較大的施工材料，必須采取預先購買的方式進行采購，避免因為市政供水管道工程施工期間出現施工材料短缺的情況，影響工程整體施工進度。

最后，定期開展水平定向鉆進保養和檢修的相關工作，做好設備保養檢修記錄工作，保證機械設備在工程施工期間保持正常運行狀態。

此外，施工企業在工程施工準備階段，必須嚴格按照施工現場的實際情況，組織水平定向鉆進操作人員參加針對性培訓活動，要求操作人員熟練掌握安全操作技術與應急處理技術，保證供水管道工程施工的安全規范進行。

4. 定向鉆穿越施工

（1）泥漿制備。泥漿是非開挖市政供水管道工程施工中重要的施工材料之一，泥漿材料在供水管道施工中主要起到了保護孔壁、排除鉆屑、確保地層壓力保持平衡狀態的作用。施工企業在制備泥漿時，應該根據施工現場的實際情況，采取就地取水的方式，將水收集到集水罐車中，然后采用沉淀技術確保經過沉淀的水質達到泥漿使用標準和要求。為了達到有效提升泥漿性能的目的，施工企業必須為膨潤土留下足夠的水化時間，并在保證膨潤土使用量不變的前提下，通過增加泥漿存儲數量的方式，為市政供水管道工程施工提供充足的泥漿。

（2）水平定向鉆導向孔的準確定位。導向孔定位與軌跡設計是影響水平定向鉆進技術應用效果的關鍵因素。施工企業在設計導向孔時，必須嚴格以市政供水管道工程的設計圖紙、施工現場以及管道工程施工技術等參數為依據，才能確保導向孔設計方案的科學性、合理性與精確性。施工人員在確定導向孔軌跡時，應該根據市政供水管道工程施工的特點和要求，做好施工現場資料的搜集、數據記錄以及管線鋪設等工作，為后續市政供水管道工程施工的順利進行提供數據依據。

（3）導向孔鉆進。通過對該工程設計方案的分析，該市政供水管道工程應該使用鉆頭大于鉆桿外徑尺寸4cm的矛式鉆頭，然后通過在鉆頭上的陀螺儀實時監控鉆頭的導向軌跡，確保鉆進施工作業的順利進行。鉆進施工過程中，操作人員應該按照導向裝置傳回的鉆頭位置與鉆進線路等數據，及時調整鉆頭鉆進方向，然后通過對鉆頭鉆進阻力參數的分析，判斷地層內部是否存在硬物或土層存在變化，以便于動態調整泥漿壓力與泥漿供應量，才能達到在孔壁周邊形成有效保護層的目的。

（4）分級擴孔。由于市政供水管道工程的鉆孔直徑是以管徑的1.45倍確定的，所以，施工企業采取了7級擴孔施工方案，采用了φ450mm、φ600mm、φ750mm、φ900mm等不同規格的巖石擴孔器開展擴孔作業。導向孔施工結束后，根據施工要求，按照由大到小的順序更換擴孔器開展擴孔回拉作業。擴孔回拉過程中，操作人員應該采取有效措施控制泥漿泵向孔壁內補充泥漿液，才能在確?？妆诒砻婵焖傩纬赡酀{保護層的基礎上，穩固和潤滑孔壁圍巖。

（5）清孔。擴孔作業完成后，施工人員應該先向孔內持續注入新鮮泥漿，然后再使用清孔器，將滯留在孔內的鉆屑帶出，經過多次清孔后，確定泥漿內鉆屑不明顯即可停止清孔。

（6）管道回拖。經過預擴孔處理后，施工人員應該在確認管孔直徑達到管線敷設回拖要求后，按照施工設計方案的要求，依次連接鉆桿、擴孔器、回拖旋轉活節，最后再從出土點位置緩緩將管線回拖至入土點即可。為了保證管線回拖過程中管線與擴孔工具之間有效連接在一起，施工人員應該借助鉆機轉盤帶動鉆桿旋轉后退，直至管線回拖作業順利完成為止。由于經過擴孔后的管孔內充滿了泥漿，所以，管線在管孔內實際上是懸浮于泥漿中，因為受到泥漿潤滑作業的影響，減小了管線回拖的阻力，起到了保護管壁的作用。

5. 周邊環境保護措施

（1）有效控制擴孔過程中產生的回拉力與扭矩，確保兩者保持一定比例。

（2）嚴格按照施工現場地質條件與管徑大小強化管線回拖力。

（3）設定科學合理的擴孔超量數據。

（4）根據施工現場的地質情況以及各個階段的泥漿要求，制定動態化泥漿配合比管控方案。

（5）通過對建筑物與地面沉降監測數據反饋結果，優化市政供水管道施工方案。

（6）加大導向孔鉆進、回擴孔以及管道回拖作業過程中，穿越軌跡100m范圍內泥漿滲漏情況的監測工作力度，通過對突入泥漿返出量確定是否存在漏漿情況，一旦發現漏漿情況或返漿異常現象，必須立即停止鉆井檢查，直至滲漏問題解決為止。

6. 施工效果評價

（1）施工人員在進行水平定向鉆擴孔作業時，必須采取有效措施將回拉力與扭矩比例控制在允許的范圍內，才能保證擴孔作業的平穩進行，避免因為擴孔作業期間，周圍土體出現大幅度隆起變形的情況，破壞上部市政供水管道上部建筑物。

（2）穿越施工期間施工現場產生的噪聲對施工現場周邊居民正常生活產生了極大的影響。為了有效降低施工噪聲，施工企業應該采取在施工現場設置噪聲監測點的方式，按照監測數據，將白天施工噪聲控制在50dB以內，夜間施工噪聲控制在40dB以內，最大限度地降低施工現場產生的噪聲對人們正常生活、工作產生的影響。

（3）由于水平定向鉆具有施工精度高、操作簡單且穿越距離長的特點，所以施工企業在市政供水管道工程施工過程中，合理應用水平定向鉆施工技術，通過對鉆進方向和埋深的有效調整，不僅保證了管線鋪設的安全順利進行，而且提高了市政供水管道工程的施工進度和質量控制效果，減少了市政供水管道工程的設備、人員、材料投入，降低了市政供水觀察管道的整體施工成本。

三、結語

總之，市政供水管道工程施工中水平定向鉆井技術的應用，不但有效縮短了市政供水施工工期，降低了工程施工對周邊環境產生的影響，提高了市政供水工程的社會效益。所以，加強市政供水工程施工中水平定向鉆井施工技術應用研究的力度，對于我國市政供水管道工程建設事業的發展有著積極的促進作用。施工企業在市政供水管道工程施工過程中，應該根據施工現場的實際情況，合理采用水平定向鉆井施工技術，加大施工現場管理工作的力度，確保市政供水管道工程施工的安全順利進行。