淺談定向鉆牽引管在海底管道中的應(yīng)用

林瑞潤(rùn)　翁曉波

【摘 要】本文以長(zhǎng)峙島至臨城跨海污水管道工程作為工程實(shí)例，分析定向鉆牽引管在短距離海底管道施工中的優(yōu)勢(shì)，供類似工程設(shè)計(jì)中參考。

【關(guān)鍵詞】定向鉆牽引管；海底管道

0.工程概況

長(zhǎng)峙島至臨城跨海污水管道工程排污管道設(shè)計(jì)規(guī)模3.46萬(wàn)m3/d，根據(jù)《城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（2001年），確定本工程屬Ⅳ類建設(shè)規(guī)模類別。工程起始接入點(diǎn)位于長(zhǎng)峙島東部居住區(qū)馬鞍村東側(cè)東環(huán)一路的排污管網(wǎng)，管道沿東北向穿越長(zhǎng)峙島標(biāo)準(zhǔn)海塘，從海底橫穿南水道和門口港水道，在臨城萬(wàn)丈塘標(biāo)準(zhǔn)海塘登陸，接入臨城污水管網(wǎng)。海底管線長(zhǎng)1588.85m。

1.工程地質(zhì)

a、根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001）》，工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度<0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.65s（軟弱場(chǎng)地），相應(yīng)地震基本烈度Ⅵ度。

b、海域地層

①層淤泥質(zhì)粘土灰色，飽和，流塑狀，干強(qiáng)度中等，韌性中等，高靈敏度，高壓縮性，輕微搖振反應(yīng)，頂部灰黃色浮泥，層厚4.40～15.00m；②層粘土灰黃、黃褐、青灰色，飽和，可塑狀，局部軟塑狀，干強(qiáng)度高，韌性好，具有較好的穩(wěn)定性，對(duì)管道施工較為有利，層厚1.80～10.60m；③層粘土藍(lán)灰色，飽和，可至硬塑狀，干強(qiáng)度較高，韌性好，對(duì)管道施工較為有利，層厚5.20～5.20m。

2.海底管道施工工藝比選

海底管道主要有開挖式敷管施工和定向鉆牽引管施工兩種施工工藝。

長(zhǎng)峙島至臨城跨海污水管道工程設(shè)計(jì)規(guī)模為3.46萬(wàn)m3/d，設(shè)計(jì)流量為0.4m3/s，工程海底管線長(zhǎng)1588.85m，根據(jù)有關(guān)規(guī)范、規(guī)程要求，參照類似工程經(jīng)驗(yàn)，排污管道的經(jīng)濟(jì)流速宜為1.2～2.4m/s，因此可選用單管dn710 和雙管dn500布置。根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，采用dn710PE管單管敷設(shè)時(shí)，由于管徑較大，宜用開挖式埋管敷設(shè)；采用dn500PE管雙管敷設(shè)時(shí)，通過經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、施工等綜合比較，宜用定向鉆牽引管施工。

2.1 dn500PE管雙管定向鉆牽引管施工方案

為避免大面積開挖，減少施工過程中對(duì)環(huán)境的影響，宜采用定向鉆牽引管施工。定向鉆牽引管入土點(diǎn)位置需平整出一塊20m×15m的空地作為鉆機(jī)場(chǎng)地，施工經(jīng)過導(dǎo)向鉆進(jìn)、預(yù)擴(kuò)孔、回拉鋪管及管道接頭等工序，完成管道敷設(shè)施工。根據(jù)已建類似工程經(jīng)驗(yàn)，如"臨城新區(qū)至小干污水廠排污管道工程"跨海段采用PE100dn630SDR13.6定向鉆牽引管施工，牽引長(zhǎng)度約600m，由于管道管徑較大，管道在回拖過程中，所受的回拖力較大，出現(xiàn)管道拉裂情況，給施工造成很大的困難。根據(jù)定向鉆穿越施工設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算和已建類似工程情況，若采用PE100dn710SDR11管定向鉆牽引穿越海底段，以目前的施工技術(shù)和設(shè)備很難完成長(zhǎng)度750m以上的管道牽引。因此，本次設(shè)計(jì)定向鉆牽引管管徑采用PE100dn500SDR11管。

長(zhǎng)峙島～臨城海底管線長(zhǎng)為1588.85m，定向鉆牽引管不能一次性穿越海底，須采取分段施工，自長(zhǎng)峙島和臨城相向頂進(jìn)，在蛇山島北面草灘上進(jìn)行管道對(duì)接，完成海底管道敷設(shè)。長(zhǎng)峙島和臨城海底管道定向鉆牽引管入土點(diǎn)分別位于長(zhǎng)峙島馬鞍村鹽田邊上和臨城萬(wàn)丈塘內(nèi)側(cè)，出土點(diǎn)位于蛇山島北面草灘。長(zhǎng)峙島～蛇山海底管道長(zhǎng)2×775.96m，蛇山～臨城海底管道長(zhǎng)2×762.89m，蛇山島高灘對(duì)接段長(zhǎng)2×50m。

海底排污管道定向鉆牽引管工程土建施工方案投資為1328.41萬(wàn)元。

2.2 dn710PE管單管開挖式敷管施工方案

長(zhǎng)峙島～臨城海底管道全程采用PE100dn710SDR17開挖式埋管敷設(shè)，破塘兩處，分別為長(zhǎng)峙島海塘和臨城萬(wàn)丈塘。

海底開挖式敷管按先開挖、后敷管、再回填的順序施工?；坶_挖深度和底寬需滿足埋管要求，開挖邊坡為涂面自然坍塌形成，開挖泥土運(yùn)至指定的傾倒區(qū)進(jìn)行傾倒。PE管敷設(shè)時(shí)先在船上進(jìn)行熱熔連接，安裝好配重塊后注水沉放至基槽，沉管完成后進(jìn)行回填。管頂覆土厚度不小于2.5m。

海底排污管道需進(jìn)行配重設(shè)計(jì)，每延米長(zhǎng)度管道配重塊重量按下式計(jì)算。

F=

式中：F—抗浮安全系數(shù)，取1.2；

ΣG抗—管道、水體及配重塊抗浮作用力之和（kg）；

ΣG抗—管道及配重塊浮托力之和（kg）。

海水容重取10.3kN/m3，沉管時(shí)管道中考慮充有50%管道斷面面積的水。經(jīng)計(jì)算，海底和養(yǎng)殖塘段排污管道沿線布置鑄鐵配重塊，每對(duì)鑄鐵配重塊165kg，間距1.0m，共需鑄鐵配重塊1590對(duì)，總重262t。

海底管道開挖式敷管施工方案工程土建投資1230.43萬(wàn)元。

2.3綜合比選

上述兩種施工方法在海底管道施工中均采用比較普遍，施工技術(shù)均較成熟。投資方面，開挖式敷管方案較定向鉆頂管方案土建投資節(jié)省97.98萬(wàn)元；施工方面，定向鉆頂管施工較開挖式敷管施工進(jìn)度快，干擾小，對(duì)周邊環(huán)境影響小。

本工程海底管道兩處登陸點(diǎn)都建有海塘，管道需穿越海塘。管道穿越南水道和門口港，小型船只泊錨較多。為避免管槽海底施工開挖對(duì)周邊構(gòu)筑物、養(yǎng)殖產(chǎn)生不利影響，避免破塘施工，以降低政策處理難度，保護(hù)管道免受停泊船只拋錨影響，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，推薦穿越海底污水管道采用定向鉆牽引管敷設(shè)的施工工藝，以確保管頂埋深，保護(hù)污水管道安全。

定向鉆牽引管和開挖式敷管施工方案優(yōu)缺點(diǎn)比較表

a、運(yùn)用條件：定向鉆牽引管適用于穿越海塘（基礎(chǔ)采用爆炸擠淤置換法和樁基處理除外）和短距離的海底管道，開挖式敷管施工適用于水深25 m以上的海底施工。

b、施工條件：定向鉆牽引管入土側(cè)一般位于海塘內(nèi)側(cè)，海上風(fēng)浪不影響管道施工，開挖式敷管施工受海上天氣影響較大。

c、施工工期：定向鉆牽引管施工工期較快，而開挖式敷管施工工期較長(zhǎng)，受臺(tái)風(fēng)天氣，還需棄管后進(jìn)港避風(fēng)。

3.結(jié)論

長(zhǎng)峙島至臨城跨海污水管道工程采用定向鉆牽引管施工具有投資省、施工進(jìn)度快，施工安全等優(yōu)點(diǎn)，故本工程海底施工采用定向鉆牽引管施工方案。

【參考文獻(xiàn)】

[1]水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范（試行）2001.

[2]城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn).

[3]室外排水設(shè)計(jì)規(guī)劃（2011年版GB50014-2006）.

[4]城市排水工程規(guī)劃規(guī)范（GB50318-2000）.