牽引管道施工技術(shù)探析

王勝文

摘 要：本文主要介紹牽引管道施工工藝和在杭州市機(jī)場路（同協(xié)路-筧橋機(jī)場段）施工中碰到問題時的處理方法，或者說施工中應(yīng)該引起重視的一些問題。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)向孔施工；成孔、擴(kuò)孔；牽引管道

概 況

杭州市機(jī)場路（同協(xié)路—筧橋機(jī)場段）D600污水管位于道路中心線，埋深較大，采用牽引管施工，牽引檢查井采用沉井，沉井采用C25鋼筋混凝土井，開孔D900。管材采用PE實壁管，環(huán)剛度≥12kN/m2。D600污水管平均埋深7m左右，該土層屬于粉砂土層，滲透系數(shù)為K=1～3×10-3，本工程先施工沉井，沉井采用降水干挖下沉法；其次進(jìn)行導(dǎo)向孔施工，導(dǎo)向孔成孔采用水平導(dǎo)向鉆進(jìn)法施工；最后牽引管道。

1 介紹水平導(dǎo)向鉆進(jìn)法的的施工工藝

（1）水平導(dǎo)向鉆進(jìn)法是一種無需挖掘工作井，就能夠快速鋪設(shè)地下管線的鉆進(jìn)方法。它的主要特點是根據(jù)預(yù)先設(shè)計的鋪管線路，驅(qū)動裝有鍥形鉆頭的鉆桿從地面鉆入，再按照預(yù)定的方向抵達(dá)目的地，然后卸下鉆頭換裝適當(dāng)尺寸和特殊類型的回程擴(kuò)孔器，使之能夠在拉回鉆桿的同時水平鉆孔擴(kuò)大至所需直徑。并將需要鋪設(shè)的管線同時返程牽回至鉆孔入口處以保證新的鋪設(shè)管線不會由于空間不足或鉆榍磨擦而受到損壞。

（2）鉆機(jī)運(yùn)到現(xiàn)場必須先錨固穩(wěn)定，鉆機(jī)如果錨固不穩(wěn)，將會發(fā)生功率損失或者功率作用在機(jī)器身上，造成機(jī)器和人的傷害。鉆機(jī)是依靠地錨座和后支承與地基固定的，安放鉆機(jī)前應(yīng)先平整場地，根據(jù)預(yù)先設(shè)計的的鉆機(jī)傾斜角度進(jìn)行調(diào)整，依靠鉆機(jī)動力將錨桿打入土中，使后支承和前底座錨與地層固結(jié)穩(wěn)定。

（3）鉆頭位置監(jiān)測：鉆機(jī)隨機(jī)配有一手提式地表導(dǎo)航儀，用以確定鉆頭在地底的位置，監(jiān)測鉆頭是否偏離設(shè)計軌跡。在造斜段，鉆頭每鉆進(jìn)10cm應(yīng)測一次鉆頭的位置，在平鋪段每隔20cm應(yīng)監(jiān)測一次。

2 牽引施工的工藝流程

施工準(zhǔn)備→沉井施工→打?qū)蚩住鷶U(kuò)孔、成孔→牽引管道→驗收→清場。

2.1 準(zhǔn)備工作

（1）作好前期調(diào)查和方位定位：查明周邊現(xiàn)狀已建管線，采用必要措施進(jìn)行保護(hù)，以免產(chǎn)生破壞；根據(jù)施工圖紙，進(jìn)行測量放樣。并根據(jù)施工范圍的地質(zhì)情況、埋深、管徑確定管材和一次牽引的管道長度，并設(shè)計好鉆桿軌跡。

（2）鉆桿軌跡設(shè)計：根據(jù)地下管線布置圖設(shè)計鉆桿的鉆進(jìn)軌跡。軌跡包括兩個部分，造斜段和鋪設(shè)段。因為該段管為重力流截污管，必須按設(shè)計流水標(biāo)高埋設(shè)，埋深按照設(shè)計提供的流水標(biāo)高確定。

2.2 沉井施工

（1）沉井尺寸為4.1×4.6m，沉井刃腳高1.6m，井深約為6.58～7.72m，其中鋼筋混凝土井室深約5.4m，其余部分為磚砌井筒。沉井施工時，在基坑四周需要設(shè)置必要的安全維護(hù)措施，確保施工安全順利地進(jìn)行。沉井井室和底板混凝土澆搗完成，在混凝土強(qiáng)度滿足下沉要求且沉井周邊降水到位后開始下沉。

（2）杭州市機(jī)場路地下水含量豐富，沉井挖土下沉過程中，采用了多種降水措施，降水效果很不理想。沉井挖土下沉至原地面以下4米左右時，人工挖土無法進(jìn)行，沉井下沉受阻。后召開了多次專家論證會議，會議定為沉井四周采用密排水泥旋噴樁止水方案。通過采用密排水泥旋噴樁止水等多種技術(shù)措施后，才完成沉井下沉工作。

2.3 打?qū)蚩?/p>

（1）首先將探測棒插入導(dǎo)向頭內(nèi)，導(dǎo)向頭后端與鋼管連接，然后用頂管機(jī)給鋼管施加壓力，推進(jìn)導(dǎo)向頭，將導(dǎo)向頭打入地下；導(dǎo)向儀可隨時接收導(dǎo)向頭的方位與深度，頂管機(jī)可根據(jù)此信息及時旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向頭，使導(dǎo)向頭隨時改變深度和方向，在地下形成一條直徑為100mm的圓孔通道，孔道中心線即為所需敷設(shè)管道的中心線。

（2）導(dǎo)向孔施工前應(yīng)對導(dǎo)向儀進(jìn)行標(biāo)定或復(fù)檢，以保證探頭精度。

（3）準(zhǔn)確測量已建井開口位置，施工時及時進(jìn)行核算。

（4）精確調(diào)整鉆機(jī)的位置和角度，以保證入孔位置。

（5）導(dǎo)向孔每3m測一次深度，如發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)及時調(diào)整（使用鉆頭來回鉆進(jìn)及增加鉆頭的扭矩），必要時應(yīng)增加測量次數(shù)以確保導(dǎo)向孔偏差在設(shè)計范圍內(nèi)。

（6）本工程導(dǎo)向孔施工的難點。可能是受旋噴樁施工影響，導(dǎo)向孔施工到離沉井水平距離5m左右時，導(dǎo)向儀接收不到導(dǎo)向頭的信號。在這5m范圍內(nèi)，導(dǎo)向頭推進(jìn)速度應(yīng)放慢，盡可能減少成孔孔道中心線的偏差，待導(dǎo)向頭推進(jìn)到第一個沉井內(nèi)時應(yīng)對導(dǎo)向頭的位置進(jìn)行測量核驗。如果發(fā)現(xiàn)鉆頭偏離軌道，應(yīng)回拖鉆桿，通過調(diào)整鉆頭斜面的方向，進(jìn)行糾偏。但糾偏不能太急，因為鉆桿畢竟具有一定的剛度。應(yīng)該在幾根鉆桿內(nèi)完成糾偏，不能在一根鉆桿內(nèi)完成糾偏，同時也要注意不要糾偏過度。如果一次糾偏不能到位，應(yīng)通過多次糾偏直至孔道中心線與沉井開孔中心線基本一致。因為鉆頭偏離軌道會嚴(yán)重影響擴(kuò)孔、成孔的質(zhì)量和速度。

2.4 擴(kuò)孔、成孔

（1）在孔洞形成后，將導(dǎo)向頭卸下，裝上一鉆頭，鉆頭孔徑比孔洞大1.5倍，然后將鉆頭往回拖拉至初始位置（即出口工作坑），鉆進(jìn)工作完成，但是孔徑還沒有達(dá)到管道鋪設(shè)要求。本工程擬多次擴(kuò)徑，第一次擴(kuò)孔為300mm，第二次擴(kuò)孔為400mm，如此類推，擴(kuò)孔到900mm（或符合回拖管道要求孔徑）。具體操作為：卸下鉆頭，在鉆桿尾端連接孔徑300mm的回擴(kuò)頭，回擴(kuò)頭后面再連接鉆桿，開動鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)、回拉擴(kuò)頭進(jìn)行擴(kuò)徑?；乩^程中必須不斷加接鉆桿，始終保持鉆桿不能沒入孔洞。擴(kuò)頭回拉到達(dá)接駁坑，在接駁坑卸下300mm的回擴(kuò)頭，再在出口工作坑的鉆桿尾端接上400mm的回擴(kuò)頭，如此擴(kuò)孔到900mm。

（2）為了防止塌孔，在注射的水中加入外加劑，該外加劑有固化洞壁、潤滑鉆桿等作用。在粉砂且含水量大的土層極容易塌孔，鉆桿回拉擴(kuò)徑的過程中，必須通過鉆桿注入膨潤土漿，以減少摩擦，降低回轉(zhuǎn)扭矩和回拉阻力，同時膨潤土漿還有固壁防止孔洞塌土、冷卻鉆頭的作用。更重要的是通過旋轉(zhuǎn)回擴(kuò)頭切削下來的泥土，會溶融在膨潤土漿里，形成泥漿，流到出口工作坑的集漿坑里。集漿坑里放設(shè)泥漿泵，把泥漿抽到泥漿池。

（3）在粉砂土層對膨潤土漿要求特別高，泥漿比重和粘度應(yīng)定期檢測，確保泥漿護(hù)壁的效果，否則極容易引起塌孔。

2.5 牽引管道

（1）擴(kuò)孔成功到900mm后，可以進(jìn)行回拖管道工序。在回拖前要進(jìn)行管線連接的工序，用熱熔法將PE實壁管連接成與成孔長度相當(dāng)?shù)墓艿?，將管材兩端封閉。準(zhǔn)備好后，將管道與連接在鉆桿上的擴(kuò)孔器相連，回拉將整條已經(jīng)連接好的管道牽引進(jìn)已形成的孔洞內(nèi)，即完成整個埋管工序。

（2）牽引管道的施工難點與處理對策。在杭州市機(jī)場路（同協(xié)路-筧橋機(jī)場）工程中，回拉拖管一次成功率幾乎為零，每一段拖管基本都要三到四次拖管才能成功。施工期間，從全國各地相繼邀請了七、八家專業(yè)隊伍進(jìn)場施工，大部分施工隊伍都因為本工程的施工難度和自身技術(shù)等原因而離場。只有三家綜合技術(shù)素質(zhì)較高的專業(yè)隊伍堅持到拖管結(jié)束。

牽引管道過程中，本工程承包商、專業(yè)分包隊伍的技術(shù)管理人員與監(jiān)理對拖管成功率低的原因進(jìn)行了多次分析與總結(jié)，主要施工難點與處理對策如下兩點：

①受本工程地質(zhì)條件影響，鉆孔與擴(kuò)孔工作困難，擴(kuò)孔形成的孔洞質(zhì)量不高，拖管磨擦系數(shù)增大。那么，牽引管道的成功率相應(yīng)降低，處理對策是增大牽引鉆機(jī)的鉆進(jìn)動力；

②在粉砂且地下水滲透系數(shù)大的土層，孔洞泥漿護(hù)壁困難大，孔洞塌土（甚至塌陷）的概率大。如拖管時碰到塌孔，就需要重復(fù)清孔和掃孔，增加拖管次數(shù)。

（3）牽引管道施工完成后，應(yīng)采用微膨脹劑的混凝土封堵沉井孔洞，沉井孔洞兩側(cè)采用雙葉注漿進(jìn)行土體加固，防止沉井滲漏而造成路面塌陷?；炷练舛鲁辆锥丛诔鞘型ㄜ嚨缆犯脑焯貏e需要引起重視，否則極有可能造成車輛通行困難，對驗收后的道路養(yǎng)護(hù)也有很大的安全隱患。

3 結(jié)束語

牽引管道一般適應(yīng)D500以下管道不開槽施工，大口徑管道不開槽施工一般采用頂管施工。