丹灶工業(yè)大道燃?xì)夤こ趟蕉ㄏ蜚@施工案例分析

佛山市南海燃?xì)獍l(fā)展有限公司　李　攀

丹灶工業(yè)大道燃?xì)夤こ趟蕉ㄏ蜚@施工案例分析

佛山市南海燃?xì)獍l(fā)展有限公司李攀

以丹灶工業(yè)大道燃?xì)夤こ虨槔治隽嗽诔菂^(qū)內(nèi)進(jìn)行水平定向鉆施工時(shí)，為減少對(duì)周邊交通和環(huán)境的影響，經(jīng)過方案的比選合理解決預(yù)拖管道的臨時(shí)擺放問題。

燃?xì)夤こ淌┕に蕉ㄏ蜚@管道擺放

丹灶工業(yè)大道燃?xì)庵鞲晒芄こ?樵丹路至和豐明苑段)全長360 m，設(shè)計(jì)管徑為PE100 D225×20.5，經(jīng)現(xiàn)場勘查，燃?xì)庖?guī)劃管位位于丹灶工業(yè)大道北側(cè)輔道下，沿線有電塔基礎(chǔ)、通信、供水、電力等現(xiàn)狀管線，丹灶工業(yè)大道道路屬于城區(qū)道路，交通繁忙，臨街有店鋪。本工程在施工方案的選擇上采用水平定向鉆的方式進(jìn)行管道敷設(shè)，這樣可以減少施工過程中對(duì)周邊的影響。

1　工程難點(diǎn)

選用水平定向鉆穿越，最大的難題在于PE100 D225×20.5燃?xì)夤艿涝阢@孔外預(yù)制、擺放的問題。在下圖方案1中可看到，出土點(diǎn)西側(cè)為樵丹路，該道路為省道，為城市主干道，預(yù)回拖管道若臨時(shí)設(shè)置在該側(cè)，勢(shì)必對(duì)交通造成極大影響，因此，預(yù)回拖管道只能臨時(shí)設(shè)置于鉆進(jìn)軌跡的另外一端，即在方案1圖上所示的入土點(diǎn)以東位置，經(jīng)現(xiàn)場勘測(cè)，臨時(shí)設(shè)置預(yù)回拖管道有兩種方案可供選擇：

方案1：預(yù)拖燃?xì)夤艿姥氐ぴ罟I(yè)大道直線擺放，見圖1(濃黑色線)。

方案2 ：預(yù)拖燃?xì)夤艿老妊氐ぴ罟I(yè)大道直線擺放50 m管道，然后朝北拐進(jìn)和豐明苑小區(qū)右側(cè)路擺放余下310 m管道，見圖2(濃黑色線)。

圖1　方案1預(yù)拖燃?xì)夤艿罃[放位置

圖2　方案2預(yù)拖燃?xì)夤艿罃[放位置

2　方案說明

方案1：預(yù)回拖管道沿丹灶工業(yè)大道呈直線臨時(shí)設(shè)置，鉆機(jī)回拖阻力小，但沿路有富民一街主路口、兩個(gè)小區(qū)入口、眾多店鋪和居民樓，預(yù)制管線過程中需封閉路口，對(duì)周邊居民出行、交通及店鋪經(jīng)營影響較大，不但要到行政執(zhí)法、交警等部門辦理封路手續(xù)，還需征得沿路居民、店鋪的同意。

方案2：預(yù)回拖管道在Z2點(diǎn)北向彎曲后沿小區(qū)東側(cè)路設(shè)置，無需再辦理其他手續(xù)，管道成接近90°角拐彎，需確保滿足管道曲率半徑要求，拖動(dòng)力會(huì)加大，管道拐彎位經(jīng)過和豐明苑小區(qū)建筑墻角，拐彎區(qū)域必須設(shè)立支撐，以免管道在回拖過程中于建筑墻面產(chǎn)生摩擦而損壞管道，同時(shí)應(yīng)保證支撐的穩(wěn)固和支撐面平滑，防止管道在回拖過程中產(chǎn)生變形甚至折斷，該方案存在一定風(fēng)險(xiǎn)，必須采取更有效的措施確保管道在回拖過程中不受損，回拖助力滿足要求。

3　方案選擇

兩個(gè)方案各有利弊，方案1為常規(guī)做法，技術(shù)層面風(fēng)險(xiǎn)小，主要在于協(xié)調(diào)周邊居民以及交警、執(zhí)法等部門，由于該方案在實(shí)施過程中存在諸多不確定的因素，如涉及幾個(gè)居民小區(qū)入口，約3 000戶居民的在施工期間的出行問題，很難確保沒人出來阻攔，其中位于富民一街路口的停車場(丹灶某資產(chǎn)公司)，堅(jiān)決抵制管道從其門口經(jīng)過而影響其車輛停放；加之本工程工期較緊，行政審批手續(xù)的辦理時(shí)間較長，鑒于此，最終選擇了方案2，為規(guī)避潛在風(fēng)險(xiǎn)，需通過有效措施減小拖動(dòng)阻力，設(shè)置好拐點(diǎn)位的支撐，并做好管道保護(hù)。經(jīng)過多次現(xiàn)場勘察，并組織相關(guān)專家論證，最終采取如下施工措施：

(1)施工單位準(zhǔn)備足夠多的滾筒式支架，并在拐彎位置建筑東南角處磊疊若干沙袋已避免管道與建筑墻角直接接觸而被劃傷或彎折；

(2)于拐點(diǎn)位增設(shè)一臺(tái)帶呢絨繩索的挖掘機(jī)，用繩索吊起管道，水平定向鉆機(jī)在回拖過程中，挖掘機(jī)保持同速輔助牽引預(yù)制燃?xì)夤芫€，挖掘機(jī)每牽引前進(jìn)3 m(約一條鉆桿的長度)，又回到初始位重復(fù)該操作，該措施不但減輕了管道回拖阻力，有效避免了拐點(diǎn)位管道因受力與東南角墻體接觸而產(chǎn)生受折或變形的情況發(fā)生，而且在實(shí)施過程一也可對(duì)管道的彎曲半徑進(jìn)行有效控制，是此方案能得以順利實(shí)施的最為關(guān)鍵的有效措施；

(3)拐點(diǎn)位重點(diǎn)監(jiān)控，設(shè)專人值守，根據(jù)《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》(CJJ 63—2008)第6.1.3規(guī)定，聚乙烯管道允許彎曲半徑不應(yīng)小于25倍公稱直徑，即25×0.225=5.625 m，經(jīng)測(cè)量，拐彎處的位置空間滿足要求；

(4)受力分析：在拉管過程中，鉆機(jī)需要克服的阻力包括以下幾個(gè)部分：孔內(nèi)管道與地層之間的摩擦力、孔外管道與地面的摩擦力、鉆孔內(nèi)流體吸力、變形彎曲作用力?？淄夤艿滥Σ亮Φ扔诠艿雷灾爻艘阅Σ料禂?shù)(0.3)，經(jīng)下式計(jì)算：

式中：f——摩擦力，N；

M——質(zhì)量，kg；

μ——摩擦系數(shù)，取0.3；

D——管道外徑，m；

d——管道內(nèi)徑，m；

L——孔外管到長度，m；

ρ——管到密度，kg/m3；

g——加速度，取9.8 N/kg。

代入：D=0.225 m；d=0.225-0.041=0.184 m；L=360 m；ρ=0.94 kg/m3；g=9.8 N/kg；μ=0.3，由此計(jì)算出管道與地面的摩擦力f=12 957 N，約1.3 t力，該阻力可利用挖掘機(jī)協(xié)助克服，其余阻力可以通過在泥漿中添加適量潤滑劑，以降低孔壁的摩擦系數(shù)等方式來減小。

根據(jù)《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》，聚乙烯管道的最大允許拖拉力f1按下式計(jì)算：

式中：f1——最大允許拖拉力，N；

DN——管道公稱直徑，mm；

SDR——標(biāo)準(zhǔn)尺寸比。

代入：DN=200 mm，SDR=11，經(jīng)計(jì)算得：f1=15×200×200/11=54 545.5 N，約5.5 t力。

另外，經(jīng)過向材料供貨商獲得PE管的最大屈服拉伸強(qiáng)度為25 MPa，PE100 D225×20.5管道的最大屈服拉伸應(yīng)力f2按下式計(jì)算：

約為33 t力(該值與質(zhì)檢組的拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本一致)，聚乙烯管道的拖拉力一般不大于其最大屈服拉伸應(yīng)力的60%，即33×60%=19.8 t力。

綜上兩個(gè)數(shù)據(jù)，取最小值，即5.5 t力，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際施工過程中的拖拉力基本不會(huì)超出該值，即使超出少部分，也是在管道最大屈服拉伸應(yīng)力的60%(19.8 t力)范圍之內(nèi)。

4　實(shí)施

施工單位進(jìn)場的相關(guān)設(shè)施齊全、人員機(jī)具到位，選取某日上午8點(diǎn)實(shí)施回拖，至中午11點(diǎn)48分結(jié)束，整個(gè)回拖過程非常順利，同時(shí)在回拖過程中，嚴(yán)格要求施工員和監(jiān)理對(duì)每一根鉆桿的拖動(dòng)力進(jìn)行了監(jiān)控 (施工現(xiàn)場情況見圖3)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，第一根管道入孔的拉力為1 t，然后逐漸遞增，當(dāng)管道全部入孔時(shí)拉力到達(dá)頂峰，達(dá)5 t力，該值都在可控范圍內(nèi)，最后對(duì)示意蹤線導(dǎo)通、管道外觀、強(qiáng)壓進(jìn)行檢查，均為合格。

圖3　施工現(xiàn)場

5　結(jié)語

本工程從報(bào)建到施工，都可以作為一個(gè)典型，協(xié)調(diào)難度大，涉及的審批單位多，報(bào)建階段如交通局報(bào)審、公路局、當(dāng)?shù)厥姓k等，施工階段技術(shù)難度大，如主干道破除及修復(fù)，遷移綠化，舊管接駁處管位緊張，非開挖穿越長度較長，場地受限等等，這是鬧市區(qū)施工的普遍存在的現(xiàn)象。通過有效管理，進(jìn)行策劃，優(yōu)化方案，采取有效措施，使得工程中遇到的難題一一化解，特別是在定向鉆施工中預(yù)回拖管道的設(shè)置，通過數(shù)據(jù)分析，充分論證，技術(shù)創(chuàng)新，并采取有效措施，成功解決鬧市區(qū)施工對(duì)周邊交通影響的問題，有借鑒價(jià)值。

Analysis of Horizontal Directional Drilling Technology at Danzao Industrial Avenue

Foshan Nanhai Gas Development Co., Ltd.Li Pan

In this paper, the author considers that the position of placing pipe is a construction difficulty of pipe crossing project in urban areas. Taking Danzao Industrial Avenue gas pipe project for example, it mainly describes how to confirm a reasonable path of placing pipe after scheme comparison.

horizontal directional drilling, placing pipe