淺析污水管道工程中非開挖牽引管方法應(yīng)用

朱春山

淺析污水管道工程中非開挖牽引管方法應(yīng)用

朱春山

（中交三航局第三工程有限公司 江蘇南京 210011）

在管道鋪設(shè)過程中，采用非開挖技術(shù)能夠有效減少為交通帶來的不便，降低對環(huán)境的影響，同時還能節(jié)約施工成本，因而成為目前管道施工中非常常見的施工技術(shù)之一。本文詳細(xì)介紹了非開挖牽引管方法的前期準(zhǔn)備、施工方法、可能面臨的問題以及處理方法等，希望能夠幫助讀者了解非開挖牽引管技術(shù)在污水管道工程中的具體應(yīng)用方法。

非開挖；牽引管；污水管道

非開挖牽引管方法不需要破壞表層的土壤，通過鉆掘技術(shù)可以直接在地下進(jìn)行管道的鋪設(shè)工作，改變了以往填埋管道對周圍環(huán)境與交通的影響，同時也節(jié)約了施工成本，增加了施工的安全性。在公路、鐵路、工民建、湖泊等不適合采用填埋管道的區(qū)域，最適合采用此種技術(shù)，是目前非常受歡迎的一項管道鋪設(shè)技術(shù)，已經(jīng)廣泛受到政府及相關(guān)部門的采納。

1案例簡介

265省道金壇段A1施工標(biāo)段與已建寧常高速公路交叉，新設(shè)計污水管線在K13+464~K13+602處（寧常高速樁位為13K+500處）需穿越已建高速。擬采用非開挖（牽引）管道施工工藝穿越該區(qū)域，施工時避免拖拉管施工過程中出現(xiàn)道路沉降、坍塌等不良影響，需嚴(yán)格控制拖拉管入土、出土角度及泥漿護(hù)壁措施，使?fàn)恳┕M足規(guī)范要求。

2 前期準(zhǔn)備

設(shè)備方面，按照施工要求配備了水平定向鉆機(jī)（XZ-680）2臺、無線導(dǎo)向系統(tǒng)Eclipse2臺、泥漿泵送系統(tǒng)（ST1000）2臺、泥漿攪拌站30m31臺、擴(kuò)孔器（φ300~φ900）7套、JJ-2砂漿攪拌機(jī)2臺、以及其他施工設(shè)備儀器若干。管材設(shè)計為DN500PE污水管?，F(xiàn)場實(shí)地調(diào)研原有管道線路和地質(zhì)狀況，查清原有管道是為了保護(hù)原有管道，進(jìn)行地質(zhì)狀況檢測是為了確定管道鋪設(shè)的深度和鋪設(shè)的地點(diǎn)。

3 施工方法

3.1工藝流程

施工準(zhǔn)備—測量放線—確定穿越路線—設(shè)備就位—導(dǎo)向鉆孔—擴(kuò)孔/泥漿護(hù)壁—管道連接—牽引管道穿越—驗收撤場。

3.2 測量放線

根據(jù)實(shí)際的地形情況測量軸線位置，并嚴(yán)格按照拉管要求，地面放樣，沿管道軸線進(jìn)行地面放樣開挖工作坑，并沿線進(jìn)行標(biāo)高測量，測設(shè)臨時水準(zhǔn)點(diǎn)，便于工作坑開挖、牽引管標(biāo)高的控制和施工質(zhì)量。

3.3導(dǎo)向鉆孔

根據(jù)施工圖和建設(shè)單位提供的工程區(qū)域內(nèi)地下管線及障礙物的有關(guān)資料，結(jié)合施工現(xiàn)場、鉆進(jìn)設(shè)備和穿越管線的實(shí)際情況，通過鉆進(jìn)規(guī)劃軟件規(guī)劃出導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)路徑圖。

開挖工作坑、檢查井坑、接收坑各一個。工作坑邊坡穩(wěn)定性根據(jù)最不利邊坡1:0.75計算，兩級放坡，放坡系數(shù)1:0.75，平臺1m寬，坡面采用3cm的M7.5砂漿抹面，排水采取明溝排水。

導(dǎo)向孔鉆進(jìn)前將探測定位系統(tǒng)的探頭置于導(dǎo)向鉆頭，確保實(shí)際鉆進(jìn)路徑與規(guī)劃鉆進(jìn)路徑圖基本吻合。

導(dǎo)向孔鉆進(jìn)完成后，在出土點(diǎn)卸下導(dǎo)向鉆頭，換上回擴(kuò)頭進(jìn)行多次多級反向回擴(kuò)。完成后連接需穿越的管進(jìn)行拉管。拉管按管道安裝要求連接并拉管。

預(yù)擴(kuò)孔是管道回拖成功的關(guān)鍵程序，經(jīng)擴(kuò)孔后將土擠向周邊形成孔洞，并根據(jù)各段不同地質(zhì)配制不同濃度的泥漿，使其擴(kuò)孔時回拖力的數(shù)值和扭距值控制鉆機(jī)正常工作參數(shù)之內(nèi)，保證孔洞的正確形成，確保回拖拉管工序的順利進(jìn)行。

3.4管道回拖

擴(kuò)孔完成后首先對所回拉管線進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查合格后根據(jù)現(xiàn)場情況采用發(fā)送溝回拉管道,發(fā)送溝內(nèi)注入水和膨潤土的混合物,使回拖的管道在發(fā)送溝內(nèi)處于懸浮狀態(tài)，管線在其上面勻速行進(jìn)。拖頭與回拖管線固定牢固后進(jìn)行回拖，施工中根據(jù)鉆進(jìn)時獲取的數(shù)據(jù)調(diào)配不同的泥漿濃度?；赝系耐瑫r根據(jù)鉆機(jī)參數(shù)注入適當(dāng)量的泥漿，減少管道與孔壁的摩擦，確保管壁防腐層不被破壞，并能使管道與孔壁的縫隙充分添滿,通過膨潤土的膨化作用完成孔壁與原土的完整結(jié)合?；赝瞎芫€完成后割下拖頭、連接母板，進(jìn)行管口保護(hù)。

3.5泥漿配置

本案例為中、大管徑管道施工，擴(kuò)孔直徑最大要達(dá)到800mm，為了保證成孔質(zhì)量及路面安全，我們施工中加大泥漿配比，采用增加泥漿粘度的方法來維護(hù)鉆孔的穩(wěn)定。施工時要連續(xù)進(jìn)行，保證鉆孔中的泥漿粘度適中處于一種粘滯狀態(tài)，使泥漿沒有時間沉淀，保證孔壁穩(wěn)定性。每次預(yù)擴(kuò)孔結(jié)束后要根據(jù)擴(kuò)孔情況，合理確定下一級擴(kuò)孔尺寸和擴(kuò)孔器水嘴的數(shù)量及直徑，保證泥漿的壓力和流速，從而提高攜帶能力，避免泥屑床生成。

在導(dǎo)向孔鉆進(jìn)和回擴(kuò)孔施工過程中，必須使用泥漿。鉆進(jìn)泥漿通過泥漿混合系統(tǒng)、機(jī)載泥漿泵和鉆桿導(dǎo)向鉆頭或回擴(kuò)噴入鉆孔中。其主要作用是冷卻鉆具、攜帶鉆屑并排到地表，穩(wěn)定孔壁以及降低鉆進(jìn)時所需的扭矩和回拖力。同時也在回拉時對鋪管表面起保護(hù)作用。

4 非開挖施工中塌孔的原因、預(yù)防與應(yīng)急處理

4.1塌孔的原因

非開挖管道施工中導(dǎo)致塌孔的原因主要有兩方面：

地質(zhì)因素：非開挖施工在不穩(wěn)定地層中施工時，當(dāng)泥漿壓力不能平衡地層壓力時，就會發(fā)生塌孔。土層被鉆具鉆開時，孔壁被擠壓產(chǎn)生的應(yīng)力與泥漿液柱壓力產(chǎn)生壓差，當(dāng)壓差大于巖土屈服強(qiáng)度時就會產(chǎn)生剝落、塌孔，泥漿侵泡下這些現(xiàn)象會更加嚴(yán)重。

物理因素：擴(kuò)孔速度過快，泥漿泵壓力過大，鉆孔內(nèi)泥漿壓力驟增；導(dǎo)向孔曲率半徑過小，鉆桿或擴(kuò)孔器旋轉(zhuǎn)擠壓孔壁，帶動泥漿沖蝕孔壁；導(dǎo)向孔上部地層漏失，地層壓力釋放，孔內(nèi)泥漿液柱壓力降低，導(dǎo)致塌孔。

4.2塌孔的預(yù)防

塌孔的預(yù)防措施應(yīng)首先滿足兩個條件：泥漿液柱壓力大于等于巖土孔隙壓力；盡量減少水滲入巖土或孔壁四周的水滲入。

對于地質(zhì)因素造成的塌孔預(yù)防措施有：

增大泥漿密度，提高泥漿液柱壓力以平衡地層壓力；

使用較大動塑比值的泥漿來保護(hù)孔壁。

對于物理因素造成的塌孔預(yù)防措施有：

開關(guān)泵避免過快，讓鉆桿盡量保持在恒定張力下工作，以避免液柱壓力驟增以及鉆具對孔壁的猛烈撞擊。

（2）根據(jù)地下障礙物分布情況做好鉆孔軌跡設(shè)計和擴(kuò)孔程序，以避免因?qū)蚩浊蔬^大引起的鉆具回轉(zhuǎn)擠壓孔壁；

（3）合理控制泥漿密度和流變性能，使泥漿具有一定的液柱壓力，保持泥漿的低返速，呈平板流型的狀態(tài)。

（4）提高鉆進(jìn)速度，減少泥漿侵泡沖蝕的時間，同時保持泥漿均勻、性能穩(wěn)定，嚴(yán)禁出現(xiàn)泥漿性能大幅度變化的情況。

4.3塌孔應(yīng)急處理

當(dāng)塌孔不嚴(yán)重時，先適當(dāng)增大泥漿的密度，將增大的泥漿注滿孔道，停止施工，上報有關(guān)部門，并會同相關(guān)專家，分析塌孔原因，制定處理意見及后續(xù)施工方案，得到許可后方可繼續(xù)施工。當(dāng)塌孔情況較為嚴(yán)重時，首先將高粘度泥漿（100s以上）注滿孔道，立刻停止施工，廢除孔道，封閉孔口，并上報有關(guān)部門，制定后續(xù)處理方案。

5結(jié)語

非開挖牽引管方法很好地彌補(bǔ)了以往直接挖坑填埋管道的不足，節(jié)省了大量的人力、物力和時間成本。這項技術(shù)的顯著特征是提前規(guī)劃好施工線路，然后根據(jù)設(shè)計的方向直接在地下鉆出孔洞，回擴(kuò)后將管材埋在地下即可，不影響到地上的附著物，最大的優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)環(huán)境。

[1]賀華斌. 道路整治工程中的非開挖牽引技術(shù)分析[J]. 科技展望, 2014, (17): 164.

[2]林琳. 淺談定向鉆牽引技術(shù)在市政排水管道工程中的應(yīng)用[J]. 四川建材, 2013, (04): 265-266.

[3]李連久. 非開挖地下牽引管施工操作要求[J]. 黑龍江交通科技, 2013, (03): 66.

朱春山，出生日期（1981-09）男，職稱：工程師，研究方向：給水排水工程，中交三航局第三工程有限公司，工作年限：13年，畢業(yè)院校：南華大學(xué)。

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