簡析輸水管道定向穿越的質(zhì)量控制

姜西忠

(山東省莒南縣水利局， 山東 莒南 276600)

簡析輸水管道定向穿越的質(zhì)量控制

姜西忠

(山東省莒南縣水利局， 山東 莒南 276600)

本文以沖積平原城市輸水管道穿越天然河道為例，分析管道定向穿越工程中重要工序的施工技術(shù)、工藝要求，提出質(zhì)量控制的解決措施，為同類輸水管道的施工提供借鑒。

管道穿越； 河道； 施工

隨著缺水形勢的日益嚴(yán)峻，區(qū)域城市輸水管道建設(shè)越來越多，根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)在穿越自然河流或人工干渠時(shí)定向穿越技術(shù)成為其優(yōu)先采用的施工方法之一，根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，山東大部地區(qū)屬于沖積平原，地形較平坦，地下水多屬孔隙潛水類型，常年最高水位為0.5m，需定向穿越自然河流，穿越處最大沖刷深度3m，一般采用φ325×7.0螺旋鋼管作為城市輸水管道。

1 施工工序流程及施工工藝

1.1 工序流程

工序流程見圖1。

圖1 工序流程

1.2 施工工藝流程

鉆導(dǎo)向孔→分級(jí)預(yù)擴(kuò)孔→管道回?cái)U(kuò)→回拖管線。

2 機(jī)具等因素準(zhǔn)備

2.1 施工機(jī)具的選擇

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況和設(shè)計(jì)要求，選擇使用GD4000—L型鉆機(jī)，該設(shè)備具有機(jī)械化程度高、易操作、鉆機(jī)傾角可調(diào)、回拖力可達(dá)400tf并有較大回轉(zhuǎn)扭矩、滿足反擴(kuò)拉管要求等特點(diǎn)，能確保穿越施工的順利進(jìn)行。

2.2 穿越施工現(xiàn)場布置

2.2.1 入土點(diǎn)場地布置

鉆機(jī)布置在入土側(cè)，最小占地面積為15m×15m，可視具體作業(yè)情況進(jìn)行相應(yīng)的增加。

2.2.2 出土點(diǎn)場地布置

管道焊接場地一般布置在出土側(cè)，預(yù)擴(kuò)孔、回拖過程中接鉆桿的場地面積不小于15m×10m；作業(yè)帶和穿越長度大致相等，布置在出土點(diǎn)后面，用于安裝發(fā)送輥輪和預(yù)制穿越管段。

2.3 專業(yè)隊(duì)伍配置

按主要施工內(nèi)容和專業(yè)要求，定向鉆穿越施工需配置定向鉆穿越隊(duì)、管線安裝隊(duì)。管線安裝隊(duì)負(fù)責(zé)管線的運(yùn)輸、布管、焊接、試壓及回拖；定向穿越隊(duì)負(fù)責(zé)管道穿越工程的具體實(shí)施，需具有特種設(shè)備操作證，持證上崗，人證合一。

3 開鉆前準(zhǔn)備工作

3.1 測量放線

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙用白灰標(biāo)出鉆機(jī)場地、設(shè)備擺放位置的范圍，鉆機(jī)中心線、入土點(diǎn)、出土點(diǎn)成三點(diǎn)一線。

3.2 鉆機(jī)場地

如果有便于施工機(jī)具進(jìn)出的道路存在，可直接利用，如果沒有道路，應(yīng)修筑施工便道，便道的修筑應(yīng)根據(jù)施工地點(diǎn)的實(shí)際情況做處理，施工便道要求能保證10t的半掛車能夠順利進(jìn)出施工現(xiàn)場[1]。

3.3 平整鉆機(jī)場地

場地要壓緊夯實(shí)，土質(zhì)較軟地區(qū)在場地處理完成后做耐壓力試驗(yàn)，確保承載力滿足機(jī)械工作要求，必要時(shí)主機(jī)下加鋪枕木。

3.4 挖廢漿池及地錨坑

沉淀池尺寸見圖2，廢漿池及地錨坑的坡比不小于1∶0.67。

圖2 沉淀池要求

3.5 出土側(cè)場地施工

根據(jù)施工地點(diǎn)的具體情況，若當(dāng)?shù)貫橄趟?，則應(yīng)供應(yīng)淡水來配制泥漿，蓄水池的具體尺寸見圖2，若為淡水，則可就地取材。

3.6 測量控向參數(shù)

按照設(shè)備操作規(guī)程確定控向參數(shù)，在管中心線確定5個(gè)參數(shù)測量點(diǎn)，每個(gè)測量點(diǎn)需測不少于5次，多次測量的參數(shù)要反復(fù)比較，從中確定出準(zhǔn)確值。

3.7 泥漿的選擇和制備

泥漿的作用主要是穩(wěn)定孔壁、潤滑鉆桿柱、冷卻鉆頭、排除鉆屑和降低鉆進(jìn)扭矩與回拉力，一般選用優(yōu)質(zhì)的膨潤土制備泥漿，同時(shí)視穿越地層情況在泥漿中加入適量璜化瀝青等聚合物。泥漿配置過程中尤其要保證配合比和混合次序不能搞錯(cuò)，否則泥漿達(dá)不到施工要求。

3.8 鉆具組合

3.8.1 先導(dǎo)孔鉆具組合

根據(jù)現(xiàn)場的地層條件，采用由一彎接頭和一帶噴嘴的切削鉆頭構(gòu)成，見圖3。

圖3 定向鉆具典型組合

3.8.2 擴(kuò)孔鉆具組合

擴(kuò)孔時(shí)的鉆具組合包括鉆桿+擴(kuò)孔頭+旋轉(zhuǎn)接頭+回拉鉆桿，見圖4。

圖4 擴(kuò)孔時(shí)的鉆具組合

3.8.3 回拖鉆具組合

擴(kuò)孔完成后，在回拉鉆桿后接上擴(kuò)孔頭+旋轉(zhuǎn)接頭+拉管頭+待鋪設(shè)管線進(jìn)行反擴(kuò)鋪管，鉆具見圖5。

圖5 回拖鋪管時(shí)的鉆具組合

3.8.4 鉆機(jī)試鉆

設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，通過鉆進(jìn)不超過3根鉆桿進(jìn)行試鉆，觀測各部位具體工作狀況，試鉆沒有問題后按施工方案次序鉆進(jìn)。

3.8.5 鉆導(dǎo)向孔

鉆機(jī)從入土點(diǎn)開始到出土點(diǎn)鉆出一條預(yù)擴(kuò)孔和回拖管線的引導(dǎo)曲線[2]。

圖6 穿越施工過程

4 穿越施工

穿越施工過程如圖6所示。

a.開鉆導(dǎo)向孔時(shí)，嚴(yán)格把握控向，提高穿越精度，使偏差在允許范圍內(nèi)。作業(yè)前認(rèn)真研究地質(zhì)勘探資料，并結(jié)合實(shí)際情況制定出精密的控向方案，泥漿與司鉆要高度重視，密切配合，仔細(xì)研究分析各項(xiàng)參數(shù)，根據(jù)鉆孔情況及時(shí)進(jìn)行分析，有偏差抓緊調(diào)整，確保導(dǎo)向孔符合設(shè)計(jì)要求。

b.在鉆導(dǎo)向孔階段，鉆出的導(dǎo)向孔孔徑一般都比較小，不能滿足回拖管的要求，需要用擴(kuò)孔器再次將導(dǎo)向孔徑擴(kuò)大，具體要求為不得低于1.5倍的回拖管線直徑。見圖7。

圖7 擴(kuò)孔示意圖

?導(dǎo)向孔完成，將出土的鉆頭及無磁鉆鋌立刻卸掉，再裝上擴(kuò)孔器進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔。

?預(yù)擴(kuò)孔，整個(gè)預(yù)擴(kuò)孔過程采用三級(jí)擴(kuò)孔。第一級(jí)用15″刮刀擴(kuò)孔器，第二級(jí)用30″飛旋式擴(kuò)孔器。

?預(yù)擴(kuò)孔的鉆桿倒運(yùn)及鉆具連接，按穿越長度及預(yù)擴(kuò)孔次數(shù)倒運(yùn)鉆桿，按程序進(jìn)行鉆桿、鉆具的清潔和連接[3]。

c.當(dāng)預(yù)擴(kuò)孔滿足回拖管要求后，擴(kuò)孔機(jī)具、檢驗(yàn)合格的穿越段管線、回拖活節(jié)、鉆桿吊入滑送道并依次連接好，準(zhǔn)備進(jìn)行穿越段管線回拖。

d.安裝送滑道及管線入土角調(diào)節(jié)器，在出土點(diǎn)5～11m處放置管線入土角調(diào)節(jié)器，確保管線以預(yù)先設(shè)計(jì)的角度進(jìn)入孔中，相鄰送滑道間距(自管線入土角調(diào)節(jié)器起)宜為9m左右，間距不宜過大。送滑道架底部必須墊土夯實(shí)或用厚木板防止架子歪倒。

e.回拖開始前，射線檢測所有焊縫，確保焊接合格；對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭、連接頭、擴(kuò)孔器進(jìn)行逐一檢測，確保連接牢固可靠，連接正確。各項(xiàng)檢測檢查合格后做好記錄，進(jìn)行下一項(xiàng)工序施工[4]。

f.在回拖時(shí)采用的施工方式為飛旋式擴(kuò)孔器+50t回拖萬向節(jié)+φ325的穿越管線。回拖過程要連續(xù)不中斷，從出土點(diǎn)開始，擴(kuò)孔清理和管線回拖要協(xié)調(diào)進(jìn)行。

g.回拖中，兩邊采用對(duì)講機(jī)聯(lián)系，協(xié)調(diào)配合將管線敷設(shè)到預(yù)定位置，穿越工程全部完成。

5 結(jié) 語

輸水管道定向穿越工程具有工期短、精度高、技術(shù)要求嚴(yán)等特點(diǎn)，在未來城市輸水管道建設(shè)過程中應(yīng)用越來越普遍，通過多個(gè)穿越工程的實(shí)踐，嚴(yán)格按照本文各項(xiàng)工序的技術(shù)要求進(jìn)行控制，可以較大提高工程質(zhì)量，有效提升工程效率，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 成雷.輸水管道水壓試驗(yàn)的技術(shù)總結(jié)[J].水利建設(shè)與管理,2016,36(7):27-30.

[2] 趙明華，盧華峰，秦雙樂.定向鉆穿越施工控制方法[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào),2009,31(5):33-36.

[3] 任安安.談非開挖定向鉆進(jìn)拉管施工技術(shù)[J].山西建筑,2014(26):112-113.

[4] 陳牧民，譚鈞紅，呂躍進(jìn)，等.過河供水管道水平定向鉆穿越工程的設(shè)計(jì)與施工[J].中國給水排水,2008,24(16):98-100.

On the quality control of water pipe directional crossing

JIANG Xizhong

(ShandongJunanCountyWaterConservancyBureau,Junan276600,China)

In the paper, alluvial plain urban water pipeline crossing natural rivers is adopted as an example for analyzing construction technology and technical requirements of important procedures in pipeline directional crossing projects.the olution of quality control is put forward to provide reference for similar water pipe construction.

pipeline crossing; river; construction

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2017.05.001

TV672+.2

A

1005-4774(2017)05-0001-03