淺談水平定向鉆施工工藝在給水管道工程中的應(yīng)用

胡曉　鐘希林

摘 要 水平定向鉆施工工藝是目前使用較為普遍的管道非開挖式施工工藝，其具備眾多優(yōu)點，包括：避免影響地面建筑物、不影響路面交通、施工及后期維護費用較低、對管道的安全穩(wěn)定性高等。本文結(jié)合安徽省馬鞍山市某給水管道工程項目，淺談其工藝在給水管道工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 水平定向鉆 管道非開挖 給水管道工程 工程項目

1項目簡介

本工程項目位于安徽省馬鞍山市烏江鎮(zhèn)區(qū)，擬建給水管道需穿越現(xiàn)狀河流一條。擬建給水管道管徑為DN500，入鉆點地面標高：7.56m，出鉆點地面標高：6.89m，設(shè)計管道內(nèi)底標高：-12.44m。入鉆點、出鉆點水平間距642.11m，本次管材采用508mm鋼管。

2水平定向鉆工作原理及其施工設(shè)備

2.1 工作原理

水平定向鉆施工，即HDD施工（Horizontal Directional Drilling），又稱為拖拉管施工。其施工工藝在近年來得到迅速發(fā)展，現(xiàn)如今已廣泛應(yīng)用于市政管道施工領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的管道明挖和頂管施工工藝相比較，它具有縮短施工周期、施工精確度高、投資較省等眾多優(yōu)點。

水平定向鉆施工工藝通常按以下三個步驟操作。

（1）鉆取導(dǎo)向孔。根據(jù)已設(shè)計好的走向軌跡及方向，選定鉆孔設(shè)備坐標，安裝鉆機設(shè)備（包括泥沙處理系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)等），導(dǎo)向孔需考慮穿越地段地質(zhì)勘察情況、根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的穿越軌跡，計算其曲率半徑。

（2）逐級擴孔

待導(dǎo)向孔鉆成之后，取下鉆進及導(dǎo)向裝置，安裝擴孔設(shè)備準備擴孔，擴孔設(shè)備安裝先后順序分別是：鉆桿+擴孔器+鉆桿，為預(yù)防擴孔過程中發(fā)生巖層坍塌，需嚴格控制泥漿的壓力、黏度及其流量。

本次工程設(shè)計管徑為508mm，擬定擴孔孔徑為設(shè)計管徑的1.5倍。分4次逐級擴孔：分別為400mm、550mm、630mm、800mm。最大孔徑即800mm。

（3）拖管入孔

為預(yù)防管道回拖過程中防腐層不被破壞，應(yīng)在套管每隔大約30m左右停放一臺挖掘機或吊車，吊帶≥10t，為管道提供一個穩(wěn)定的支撐點。拖管施工應(yīng)連續(xù)不間斷進行，除不可抗因素除外，禁止在拖管過程中暫停施工。

2.2 主要設(shè)備

水平定向鉆施工工藝采用的設(shè)備及主要儀器見下表：

3鉆進軌跡

本項目水平定向鉆鉆進軌跡包括：如鉆孔、造斜段、水平段和出鉆孔。導(dǎo)向軌跡穿越河流、現(xiàn)狀魚塘，其中河寬約為73m，河壩約為68m，魚塘約122m，出鉆點位于一處稻田地，如鉆前場施工占地面積為50m€？0m，出鉆后場占地面積為40m€？0m，如鉆角8€埃鱟杲？€??？

4施工工藝

4.1工作坑與鉆孔安裝

在入鉆角場地預(yù)先開挖一個長、寬、高為2m€？m€？m的如鉆坑。鉆孔設(shè)備應(yīng)保證以下條件：

（1）設(shè)備鉆孔中心應(yīng)與管道中心線延長線一致。

（2）鉆孔角度應(yīng)與設(shè)計角度一致。

4.2導(dǎo)向孔

（1）根據(jù)設(shè)計施工圖紙和相關(guān)地質(zhì)勘查資料現(xiàn)場勘察，選定入鉆點和出鉆點。

（2）摸清地面、地下情況，保障測量過程中沒有磁場干擾。

（3）復(fù)核入鉆點和出鉆點的水平距離和高差，復(fù)算設(shè)計入鉆角度與出鉆角度是否合理。

（4）實時監(jiān)測實際鉆孔軌跡是否與設(shè)計軌跡相符。

4.3逐級擴孔

分4次逐級擴孔：分別為400mm、550mm、630mm、800mm。擴孔期間應(yīng)保證內(nèi)部有足夠的泥漿。

4.4回拖管道

（1）管線回拖前對鉆機、鉆具及泥漿配套系統(tǒng)等設(shè)備進行全面檢查及維護保養(yǎng)，確保鉆機及其動力系統(tǒng)性能良好。

（2）在最后一次回擴時，采取擴孔器直徑比穿越管道直徑大1.5倍的方式進行連接后擴孔，擴孔之后采用擴孔器-分動器-管道連接的方式進行回拖，這樣就能保證在回擴過程中鉆機的大部分動力應(yīng)用在了拉力上，從而避免了采用切割刀造成的動力分散，確?；赝系某晒Α?/p>

（3）管線回拖時連接順序：動力頭—動力頭保護短節(jié)—鉆桿—擴孔器—旋轉(zhuǎn)接頭—U型環(huán)—拖拉頭—管線

5結(jié)論與建議

（1）水平定向鉆施工工藝是近年來普及率越來越高的一種管道非明挖施工工藝，具有明顯的優(yōu)點，在未來的工程中也將得到大量的運用與推廣。

（2）與傳統(tǒng)穿越障礙物的工藝，如管橋工藝、頂管工藝等相比較，每延米施工費用大大降低，節(jié)省投資。

（3）鉆孔施工設(shè)備退場后應(yīng)對現(xiàn)場進行地貌恢復(fù)工作。

（4）施工現(xiàn)場泥漿應(yīng)經(jīng)過污染測試，并對其進行相應(yīng)的處理，方法包括：現(xiàn)場處理、運到垃圾場進行集中處理、挖坑填埋等。

參考文獻

[1] 蘇向軍.污水管道定向鉆孔拖拉法施工技術(shù)[J].中國市政工程，2008.

[2] 中國非開挖技術(shù)協(xié)會.定向鉆進管線穿越鋪設(shè)技術(shù)規(guī)范[S].2002.

[3] 劉軍.非開挖水平定向鉆進鋪管施工技術(shù)及i工程應(yīng)用研究[D]，西安：西安建筑科技大學(xué)，2014.