水平定向鉆在壽光市供水工程中的應(yīng)用

趙文卿，朱慶義

（山東省科源工程建設(shè)監(jiān)理中心，山東 濟(jì)南 250014）

南水北調(diào)東線一期壽光市供水配套續(xù)建工程，需要在衛(wèi)東化工支線穿越S226省道公路，穿越里程樁號為4+510，穿越長度34.0m，穿越深度為路面以下4.5m。省道S226寬約15.0m，道路邊線兩側(cè)地面與道路高差為1.5m左右，擬建場地施工條件較好，兩側(cè)相對高差為0.07m。據(jù)地質(zhì)勘探資料顯示：①層為素填土，厚度0.35m；②層為粉質(zhì)砂壤土，厚度為5.0m；③層為粉砂，厚度為5.5m。擬采用水平定向鉆方式施工，交通較為便利，地質(zhì)條件和施工環(huán)境較好。

1 水平定向鉆施工方案

水平定向鉆穿越省道施工設(shè)備主要包括水平導(dǎo)向鉆機(jī)、管線探測儀、導(dǎo)向探測儀、泥漿拌制系統(tǒng)、裝載機(jī)、發(fā)電機(jī)、電焊機(jī)、吊車等。

施工工作流程為：開挖工作坑—測放標(biāo)志線—安裝水平導(dǎo)向鉆機(jī)——鉆導(dǎo)向孔。導(dǎo)向孔完成后進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔，擴(kuò)孔時按土層情況配置相應(yīng)泥漿，擴(kuò)孔按設(shè)計應(yīng)逐級回擴(kuò)，不宜躍級?；財U(kuò)孔徑達(dá)到設(shè)計要求，且拉力、扭矩在安全范圍內(nèi)便可將預(yù)制完好的TPEP鋼管進(jìn)行回拖。

1.1 工作井與接收井施工

1）降排水。由于施工區(qū)地下水位埋深較淺，需進(jìn)行降排水。根據(jù)現(xiàn)場土壤特性，擬采用管井降水方案，降水井布置在工作井和接收井周邊，數(shù)量各為3眼，井深為20m，井徑為600mm，每眼井出水管接至匯水總管，由匯水總管排至公路路邊排水溝內(nèi)。

2）工作井制作。工作井和接收井分別設(shè)置在公路一側(cè)，工作井采用挖掘機(jī)配合人工進(jìn)行開挖。工作井底板尺寸7.5m×5.0m，接收井底板尺寸為5.0m×5.0m，深度根據(jù)管線埋深而定。水位降到基坑開挖底標(biāo)高1.0m以下時，進(jìn)行土方開挖作業(yè)。基坑開挖上部采用挖掘機(jī)開挖，挖至底部30 cm時，采用人工進(jìn)行開挖至設(shè)計標(biāo)高。工作井的支護(hù)形式為工作井的四角設(shè)置型鋼剪力支撐，并加設(shè)橫向鋼管支撐，防止塌方。工作井左右兩側(cè)進(jìn)行放坡處理，兩側(cè)邊坡需保證穩(wěn)定，對于土質(zhì)松散處可加大邊坡。為了防止管道在拖運(yùn)過程中左右擺動，在接收井出土點(diǎn)需挖一個長36.0m，寬1.5m，深4.5m的發(fā)送溝，在拖拽的過程中，為了防止管道的防腐層被刮傷，在管道底下每隔6m鋪墊裝有細(xì)土的麻袋，麻袋上面涂有潤滑油，且采用汽車吊同時起吊并向前推進(jìn)以減小鉆機(jī)拖拽力。

1.2 水平定向鉆設(shè)備安裝

鉆機(jī)進(jìn)場后，應(yīng)及時檢查機(jī)具的完備和使用性能情況，機(jī)具擺放應(yīng)距工作井3.0m以外，防止機(jī)具震動造成塌方。鉆機(jī)就位必須在穿越曲線的同一方向上，鉆機(jī)安裝就位后進(jìn)行系統(tǒng)連接、試運(yùn)轉(zhuǎn)，保證設(shè)備正常工作，各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后試轉(zhuǎn)，各種參數(shù)正常后按次序鉆進(jìn)。

重點(diǎn)檢查主機(jī)地錨、泥漿供應(yīng)、輔助動力、系統(tǒng)液壓、供電電纜、各顯示表盤和調(diào)校控導(dǎo)系統(tǒng)等運(yùn)行情況。

1.3 水平導(dǎo)向鉆進(jìn)施工

1）測量放線。根據(jù)鉆機(jī)中心線與入土點(diǎn)、出土點(diǎn)成一條直線的原則，按施工布置圖和穿越軸線將鉆機(jī)及附屬配套設(shè)備安放在預(yù)定位置，確保鉆機(jī)中心線與入土點(diǎn)、出土點(diǎn)成一條直線。

2）泥漿的配備及利用。泥漿的配制和使用尤為重要，泥漿的主要作用包括排除鉆屑、保護(hù)孔壁、堵漏、平衡地層壓力、冷確鉆頭、潤滑鉆具與孔壁、軟化硬巖土和進(jìn)行導(dǎo)向水射流等。施工用水以就近原則，在現(xiàn)場設(shè)立泥漿用水的集水罐車，加入適量的蘇打粉進(jìn)行漂白、沉淀，使施工用水達(dá)到泥漿用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。為了確保泥漿的性能，使膨潤土有足夠的水化時間，在用量不能改變的情況下，采取增加泥漿的儲存的數(shù)量。為了維持孔壁的穩(wěn)定，提高泥漿攜帶能力通常加入化學(xué)添加劑來改善泥漿的流變特性，使之能適用于不同的地層情況。

3）導(dǎo)向孔穿越。通過導(dǎo)向探測儀核查、校正鉆桿的水平和垂直方向，確保穿越達(dá)到設(shè)計要求，穿越過程中按設(shè)定的標(biāo)志，每隔3.0m校正一次鉆頭的位置，以確保鉆進(jìn)精度。

2 管線回拖

2.1 管線回拖準(zhǔn)備工作

管線回拖是整個穿越工程成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，管線回拖前要仔細(xì)檢查相關(guān)設(shè)備、管件等運(yùn)行和完備情況。

1）穿越管段準(zhǔn)備完成后，在管端焊上回拖管頭，回拖頭保證滿足回拖力，同時完成打壓、焊口防腐工作。

2）出土側(cè)需開挖發(fā)送溝,管線回拖時，須用4臺吊車、一臺鉆機(jī)將管線同時吊起并向前推進(jìn)，以保護(hù)防腐層和減少回拖力。

3）管線和鉆具的連接：鉆桿+φ400mm擴(kuò)孔器+50T“U”型環(huán)+回拖頭，總體連接完成一起回拖。

4）一切準(zhǔn)備工作就緒后開始回拖，回拖時應(yīng)一氣呵成，中間不得停頓，直至成品管線拖至預(yù)定位置為止。

2.2 管線回拖采取的措施

1）連管回拖前，保證預(yù)制管線（至少出土點(diǎn)附近的200m管線）和穿越軸線的一致性，減少管線進(jìn)入孔洞時的側(cè)向摩擦力，確保防腐層完好進(jìn)入孔洞。管道放置在裝有土的麻袋上，離地0.4m，在麻袋上涂上潤滑油（黃油等），以減小管線底部與地面的摩擦力。

2）為了保證管線回拖過程中管線不左右晃動，回拖采用發(fā)送溝的方式進(jìn)行。

3）在回拖作業(yè)時，增加高潤滑泥漿，使高潤滑泥漿象薄膜一樣附著于表面。

4）回拖前，對預(yù)制管線焊縫進(jìn)行100%X射線探傷及100%超聲波探傷，探傷合格后，按設(shè)計要求進(jìn)行防腐補(bǔ)口，并對管線進(jìn)行單獨(dú)水壓試壓。準(zhǔn)備好補(bǔ)口、補(bǔ)傷材料和器具及電火花檢漏儀，安排專人巡視管線。

5）回拖時注意加強(qiáng)兩岸聯(lián)系，時刻注意表盤的讀數(shù)。同時，做好每一遍擴(kuò)孔的記錄，有助于下一級擴(kuò)孔借鑒，使擴(kuò)孔、回拖具有可溯性，保證擴(kuò)孔回拖的順利。

6）根據(jù)地質(zhì)情況及上一級擴(kuò)孔情況，合理確定下一級的擴(kuò)孔尺寸和擴(kuò)孔器水咀的數(shù)量和直徑，保證泥漿的壓力和流速，從而提高攜帶能力，減少巖屑床的生成。以保證擴(kuò)孔回拖的順利。

2.3 回填、恢復(fù)地貌

拖管完成后，做好管道兩端的封閉施工。當(dāng)所有工作完成后，對工作井按照設(shè)計及施工規(guī)范要求進(jìn)行回填。

拖管定位后，可作臨時封堵，待連頭工序進(jìn)行完畢后，按設(shè)計要求進(jìn)行正式封堵。

經(jīng)建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理、施工等有關(guān)人員完成隱蔽工序驗(yàn)收后，再進(jìn)行分層夯填，并做地貌恢復(fù)。地貌恢復(fù)完畢后，報請有關(guān)部門驗(yàn)收。

3 結(jié)語

通過水平定向鉆在壽光市續(xù)建配套供水工程中的應(yīng)用，其施工工藝比傳統(tǒng)的人工開挖頂進(jìn)的方式更科學(xué)，加快了施工進(jìn)度，縮短了施工工期，工程質(zhì)量得到有效控制，安全有了很大的保障，同時降低施工成本，具有較廣泛的應(yīng)用前景。