水平導(dǎo)向鉆技術(shù)在污水管道工程中的應(yīng)用

黃志凌

（福建博業(yè)建設(shè)集團(tuán)有限公司， 福建 龍巖 364000）

0 前言

水平導(dǎo)向鉆技術(shù)是將石油工業(yè)的定向鉆進(jìn)技術(shù)和傳統(tǒng)的管線施工方法結(jié)合在一起的一項(xiàng)施工新技術(shù)，它具有不會(huì)阻礙交通，施工速度快，施工精度高以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，相較其他技術(shù)在污水管道工程中更具優(yōu)勢(shì)，水平導(dǎo)向鉆技術(shù)在污水管道工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

1 水平導(dǎo)向鉆技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1.1 地面影響小

在污水管道工程中應(yīng)用水平導(dǎo)向鉆技術(shù)，是利用水平導(dǎo)向鉆進(jìn)行挖掘，不必挖掘地面，能夠有效保護(hù)地表，降低了污水管道開(kāi)鑿對(duì)地表造成的不良影響，而且水平導(dǎo)向鉆的施工度相比以往挖掘方式更快，對(duì)管道鋪設(shè)的方向控制也更容易，能夠大幅提升工程施工的精準(zhǔn)度。因應(yīng)用水平導(dǎo)向鉆技術(shù)能夠減少以往污水管道工程施工中對(duì)地面開(kāi)鑿與挖掘，避免了管道鋪設(shè)時(shí)對(duì)管道上方土層的破壞，能夠提高管道整體的穩(wěn)定性，減少了影響管節(jié)安全性的因素，進(jìn)而有效降低了其發(fā)生形變的概率，增加了管道的使用時(shí)長(zhǎng)，對(duì)污水管道工程有著不容忽視的重要影響[1]。

1.2 工程造價(jià)低

水平導(dǎo)向鉆技術(shù)在污水管道工程中的應(yīng)用能夠?qū)⒐芫€拆遷造成的損失與破壞降到最低，能夠顯著減少管線鋪設(shè)的消耗量，減小相應(yīng)成本，提升施工方的經(jīng)濟(jì)效益。隨著水平導(dǎo)向鉆技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，工程任務(wù)的復(fù)雜性逐漸提高，水平導(dǎo)向鉆技術(shù)也隨之不斷的發(fā)展與進(jìn)步，水平鉆等機(jī)械的性能對(duì)不同的土質(zhì)適應(yīng)性越來(lái)越高，特別是在中小型的管徑管道鋪設(shè)工程中，相較于其他管道施工技術(shù)，水平導(dǎo)向鉆技術(shù)施工速度更快、使用成本也比較小。

1.3 適用性強(qiáng)

水平導(dǎo)向鉆技術(shù)在污水管道工程中既可以鋪設(shè)管線管道，又可以穩(wěn)固施工區(qū)域的地面，優(yōu)化排水防滲漏等，適用性極強(qiáng)是相關(guān)工程施工方，管道施工方面的首選。

2 水平導(dǎo)向鉆技術(shù)在污水管道工程中的應(yīng)用實(shí)例分析

以上杭縣城區(qū)北環(huán)路西段道路完善工程為例，該項(xiàng)目位于上杭縣城市中軸線西側(cè)，是上杭縣重要交通樞紐，是前往武平縣的主要道路，車流量大，施工過(guò)程中需保持道路通行流暢，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，有段污水管道路需要橫穿道路，工程采用了水平導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)，確保施工安全的同時(shí)也保證了施工質(zhì)量。

水平定向鉆施工流程

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→設(shè)備安裝→鉆機(jī)錨固→泥漿配備→導(dǎo)向孔施工→擴(kuò)孔施工→管材回拖。

2.1 施工準(zhǔn)備

施工設(shè)計(jì)前進(jìn)行工程勘察：包括工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地形、地貌、地面建（構(gòu)）筑物及既又底線管線探測(cè)、管線鋪設(shè)路由勘察等。

既有地下管線探測(cè)，遵循程序：搜集資料--現(xiàn)場(chǎng)踏勘--實(shí)地調(diào)查（儀器探察、人工探察）--地下管線圖繪制--報(bào)告書(shū)編寫(xiě)--成果驗(yàn)收。了解工程施工區(qū)域以及周圍聯(lián)系較大的管線分布情況，并進(jìn)行多次核驗(yàn)以確保其準(zhǔn)確性。檢測(cè)地下已有管線時(shí)，可以利用地下探測(cè)儀進(jìn)行勘探，且要與相關(guān)部門到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行核查以及查驗(yàn)后要進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)接，并能夠記錄留檔。

定向鉆鋪設(shè)的管材應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、韌性、良好的可焊接性能和抗腐蝕能力。

軌跡設(shè)計(jì)：根據(jù)測(cè)繪出的地下管線分布圖，可采用作圖法確定水平導(dǎo)向鉆的鉆桿軌跡，鉆桿軌跡設(shè)計(jì)中最重要的是鋪設(shè)線路以及線路中出現(xiàn)的斜角度。管道中的斜角段主要是為截住污物，因此在設(shè)計(jì)時(shí)確保流水標(biāo)高的科學(xué)性以及保障管道預(yù)埋的合理性[2]。

2.2 設(shè)備錨固

合理的鉆機(jī)錨固是成功完成鉆進(jìn)的前提條件。鉆機(jī)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)要先用錨固穩(wěn)定住，若鉆機(jī)不穩(wěn)，很容易影響機(jī)械，出現(xiàn)功率問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)人和機(jī)器都造成損害。

2.3 泥漿配備

鉆孔泥漿的配方和性能參數(shù)應(yīng)根據(jù)施工過(guò)程中地層條件、鉆進(jìn)工藝，孔內(nèi)情況等因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整。

2.4 導(dǎo)向孔施工

在鉆桿軌跡第一段的造斜段，應(yīng)注意控制鉆桿入射的角底角度以及鉆頭斜面的朝向，緩緩的鉆進(jìn)卻控制著鉆頭盡量不旋轉(zhuǎn)，讓鉆頭沿實(shí)現(xiàn)規(guī)劃好的斜角鉆入。當(dāng)鉆頭成功抵達(dá)造斜區(qū)域后，需要對(duì)排水管的流水段進(jìn)行鉆進(jìn)，使鉆頭旋轉(zhuǎn)起來(lái)，并給予相應(yīng)的推進(jìn)力，使鉆頭能夠按水平方向直線鉆入其中，鉆頭位置會(huì)安置上先進(jìn)的探測(cè)設(shè)備，在鉆進(jìn)過(guò)程中利用地面接收儀對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送，調(diào)整鉆頭的推入角度，使鉆進(jìn)的路線按計(jì)劃標(biāo)高路線持續(xù)挖掘，到達(dá)制定出口坑。

鉆頭的位置監(jiān)測(cè)需要鉆機(jī)搭配一些輔助儀器，例如：衛(wèi)星地表顯現(xiàn)儀確認(rèn)鉆頭處在地下的精準(zhǔn)定為點(diǎn)，監(jiān)控鉆頭有無(wú)按照規(guī)劃軌跡推進(jìn)。在鉆進(jìn)到造斜段時(shí)，需實(shí)時(shí)追蹤鉆頭鉆進(jìn)位置點(diǎn)，平鋪段時(shí)隔20cm 進(jìn)行一次監(jiān)察。若鉆頭出現(xiàn)偏離規(guī)劃軌道的情況，就調(diào)整鉆頭斜角朝向，糾正偏差。需要注意的是，偏差糾正時(shí)因鉆桿的剛度限制，要在多根鉆桿內(nèi)放緩速度后調(diào)整鉆頭，矯正時(shí)不可過(guò)度或過(guò)速。

2.5 擴(kuò)孔施工

鉆頭鉆到出口坑，工程進(jìn)度步入擴(kuò)孔環(huán)節(jié)。具體步驟：鉆機(jī)按規(guī)律旋轉(zhuǎn)，在鉆桿末端接入孔徑約200mm 的回?cái)U(kuò)接頭，回?cái)U(kuò)頭再與鉆桿進(jìn)行連接，啟動(dòng)鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)，利用回拉擴(kuò)頭擴(kuò)大通道直徑?；乩^(guò)程中要持續(xù)增加鉆桿，一直讓鉆桿維持在不沒(méi)入孔洞的狀態(tài)中。擴(kuò)頭回拉位置不斷進(jìn)行延伸，直到接駁坑，在接駁坑處取下回?cái)U(kuò)接頭后，再為出口坑鉆桿末端接上400mm 的回?cái)U(kuò)接頭，重復(fù)此環(huán)節(jié)直至擴(kuò)孔達(dá)到拉管要求。預(yù)(回)擴(kuò)孔：在導(dǎo)向孔施工完成后，需取下起始鉆桿以及導(dǎo)向所用的鉆頭，換成擴(kuò)充鉆頭繼續(xù)回?cái)U(kuò)。因部分管道的彎道程度比較大，所以鉆進(jìn)施工過(guò)程中，最好有實(shí)時(shí)的施工數(shù)據(jù)，留下原始的施工細(xì)節(jié)記錄，對(duì)相關(guān)的鉆進(jìn)時(shí)間、鉆進(jìn)軸線所處的夾角角度、鉆頭的扭矩力大小以及所承的壓頂力、土質(zhì)類別特征等情況進(jìn)行詳細(xì)的記錄。在回?cái)U(kuò)過(guò)程中,要加強(qiáng)對(duì)鉆進(jìn)過(guò)程中突發(fā)事件的處理能力，例如：扭矩或鉆壓的突變等問(wèn)題，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)要立刻暫止施工，調(diào)查清楚原因后及時(shí)采用合理應(yīng)對(duì)措施恢復(fù)施工。鉆進(jìn)過(guò)程中要時(shí)刻注意的還有一點(diǎn)，就是對(duì)測(cè)量的控制。在鉆頭鉆進(jìn)導(dǎo)向孔后，需施工人員持手持式追蹤探測(cè)儀，依據(jù)鉆頭內(nèi)部安置的探頭信號(hào)，確認(rèn)鉆具的實(shí)時(shí)位置信息。手持式追蹤探測(cè)儀能夠及時(shí)反映出鉆頭的留下的軌跡信號(hào)，鉆頭的出口處會(huì)在地面上顯現(xiàn)出來(lái)，能夠有效測(cè)量實(shí)際的出口有無(wú)出現(xiàn)誤差，并能夠準(zhǔn)確給出誤差范圍。若鉆孔大于誤差范圍，那么應(yīng)拉回鉆桿，再一次鉆入到鉆孔的偏斜面。經(jīng)由施工人員的精準(zhǔn)操作，能夠較為有效的減少導(dǎo)向孔的位置偏差問(wèn)題，但因拖拉管的施工工藝難度較大，所以在后期工程中的回?cái)U(kuò)大概率會(huì)使鉆孔的位置發(fā)生變化，為降低鉆頭的偏離概率，面對(duì)不同的地理層次可以使用不同的回?cái)U(kuò)裝置。在水平導(dǎo)向鉆鉆進(jìn)進(jìn)管線的施工過(guò)程中，其軸線角度與高程等若出現(xiàn)誤差，大多集中在回?cái)U(kuò)時(shí)段，每次擴(kuò)孔測(cè)量，大體都與導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)測(cè)量法一致。

2.6 回拖管材

拖動(dòng)開(kāi)始后，操作需要平穩(wěn)均勻，最大速度不超過(guò) 0.82m/min。在操作時(shí)，觀察背壓的變化并及時(shí)分析，以確保管道的成功。

3 應(yīng)用水平導(dǎo)向鉆技術(shù)時(shí)需注意的問(wèn)題

在整個(gè)管道施工過(guò)程中，鉆機(jī)在進(jìn)行錨固工作時(shí)一定要避讓地下已有的管線，且要反復(fù)確認(rèn)錨固的安全性。鉆機(jī)順利完成工作的基礎(chǔ)就是要確保鉆機(jī)的穩(wěn)定。而面對(duì)管材的選購(gòu)問(wèn)題，要選抗壓力與抗拉力均較為優(yōu)異管材進(jìn)行采購(gòu)。且要選用精準(zhǔn)度高，更適合的擴(kuò)孔器擴(kuò)大鉆孔，以保證成品管線的順利安裝，發(fā)揮水平導(dǎo)向鉆技術(shù)在污水管道施工應(yīng)用中的最大價(jià)值，提升管道的施工質(zhì)量，為污水管道工程整體質(zhì)量的提升提供保障。

4 結(jié)束語(yǔ)

水平導(dǎo)向鉆技術(shù)在污水管道工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它能夠大幅提升污水管道工程的施工速率，而可以有效保證管線走向的準(zhǔn)確性與標(biāo)高的合理性，在一定程度上提高了污水管道工程的整體質(zhì)量。