市政給排水工程定向鉆施工技術(shù)及成本管理

（中交二公局東萌工程有限公司，陜西西安 710119）

1 工程概況

蘇寧用地位于西安高新區(qū)緯三十二路以北、緯三十路以南、經(jīng)四十四路以東、經(jīng)四十路以西區(qū)域；平安用地位于緯三十二路以北、經(jīng)四十路兩側(cè)的區(qū)域。根據(jù)地質(zhì)資料可知，項目所在區(qū)域及其周邊均未設(shè)置給排水管網(wǎng)，為滿足企業(yè)的發(fā)展需求擬建設(shè)一座雨污水泵站。結(jié)合現(xiàn)場情況，雨污水泵站所在位置為緯三十二路北側(cè)的市政綠化帶內(nèi)，提升雨污水后將其沿經(jīng)四十路延伸，到達緯三十路南側(cè)，將污水排入四十路下游給排水管道，從而解決企業(yè)建設(shè)及運營階段的污水排放問題。

2 工作原理

近年來，市政工程建設(shè)規(guī)模不斷擴大，給排水工程成為重點建設(shè)內(nèi)容，由于行業(yè)技術(shù)的進步，定向鉆技術(shù)在其中取得廣泛應(yīng)用，其具備環(huán)保效益高、施工擾動性小、成本低等多重特點，成為創(chuàng)造高品質(zhì)市政工程項目的重要技術(shù)支持。

本項目引入了定向鉆施工技術(shù)，其工作原理為：現(xiàn)場配備了定向鉆機，以設(shè)計的鉆孔軌跡為基準(zhǔn)有序鉆進施工；使用到GL600地下管線探測儀，利用該儀器完成施工中的探測工作，明確鉆進作業(yè)面的實際狀況；結(jié)束導(dǎo)向孔鉆進后更換為擴孔鉆頭（要求該裝置直徑提升一級）執(zhí)行反向擴孔操作，儀器依然實時探測，鉆孔作業(yè)時兼并注漿，兩道工序保持同步狀態(tài)，最終形成孔道。本給排水工程共由兩類管道構(gòu)成，即污水管道與雨水管道，采取的是分級擴孔的方式并輔以回拖管線操作。

3 施工技術(shù)

（1）測量、放線、工作坑施工。參考建設(shè)方給出的建議確定合適的穿越位置，技術(shù)人員深入現(xiàn)場勘察并使用水準(zhǔn)儀檢測，明確各鉆點的高差情況。以所得的測量結(jié)果為參考準(zhǔn)確放樣，確定合適的進、出鉆點工作坑。開挖兩個工作坑，規(guī)格為4 m×5 m×2.5 m，位置分別為Y4（W4）處和Y13（W13）處；開挖兩個接收坑，規(guī)格均為4 m×4 m×4.5 m，所處位置分別為Y3（W3）及Y7（W7）處。

（2）生成鉆進軌跡圖。整理測量結(jié)果，依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)確定各鉆桿的工藝參數(shù)，即鉆進深度與角度，并形成軌跡圖作為導(dǎo)向鉆進的基本依據(jù)。

（3）導(dǎo)向鉆孔。選擇射流輔助鉆進法，工程人員主要有導(dǎo)向員、司鉆員等，以上述繪制地鉆進軌跡圖為指導(dǎo)沿著特定路線鉆進施工，持續(xù)至出鉆點工作坑為止。由于市政工程施工干擾因素較多，為順利完成擴孔與回拖必須控制好鉆進高程，實現(xiàn)安全、高效鉆進施工。探頭要置于探頭盒中，經(jīng)過標(biāo)定與校準(zhǔn)后確保其位置精確性，再在鉆桿上設(shè)置導(dǎo)向鉆頭，通過轉(zhuǎn)動鉆桿的方式檢驗探頭工作狀況，即是否可正常發(fā)射信號，回轉(zhuǎn)鉆進2 m后便可沿著設(shè)計的軌跡向前推進[1]。配備3 m長的鉆桿及使用無線控向系統(tǒng)，在其作用下減小鉆進誤差，形成導(dǎo)向孔后對其全面檢驗，無誤后再預(yù)擴孔。先導(dǎo)孔示意圖如圖1所示。

圖1 先導(dǎo)孔示意圖

（4）配制泥漿。鉆進過程中泥漿是重要原材料，可作為沖洗液而使用，制備時選擇優(yōu)質(zhì)的膨潤土和添加劑，合理配比稱量材料并充分攪拌，形成泥漿后注入洞內(nèi)。性能良好的泥漿具備潤滑鉆機、減小回轉(zhuǎn)扭矩、冷卻鉆頭、緩解腐蝕等多重功能。

（5）擴孔。鉆進并形成導(dǎo)孔后通過擴孔的方式可為后續(xù)拖拉PE管創(chuàng)造良好條件。選擇Φ200 mm擴孔器，將該裝置設(shè)置在導(dǎo)桿組尾端，在鉆掘機組的牽引下令擴孔器發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，回拉過程中將獲得充足的鉆掘液（由泵輸出，并經(jīng)過導(dǎo)管而流出），其具有潤滑的效果，并在一定時間內(nèi)支撐擴孔，產(chǎn)生的土塊與鉆掘液混合并共同進入泥漿坑中。

（6）拖拉管。施工人員根據(jù)設(shè)計要求拖動鋼管到達指定位置。被拖動的鋼管既需要提前焊接好，又要有拉頭方便拖動。具體方法為：為了保證拖管按管道的設(shè)計要求有序進行，施工人員應(yīng)采用回拖器拖管，同時完成打泥漿和旋轉(zhuǎn)回拖兩項操作。拖管過程中旋轉(zhuǎn)分動器的結(jié)構(gòu)是特制的。施工人員既要緊密連接扶正器和工作管，又要保證工作管和拉管器之間的連接密不可分。泥漿的選擇要滿足以下兩個條件：第一，泥漿應(yīng)具有較小的比重；第二，泥漿應(yīng)具有較高的黏度。泥漿處理劑和管孔潤滑劑能夠降低回拖阻力，選擇工作在一定程度上受地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響。充足的泥漿能夠保護和潤滑管壁。因此施工人員應(yīng)在PE管回拖前做好相應(yīng)的檢查。PE管熔接合格后將其與回拖器牢牢連接在一起。回拖啟動前施工人員全面檢查所有回拖系統(tǒng)，以最好的狀態(tài)啟動回拖。回拖啟動后施工人員應(yīng)盡量保證回拖的穩(wěn)定，無特殊情況一般不能停留。

（7）管道回拉力計算。

雨水拖管：PE管管徑DN630 mm，長度246.57 m，埋深1.603～2.226 m；PE管管徑DN630 mm，長度448.10 m，埋深1.681～2.226 m。

污水拖管：PE管管徑DN250 mm，長度248.47 m，埋深1.455～2.093 m；經(jīng)四十路東側(cè)綠化帶部分管徑DN250 mm，長度458.11 m，埋深3.524～4.093 m。

計算選取緯四十路東管徑DN630 mm，長度448.10 m，分兩段進行拖管，長度取250 m進行拖力計算，其他拖力均大于此段拖力。

PE管道回拖力計算：

式中：T——穿越管段所受回拖力（kN）；L——穿越長度（m），250m；fh——穿越管段與鉆孔孔壁之間的摩擦系數(shù)，0.1～0.3，取0.2；D1——管外徑（m）；D2——管內(nèi)徑（m）；γ m——鉆孔泥漿重度（kN/m3），取12 kN/m3；t——穿越管段回拖至入土點處的回拖力（kN）；γ P——管材的重度（kN/m3），取78.5 kN/m3；ww——浮力控制時單位長度管道的重量（kN/m3）；K——泥漿的黏滯系數(shù)（kN/m2），一般在0.15～0.35之間，取0.25。

經(jīng)計算，管道的回拖力為435.06 kN，根據(jù)經(jīng)驗設(shè)計回拖力取計算值的1.5～3倍，回拖力取3倍，即為1 305.18 kN，計劃選取拖力320 t鉆機進行穿越可行。

4 定向鉆穿越施工中的成本管理

4.1 成本過程的控制

（1）材料費。

材料費一般占工程直接費的60%左右，是項目目標(biāo)成本管理的關(guān)鍵，必須加強材料的計劃、采購、驗收、領(lǐng)用、消耗、自然損耗等各個環(huán)節(jié)的管理[2]。具體操作如下：

①通過調(diào)研等方式了解市場行情，第一時間獲取市場動態(tài)。采購人員需從質(zhì)量、價格以及服務(wù)等多個方面對不同公司進行評估和分析。相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)施工計劃合理制定采購方案，同時形成詳細的文字資料。當(dāng)某種物資需求量較大時可組織公司統(tǒng)一招標(biāo)采購。

②礪砂、石料等材料的采購應(yīng)由項目部控制價格和數(shù)量，并由機組在現(xiàn)場進行確認。除采購以外，施工人員還可充分利用施工環(huán)境，在現(xiàn)場進行資源的實地開采和加工生產(chǎn)，從而降低施工成本。

③材料的發(fā)放應(yīng)限制額度、明確配比，規(guī)范分包工程材料的管理。不僅要合理采購，還要做好采購后材料的管理。對材料的使用進行嚴(yán)格監(jiān)督，嚴(yán)禁材料倒買倒賣、以次充好等情況的出現(xiàn)。做好材料的成本核算，定時定點清查盤點，使材料采購到材料消耗的每一步都透明可查。

（2）機械使用費。

①多渠道解決設(shè)備不足問題。從某種程度上來說，機械化程度的高低往往是一個企業(yè)硬件實力的體現(xiàn)。企業(yè)不能為了彰顯自己的實力而盲目購買機器。機器設(shè)備不足時購買機器并不是唯一的解決方法，企業(yè)可以進行機器的內(nèi)部調(diào)劑，還可以從外部進行租賃，也可以分包自帶。部分價格較高、使用次數(shù)不多的設(shè)備最好采用租賃的方式。

②公司應(yīng)派專人對現(xiàn)有的設(shè)備進行檢查和維護，減少設(shè)備不必要的損耗。為了減少油料費用和維修支出，公司可采用單機核算的方式。

③評估并監(jiān)控中型和大型設(shè)備，最大限度縮減維修支出。盡量避免折舊費不計提或少提折舊情況的出現(xiàn)。

（3）間接費控制。

建立職能明確、做事高效的項目部，明確崗位及員工的分配，減少不必要的支出。針對差旅費、通信費等費用支出建立合理的控制指標(biāo)。部分費用支出無法建立控制指標(biāo)時，相關(guān)工作人員應(yīng)明確審批流程和報銷標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 具體費用估算

對定向鉆工程施工管道安裝中的工程施工費用進行計算，具體估算對比如表1所示。

表1 定向鉆和板樁井頂管施工費用估算對比

從表1可看出：（1）分別利用定向鉆和頂管穿越100 m的長度，前者的施工費用遠比后者低；（2）分別利用定向鉆和頂管穿越100 m的長度，前者的每米單價遠比后者低；（3）分別利用定向鉆和頂管穿越100 m的長度，前者的工程費用僅占整個工程費用的1/4，后者大約占整個工程費用的1/2。

5 結(jié)語

定向鉆技術(shù)在當(dāng)前的市政給排水工程中取得較好的應(yīng)用效果，也可成為其他管線工程的技術(shù)支持，可確保質(zhì)量的同時降低對周邊環(huán)境的擾動。市政給排水工程所涵蓋的工程要素較多，施工中應(yīng)做好各階段的成本管理工作，提高項目的經(jīng)濟效益。