供水工程水平定向鉆管道鋪設(shè)施工工藝

韓高山

（甘肅省東鄉(xiāng)族自治縣水務(wù)局，甘肅臨夏 731400）

1 引言

水資源在社會經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用，對于社會生產(chǎn)以及人們的日常生活影響巨大。新的發(fā)展環(huán)境下，伴隨著城市化進程的加快以及人們生活水平的提高，供水工程的數(shù)量不斷增加，對于施工工藝技術(shù)的先進性提出了更高的要求。如何才能在保證供水工程施工質(zhì)量和施工安全的前提下降低施工成本，提高施工效率，是供水工程施工企業(yè)需要解決的一個核心問題。

2 水平定向鉆技術(shù)概述

水平定向鉆技術(shù)可以在不對地表進行開挖的情況下，完成各類地下公用設(shè)施的鋪設(shè)作業(yè)，適用于沙土、黏土等地況，具有施工速度快、精度高、成本低廉的優(yōu)點，在供水、煤氣、電力、通信以及石油天然氣管道鋪設(shè)中有廣泛的應(yīng)用。

水平定向鉆技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)在幾個方面：（1）定向鉆穿越施工不會對交通產(chǎn)生阻礙，也不會破壞綠地和植被，不會對周邊居民的日常生產(chǎn)生活產(chǎn)生影響，具備環(huán)境友好的特性；（2）在水平定向鉆施工技術(shù)應(yīng)用過程中，采用的設(shè)備精度較高，可以十分方便地對管道的敷設(shè)方向和埋深進行調(diào)整，而且較長的管線弧形敷設(shè)距離能夠很好地滿足設(shè)計與施工要求，如果是市政工程項目，還能準(zhǔn)確繞開地下構(gòu)筑物；（3）市政管網(wǎng)的埋深通常會達(dá)到3 m 以上，如果需要穿越河流，埋深甚至?xí)_(dá)到9～18 m，借助水平定向鉆施工技術(shù)，可以使其施工更加簡單，而且不會對地形地貌產(chǎn)生破壞，能夠很好地迎合環(huán)保要求；（4）在利用水平定向鉆技術(shù)進行穿越施工的過程中，不存在水上或水下作業(yè)，不會影響船舶的正常通行，也不會對河床結(jié)構(gòu)和堤壩產(chǎn)生破壞，具有施工周期短、施工安全可靠的優(yōu)點；（5）對比其他施工方法，水平定向鉆施工的進場速度更快，施工場地可以根據(jù)實際需求進行靈活調(diào)整，在市政工程施工中，有著極強的優(yōu)越性，而且具有成本低、施工效率高的優(yōu)勢[1]。

3 供水工程水平定向鉆管道鋪設(shè)施工工藝

3.1 工程概況

東鄉(xiāng)縣布楞溝山旱地林果產(chǎn)業(yè)示范園供水工程由東鄉(xiāng)縣潤東水務(wù)生態(tài)投資有限公司負(fù)責(zé)實施，項目總投資2.95 億元，管線涉及鎖南鎮(zhèn)、沿嶺鄉(xiāng)、汪集鎮(zhèn)、大樹鄉(xiāng)、高山鄉(xiāng)、達(dá)板鎮(zhèn)6 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，輸水管線沿山脊敷設(shè)。工程分兩期實施，一期工程投資1.46 億元，主要建設(shè)輸水管線25.8 km、蓄水池6 座、閥井54 座，配套鎮(zhèn)墩等附屬建筑物；二期工程投資1.49 億元，主要建設(shè)高位蓄水池8 座、閥井40 座、分水口13 座，沿布楞溝南北兩側(cè)面山布置2 066.67 hm2綠化灌溉配水干管68.1 km，計劃種植11.33 km2生態(tài)林和9.33 km2經(jīng)濟林。由于布楞溝山旱地林果產(chǎn)業(yè)示范園供水工程（一期）管線大部分沿公路布設(shè)，其開挖施工難度較大，干擾因素眾多，經(jīng)過方案論證，決定使用水平定向鉆機進行管道鋪設(shè)施工。將施工過程分為2 個階段：第一階段是按照設(shè)計曲線盡可能準(zhǔn)確地鉆一個導(dǎo)向孔；第二階段是將導(dǎo)向孔進行擴孔，并將產(chǎn)品管線（鋼管）沿著擴大了的導(dǎo)向孔回拖到導(dǎo)向孔中，完成管線穿越工作[2]。

3.2 施工準(zhǔn)備

在正式施工前，必須切實做好施工準(zhǔn)備工作，以確保供水工程施工作業(yè)的順利展開。具體來講：（1）應(yīng)做好施工現(xiàn)場的勘察工作，明確水文地質(zhì)條件和地形地貌，確定好管道走向?？辈旖Y(jié)果顯示，一期工程管線勘測結(jié)果顯示，地層中有新近系砂巖夾砂質(zhì)泥巖，中厚層狀，產(chǎn)狀近水平，成巖差，易風(fēng)化，屬軟巖。此地層中，敷設(shè)DN711 mm 鋼管長約400 m，DN610 mm鋼管長約690 m，DN323.9 mm 鋼管長約380 m，DN273 mm鋼管長約145 m，DN219 mm 鋼管長約445 m；其余均為濕陷性黃土。（2）應(yīng)做好測量放線工作，確保鉆機中心線、入土點以及出土點能夠處于同一條直線上，嚴(yán)格依照施工圖以及穿越軸線，將鉆機及附屬配套設(shè)備安放在預(yù)定位置。（3）應(yīng)確定好施工材料的規(guī)格，在一期工程中，鋼管的長度和質(zhì)量見表1。

表1 一期工程鋼管長度及質(zhì)量統(tǒng)計表

3.3 工作坑開挖

工作坑的開挖應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)場地形條件進行，將工作井開挖尺寸控制在1 m×1 m×1 m～2.5 m×2 m×1.5 m，將發(fā)送溝的開挖范圍設(shè)定為3～15 m 長的帶有一定坡度的溝槽。在工作坑開挖的過程中，應(yīng)做好現(xiàn)場管理工作，切實保障施工質(zhì)量。

3.4 機具就位

在鉆機進入施工現(xiàn)場后，需要安排專業(yè)技術(shù)人員來對鉆機的運行狀態(tài)進行檢查和記錄，發(fā)現(xiàn)問題后及時進行處理，避免出現(xiàn)鉆機帶病作業(yè)的情況。鉆機檢查無誤后，需要設(shè)置在合適的位置，確保其與工作井的距離在1 m 以上，否則，鉆機在運行過程中產(chǎn)生的振動可能會造成塌方問題。鉆機就位后，必須位于穿越曲線相同方向上，同時，由技術(shù)人員開展系統(tǒng)連接和試運行工作，確認(rèn)所有系統(tǒng)運行正常，參數(shù)不存在異常后，可以依照相應(yīng)的次序進行鉆進施工[3]。

3.5 泥漿制備

對于非開挖工程，泥漿是非常重要的材料，能夠起到保護孔壁、排除鉆屑、保持地層壓力平衡的作用，也可以對硬質(zhì)巖土進行軟化，對鉆具以及孔壁進行潤滑。在泥漿制備過程中，可以就地取水，設(shè)置專用的集水罐車，通過沉淀的方式使水質(zhì)達(dá)到泥漿用水要求。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，可以采取增加泥漿儲存數(shù)量的方式來解決這個問題。為了維持孔壁的穩(wěn)定性，提高泥漿攜帶能力，通常會通過加入泥漿添加劑的方式來改善泥漿的流變特性，工程中采用的泥漿添加劑有：磺化瀝青（降濾失）、水解聚丙烯酰胺（提黏、護壁）防塌降濾失劑、CMC（羧甲基纖維素）和潤滑劑。

3.6 鉆孔導(dǎo)向

應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場勘察情況，做好相應(yīng)的鉆孔導(dǎo)向工作，選擇恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)向板，啟動泥漿泵后，對照入土點的位置鉆進，鉆頭會在導(dǎo)向板的推動下持續(xù)深入，1 根鉆桿鉆完后，需要對鉆頭的實際位置進行測量，及時調(diào)整鉆進方向。這樣，才能真正保障導(dǎo)向孔曲線的施工效果。待鉆頭于出土點位置出土后，導(dǎo)向孔的鉆進才算完成。

3.7 預(yù)擴孔

若工程施工中使用的是大型鉆機，同時，管道的管徑較大，則需要做好相應(yīng)的預(yù)擴孔工作，預(yù)擴孔的直徑和測試需要結(jié)合鉆機型號和地質(zhì)情況確定。在對導(dǎo)向孔進行鉆進的過程中，可以使用不同的鉆頭導(dǎo)向板，配合不同直徑的擴孔器進行擴孔作業(yè)，依照φ250 mm→φ300 mm→φ400 mm→φ600 mm→φ800 mm→φ900 mm 的順序進行擴孔，確保最終的成孔尺寸為管材直徑+200 mm。擴孔完成后，必須對管孔進行必要的修整，以免在后續(xù)管道鋪設(shè)時出現(xiàn)崩塌等問題[4]。

3.8 管線回拖

在經(jīng)過預(yù)擴孔處理，確認(rèn)管孔能夠達(dá)到管線回拖敷設(shè)要求后，可以依次連接好鉆桿、擴孔器、回拖旋轉(zhuǎn)活節(jié)以及已經(jīng)被安裝好的管線，從出土點位置緩慢地將管線回拖到入土點。在對管線進行回拖的過程中，必須確保管線與擴孔工具可靠連接，利用鉆機轉(zhuǎn)盤帶動鉆桿旋轉(zhuǎn)后退，在擴孔的同時進行管線回拖作業(yè)，在這個過程中管線本身并不會旋轉(zhuǎn)。經(jīng)過擴孔后的管控內(nèi)充滿了泥漿，因此，管線實際上是懸浮在泥漿中，受泥漿潤滑作用的影響，管線回拖的阻力較小，而且其外部防腐層也可以得到很好的保護，在經(jīng)過多次預(yù)擴孔的情況下，最終管孔的直徑超過了管道，回拖并不存在阻礙。需要注意的是，管線回拖過程中，必須將地形條件的影響考慮在內(nèi)，控制好最大拖管距離，一期工程中這個距離為600 m。回拖過程中，需要分段進行碰口焊接以及碰口焊縫的無損檢測工作，確認(rèn)合格后，還需要對焊縫進行防腐處理，然后才能進行拖管[5]。

4 結(jié)語

在供水工程施工中，水平定向鉆管道鋪設(shè)施工工藝的應(yīng)用能夠促進施工效率和施工質(zhì)量的提高，也可以有效減少工程施工對周邊環(huán)境的影響，具備良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。在實踐中，需要充分考慮施工區(qū)域的地質(zhì)水文狀況，選擇恰當(dāng)?shù)氖┕ぴO(shè)備，將水平定向鉆進技術(shù)的優(yōu)勢最大限度地發(fā)揮出來，推動施工質(zhì)量和施工水平的提高。