自來水供水管道施工中水平定向鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

尹鑫

摘 要： 在自來水供水管道施工過程中，水平定向鉆進(jìn)技術(shù)作為非開挖技術(shù)中發(fā)展速度最快的一種施工技術(shù)，其具有導(dǎo)向準(zhǔn)確，在一定曲徑范圍內(nèi)能夠有效避開障礙物，不會(huì)對(duì)管線經(jīng)過地區(qū)帶來生態(tài)環(huán)境上的破壞，施工周期較短，具有較好的社針效益，對(duì)于復(fù)雜地層條件具有較好的適用性。因此在當(dāng)前城市自來水供水管道施工中應(yīng)用較多。文中分析了水平定向鉆進(jìn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并進(jìn)一步對(duì)自來水供水管道施工中水平定向鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞： 自來水供水管道;水平定向鉆進(jìn)技術(shù);導(dǎo)向孔;擴(kuò)孔;回拖管材;泥漿

目前，隨著城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)城市的交通和環(huán)境的要求也越來越高。在城市繁忙的交通路段，開挖敷設(shè)地下供水管道勢必會(huì)影響環(huán)境與城市交通。管道水平定向鉆進(jìn)施工在管道穿越公路、鐵路、建筑物、河流、湖泊、古跡保護(hù)區(qū)、鬧市區(qū)、農(nóng)作物及植被保護(hù)區(qū)施工時(shí)可以帶來顯著的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益。水平定向鉆進(jìn)技術(shù)是通過利用水平定向鉆機(jī)，不需要開挖地表，即以最小的地表開挖工作量進(jìn)行地下管線的鋪設(shè)。在具體應(yīng)用過程中具有精準(zhǔn)定位，施工周期短，不影響交通及不破壞環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，采用水平定向鉆進(jìn)技術(shù)進(jìn)行自來水供水管道施工是一種比較理想的施工工藝，也是地下管線施工中穿越障礙時(shí)常用的一種施工技術(shù)。

1水平定向鉆進(jìn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

在水平定向鉆進(jìn)穿越施工過程中不會(huì)對(duì)周邊交通造成阻礙，同時(shí)也不會(huì)對(duì)施工路線上的綠地和植被帶來破壞，對(duì)于周邊環(huán)境和居民生活影響較小。在具體施工過程中，應(yīng)用現(xiàn)代化的鉆進(jìn)設(shè)備，鉆進(jìn)精度較高，對(duì)于敷設(shè)方向和埋深更容易調(diào)整，管線敷設(shè)距離較長，能夠有效的滿足設(shè)計(jì)埋深要求，管線能夠繞過地下障礙物。當(dāng)前城市管網(wǎng)埋深都達(dá)到3m以上，穿越河流時(shí)埋深在河床下10m以上，利用水平定向鉆進(jìn)行穿越，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成影響，也不會(huì)對(duì)地貌造成破壞，能夠更好的適應(yīng)環(huán)保的各項(xiàng)要求。施工時(shí)不需要在水面或是水下作業(yè)，不影響江河通航，對(duì)江河兩側(cè)堤壩及河床結(jié)構(gòu)不會(huì)帶來破壞，施工不受季節(jié)限制，施工更具安全性和可靠性。施工過程中施工場地能夠靈活調(diào)整，施工占地少，工程造價(jià)低，施工速度較快，而且管線穿越大型河流時(shí)，由于埋在較深的地層下，地層內(nèi)部氧和其他腐蝕性物質(zhì)較少，具有自然防腐和保溫的作用，管線使用時(shí)間更長。

2自來水供水管道施工中水平定向鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

2.1施工準(zhǔn)備

根據(jù)管線工程平面圖。既有管線地下管網(wǎng)圖和工程技術(shù)等資料，并對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地勘察，對(duì)既有管線檢查井標(biāo)記的位置進(jìn)行記錄，利用儀器和人工勘察相結(jié)合，準(zhǔn)確確定既有管線的位置。根據(jù)收集的資料進(jìn)行待敷設(shè)管線曲率設(shè)計(jì)出導(dǎo)向孔軌跡，并進(jìn)行導(dǎo)向孔軌跡圖繪制。

由于施工過程中需要利用泥漿來穩(wěn)定鉆孔土體、冷卻潤滑鉆頭及其他孔內(nèi)鉆具、清理鉆屑等，因此在施工前需要做好施工泥漿配制。通過利用混合攪拌系統(tǒng)將水、膨潤土和聚合物按照一定比例加入混合倉進(jìn)行攪拌，泥漿的粘度需要根據(jù)施工場地具體地質(zhì)情況而定。在具體泥漿配制時(shí)，為了確保泥漿具有較好的流變性和潤滑性能，需要在配出的基漿基礎(chǔ)上加入各種泥漿添加劑，具體有增粘劑、固壁劑和潤滑劑。在選擇鉆機(jī)時(shí)，根據(jù)管材回拉力計(jì)算值的1.5-3倍來確定鉆機(jī)回拉力，以此來對(duì)鉆機(jī)型號(hào)進(jìn)行確定，并在施工開始之前做好土壤評(píng)估工作，進(jìn)一步確定鉆進(jìn)液和鉆具。

2.2導(dǎo)向孔鉆進(jìn)

在導(dǎo)向孔鉆進(jìn)開始之前，需要開挖工作坑，設(shè)備進(jìn)場并做好鉆機(jī)錨固工作，通過對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，待這一切工作完成后開始導(dǎo)向孔鉆進(jìn)。在導(dǎo)向系統(tǒng)引導(dǎo)下，按照設(shè)計(jì)好的導(dǎo)向軌跡進(jìn)行鉆進(jìn)，利用高壓泥漿的射流作用與鉆頭的切削作用共同作用在地下形成孔壁。在具體鉆進(jìn)過程中，監(jiān)視設(shè)備通過接收鉆頭內(nèi)信號(hào)棒發(fā)出的信號(hào)，以此對(duì)鉆頭的深度、位置和角度等信息進(jìn)行顯示，并以此為依據(jù)及時(shí)對(duì)鉆頭方向進(jìn)行調(diào)整。在具體導(dǎo)向孔鉆進(jìn)過程中，需要對(duì)鉆進(jìn)軌跡進(jìn)行有效控制，從而為后續(xù)管道鋪設(shè)施工打下良好的基礎(chǔ)。

2.3擴(kuò)孔

導(dǎo)向孔完成后，選擇與土質(zhì)類型相應(yīng)的擴(kuò)孔鉆頭，按配套擴(kuò)孔鉆頭由小到大逐級(jí)回拉擴(kuò)孔，在回拉擴(kuò)孔時(shí)，泥漿泵會(huì)向孔壁提供足夠的鉆進(jìn)泥漿液，在孔壁表面迅速形成一層護(hù)壁泥漿層，并將切削下的土屑帶回到地面，經(jīng)多次擴(kuò)孔使終孔直徑達(dá)到設(shè)計(jì)鋪設(shè)生產(chǎn)管徑的1.2～1.5倍。為避免蠻干造成鉆頭丟失孔內(nèi)，加大泥漿量，松脫扭矩，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭，放慢擴(kuò)孔速度，問題基本解決。當(dāng)鉆頭回?cái)U(kuò)到農(nóng)地中段下方時(shí)，扭矩突然增加，鉆機(jī)有較明顯振動(dòng)，據(jù)村民口中得知，鉆頭上方地段曾種有多棵大樹，經(jīng)分析確定鉆頭與原有的大樹樹根相遇造成卡鉆，為此松脫扭矩，緩慢回?cái)U(kuò)，通過樹根后又跟進(jìn)重新回?cái)U(kuò)，將樹根粉碎，以防鋪管時(shí)有障礙。在近幾年的擴(kuò)孔施工中，由于地形地質(zhì)復(fù)雜、技術(shù)、人為等原因，還造成坍孔、縮徑、鉆孔膨脹、泥漿漏失等施工事故，通過加強(qiáng)施工前測量精度、改變泥漿粘度和配方、加強(qiáng)孔內(nèi)泥漿壓力平衡、改善回?cái)U(kuò)程序等方法進(jìn)行處理，得到了較好的效果。

2.4回拖管材

擴(kuò)孔結(jié)束后，采用清孔器進(jìn)行清孔。復(fù)查管材的質(zhì)量及搬運(yùn)過程中是否損傷，按管材連接要求進(jìn)行檢查連接是否符合規(guī)定，檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行拖管。將連接好的管材沿接收坑坡道安放好，依次連接接頭、分動(dòng)器、鉆桿?；赝瞎艿罆r(shí)，密切注意孔內(nèi)情況，鉆機(jī)操作手密切注意控制鉆機(jī)的拉力和速度，確保回拖平衡。在回拖管材施工中，應(yīng)盡量避免發(fā)生卡管、鋪管受擠壓變形、泥漿滲出等事故，若發(fā)生應(yīng)該分析原因，采取相應(yīng)的措施解決。導(dǎo)致泥漿滲出情況時(shí)，多是由于施工地段為沙質(zhì)粉土層時(shí)，松散的地層給泥漿留出了通道，泥漿順著通道則能夠滲出地面。同時(shí)在擴(kuò)孔時(shí)，鋪管孔中殘留了過多的泥屑，導(dǎo)致鉆孔被阻塞，泥漿無法從孔口返出，在孔內(nèi)形成高壓而滲出地面。具體處理時(shí)宜采用鉆機(jī)和挖掘機(jī)將管道拖回到接收工作坑內(nèi)。利用清孔器重新進(jìn)行清孔施工，增加泥漿濃度和粘度，在孔壁處形成泥皮阻漏，這樣可以有效的防止泥漿發(fā)生漏失的情況。放慢回拖管道的速度，回拖速度保持均速，這樣泥漿不會(huì)有過大壓力產(chǎn)生，泥漿平衡和這不會(huì)被破壞。在回拖管材施工完成后，需要復(fù)核管道的高程軸線，檢測管道變形情況，妥善處置廢棄泥漿，并對(duì)地面進(jìn)行恢復(fù)。

3結(jié)束語

由于水平定向鉆進(jìn)技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)，使該技術(shù)在供水管道穿越公路、廣場、河流等多方面得到很好的應(yīng)用。采用水平定向鉆進(jìn)技術(shù)對(duì)供水管道進(jìn)行施工，從技術(shù)層面以及施工對(duì)城市環(huán)境的影響方面、施工經(jīng)濟(jì)層面都具有顯著優(yōu)勢，在應(yīng)用中施工技術(shù)不斷得到完善，顯現(xiàn)出良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，隨著不斷加快的城市建設(shè)步伐，供水管道建設(shè)量隨之快速增加，水平定向鉆進(jìn)技術(shù)必將得到更廣泛的應(yīng)用。

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