采用非开挖定向钻牵引技术施工在自来水管道工程

采用非开挖定向钻牵引技术施工在自来水管道工程

摘 要：水平定向钻在给水管道施工中的具体应用，及定向钻施工的控制要点。

关键词：非开挖 水平定向钻 给水管道施工

随着城市建设的不断发展，地上地下的管线设施越来越复杂，时常是综合电信、污水、雨水、电力、自来水管线同时挤在一起，开挖距离及施工质量均无法保证，到处可见刚刚建成的路面被一个个管线单位重复开挖，留下一条条难看的“疤痕”，这样不但给城市留下了遗憾，管线单位自身也时常被路面施工单位的高额赔偿所困扰，这就对传统的开挖施工技术提出了挑战。非开挖技术因其具有不开挖路面、不影响交通、安全可靠、工期短、精度高、并且同顶管施工相比造价较低等优势被自来水行业接受，并在多项工程中应用。

咸阳自来水行公司承建的毕原路给水工程、全长1876米，De315PE管，在途经核工业部二零二研究所门前时，由于军工企业的特殊设计要求，其门前路面不能开挖，我们决定采用了定向钻牵引施工技术。

1、定向钻进的基本原理：按预先设计的地下铺管轨迹，钻一个小口径导向孔，在机械切削（钻头旋转）和水流的共同作用下实现钻进；在静压和水流下依靠钻头板斜面上的垂直力（钻头不转），实现方向的改变。完成导向孔作业后，根据具体要求，可以在导向孔出口端的钻杆头部安装回扩器进行扩孔，直至将孔道扩大到可以敷设相应的管线或者直接扩孔拉管敷设地下管线。

2、施工顺序：现场勘查-----开挖工作法井-----设计轨迹线-----导向孔施工-----各级预扩孔-----清孔-----回拖管材。

3、施工准备：导向钻机、导航仪、导航仪可控导向钻头、泥浆泵、潜水泵、扩孔器、柴油发电机组、经纬仪、焊接机等。

4、现场勘查：根据设计的铺管深度初步确定施工段的倾斜段长度、入射点位置、铺管长度、下管位置，各点标高，为钻机施工创造条件。导向孔轨迹线设计是在管线剖面图基础上，设计出钻孔的最佳曲线。钻机按设计轨迹线校正、固定安放。

5、导向孔钻进：利用造斜或稳斜原理，在地面导航仪引导下，从起点到终点，钻一个与设计轨迹尽量吻合的导向孔，导向孔施工是成孔的关键，根据已设计轨迹线确定导向孔的入土点和入射点角度。认真测量和科学选取穿越轴线的方位角，使钻孔接近设计轨迹线，深度及平面误差可控制在±20 mm以内，遇有不可抗拒地质条件应放宽。导向孔钻进过程中，注意井眼的返浆情况并做好记录。以便准确判断钻进过程中的地质情况，为预扩孔提供可靠数据，导向孔的施工是

否符合设计要求，直接影响工程质量。根据钻进过程中记录的数据仔细分析所钻进的线路中是否存在回填土，以便及时调整施工工艺及应对措施。另外，在导向孔施工过程中，导向技术人员确保曲线偏移不能超越规定设计范围，每根钻杆间的角度变化也要得到严格控制，确保导向孔高质量完成。

6、扩孔：导 向孔完成后，技术人员应根据操作人员的原始记录并与原设计轨迹线相核对，再次复核导向孔的质量。在导向孔符合质量要求的情况下，取下导向钻头，接上反扩钻头，接上分动器，即可进行回拉扩孔。根据铺设管线的直径、材质、地层等因素选择扩孔的最大孔，扩孔顺序和扩孔方式，采用逐级扩孔，最终孔径比预铺管孔径大50—100mm左右。本工程分三级扩孔，扩孔时应视地层的不同选择不同类型的反扩钻头。同时根据地层情况选择泥浆配方，本工程地质粘质成份多，用清水和刮刀钻头扩孔，自然造浆，保持孔壁稳定。如果所穿越地层中含砂量高，则必须选择优质泥浆，用膨润土进行泥浆护壁处理。使泥浆达到一定黏度，失水量降低，同时能抑制地质土体的分化，保持孔壁稳定。扩孔直径符合铺管要求时，扩孔即告结束。

7、清孔。扩孔结束后，用φ350mm清孔器两次清孔。清孔时注意泥浆比重，保证泥浆质量。机械操作人员应注意仪表的变化，以此判断孔内情况。并作好记录，技术人员根据记录的数据，分析清孔的效果如何，决定能否铺设管材。

8、回拖管材。当钻孔清孔达到铺管要求后，需进行回拖前准备，复查管材质量以及搬运过程中有无损伤，管材焊（连）接是否符合规定要求，检验完毕后，方能铺设，操作人员控制钻机的拉力和速度，确保所铺设管材不受损害。回拖产品管材时，先将扩孔工具和管线连接好，然后，开始回拖作业，并由钻机转盘带动钻杆旋转后退，进行扩孔回拖，产品管线在回拖过程中是不旋转的，由于扩好的孔中充满泥浆，所以产品管线在扩好的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑，这样即减少了回拖阻力，又保护了管线防腐层，经过钻机多次预扩孔，最大扩孔器尺寸为铺设管径的1.5倍，这样既能够保持泥浆流动畅通， 又可以保证管线安全、顺利的进行敷设。

9、经济效益：穿越核工业部二零二研究所门前，如使用用顶管法施工工期提前了70%，造价降低了3%

10、结束语：

用定向钻牵引技术施工，达到了节约工程造价，缩短工期，保护环境，施工过程不影响交通的目的；一次性试压合格，质量可靠，取得了良好的社会效益和经济效益。随着人们环保意识的不断增强，现代化城市建设管理水平不断进步，非开挖水平定向钻进技术以其独特的先进性和优越性，将被自来水行业应用和推广。