[市政给水工程中水平定向钻穿越技术施工初探] 市政给水管道

　　摘要：随着城市建筑越来越密集，市政管道地下施工面临越来越大的困难，采用水平定向钻穿越技术较好的解决了这个难题。水平定向钻穿越技术其施工过程首先通过计算机控制进行导向和探测，先进行导向孔的钻穿，然后将导向孔逐步扩大，再将管道回拖，实现管道的地下施工过程。本文分析了水平定向钻穿越技术的具体特点，并以某市政供水管道的施工为例，详细阐述了该技术的施工工艺。
　　关键词：地下管道施工；水平定向钻穿越技术；特点；施工工艺
　　一、水平定向钻穿越技术的主要特点
　　1.对人民生活干扰较少。水平定向钻穿越施工不对道路“开膛破肚”，对交通没没有影响，施工时噪音污染也较少。
　　2.施工效率高，经济效益明显。施工场地可以灵活选择，场地占地小，施工速度快，施工周期短，并且不需要较多人力。
　　3.施工质量高。现代化的穿越设备技术水平越来越高，一是精度高，完全能满足管道铺设的设计要求；二是对地下环境适应性强，可以绕过地下障碍物继续施工；三是跨河流施工时，因为管线铺设在地层十米以下，地层对管道具有自然防腐和保温作用，对管道有良好的保护作用。四是通过对泥浆的不同配置，能针对不同的路面情况实施对管道的保护。
　　二、某市政工程采用水平定向钻穿越施工工艺介绍
　　该工程是某市的供水网络改造的一部分，施工区域处于城市中央，建筑密集，
　　人流量极大，交通地位极其重要，经相关单位研究决定采用水平定向钻穿越技术施工，以免给群众生活和城市经济活动带来影响。下面就该工程的具体施工工艺进行介绍，以为类似工程提供借鉴。
　　1.地下管线施工前的准备工作。(1)实地勘探。根据施工区域管线图和工地勘察报告，采取断面开挖取样、物探等方法，详细了解施工范围内原有管线分布情况，例如管线走向、埋深等，同时了解施工区域的地质、地形情况，为施工的开展提供参考资料。(2)测量放线。由专业技术人员依据管线施工平面图、断面图以及控制桩、水准标桩等实施测量放线，划定管线轴线以及施工作业的边界线。(3)施工场地的选址、准备工作。施工场地尽量选择对外部环境影响小的场合，管线施工两头场地土质能承受设备、车辆的进出，钻机施工一侧场地要充分考虑所有设备的存放，管道一侧则要考虑到所有预制管道的存放。(4)钻机安装、辅助配件加工。施工前要对钻机及相关仪表、仪器进行安装调试，一些具体的施工参数要准确录入钻机的控向系统。
　　2.水平定向钻穿越的施工。施工过程一般分为三个阶段，一是钻导向孔，二是导向孔预扩，三是管线的回拖。
　　(1)导向孔的开钻。导向孔由入口造斜段、水平直线段、出口造斜段三部分组成。入口段倾斜角度在8-12度之间，出口端倾斜度在5-12度之间，在钻机施工时要根据钻机的控向系统显示的参数及时调整钻机钻头的方向。在造斜段施工时，每根钻杆轻微调整一次角度（不超过0.8度），可以更好的控制导向，同时又不会对回拖造成麻烦。在钻导向孔实施过程中经常出现的问题主要有两个，一是在入土角达到水平夹角（0度）时，垂直深度和设计的管道埋深相差超过0.5米。这时应该调整入土段直线长度并调整钻机控向角度。二是在导向孔从水平段到达依出土角计算的出土点，但相较于设计的穿越长度误差较大或是不符合地面标高。
　　(2)导向孔的扩孔施工。预扩孔主要由钻机、扩孔器来完成。扩孔器要根据导向孔所处的地质和管道管径来确定。因为导向孔沿线土质不一样，对钻机和扩孔器的承载力不均，容易形成不均匀沉降，造成预扩孔的偏移程度不一，所以合理选择钻机和扩孔器对于定向穿越施工的质量具有重要的意义。扩孔器主要有飞刀式和桶式两种。飞刀式扩孔器一般用于中等程度硬土，其工作原理是通过切割来实现导向孔的扩大。桶式扩孔器一般应用于软土，它是通过对软土的挤压从而实现导向孔的扩大。
　　(3)管线回拖施工。回拖施工最主要的是要根据穿越管道回拖力的计算选择合适的钻机。管道回拖力主要和管道自重、管道和孔壁的摩擦力等因素相关。同时穿越管道回拖力要小于母管材的最大回拖力，不然容易造成母管道的损坏。如果经计算的管道回拖力大于母管材的最大回拖力，必须更换强度更大的母材管或是改变钻机的牵引角度等。管道回拖施工前要做的准备工作主要有：一是做好管道内外防腐涂层、管道预水压试验以及管道安装等；二是做好减少回拖时管道对地面的摩擦力措施。例如根据管道出土角和埋深，在入土点开挖发送沟，或者用专用滚轮架空管线等。
　　(4)施工过程的泥浆配置。泥浆配置是水平定向钻穿越技术的关键内容，也是穿越实施成功的重要保证。泥浆系统主要由泥浆混合搅拌罐、泥浆泵以及泥浆管路组成，其主要功能是为钻机提供钻进施工的泥浆。泥浆在钻头施工时起着提供润滑、冷却、降低回转力及回拉力等重要作用。同时，泥浆还能降低回拖施工时管道和孔壁的摩擦力、稳定孔壁等。要真正发挥泥浆的这些作用，除了根据穿越施工地段的地质情况进行合适的泥浆配置及用量之外，在钻头施工过程中还需要根据不同情况对泥浆配置进行调整。例如，施工中泥浆会因为失水或携带钻屑而变稠，这就要求注意添水稀释；施工中出现冒浆现象要停机检查，避免泥浆不正常流失影响工程质量；泥浆的具体配置、调整随着施工进度的不同而会有不同。
　　三、结束语
　　水平定向钻穿越技术施工具有众多优点，在施工过程中注意做好钻机系统、动力系统、控向系统、泥浆系统等的有机协调，提升施工水平，使得这项技术能更好的为市政工程服务。
　　参考文献：
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　　[2]郭晓军 揣东明:水平定向钻进铺管回拖管道变形分析。甘肃水利水电技术，2011年.
　　[3]朱王义:非开挖技术的研究进展。非开挖技术，2010年.