关键词：水平定向钻；给水管道施工；应用
引言
城市建设的快速发展是国家整体经济建设的重要体现形式，近年来，我国城市建设发展迅速。在我国，许多城市给水管道施工长期以来一直沿袭着开挖施工的模式。随着城市建设的发展，开挖施工对城市的交通、居民的正常生活造成不便，也带来了不好的社会影响。非开挖方法的给水管线施工对城市地下管线实施铺设、更换，比传统的施工技术效率高、安全性高、不影响城市交通等优点。在管道穿越过程中，水平定向钻技术广泛应用地下管道非开挖掘进技术，该技术具有导向准确，能够在一定的曲率半径范围下绕开障碍物等优点。
1水平定向钻原理
水平定向钻的组件主要包括钻机、导向系统、钻杆、回扩器等组成。水平定向钻机敷管的关键技术就是钻头的定向钻进。钻头在钻进时受到两个来自钻机的力:推力和切削力。定向钻的钻头前面带有一个斜面，随着钻头的转动而改变倾斜方向。钻头连续转动时，在推力和切削力的联合作用下钻出一个直孔;钻头不转动时，斜面的倾斜方向不变，这时钻头在钻机的推力作用下向前移动，并朝着斜面指着的方向偏移，则使钻进方向发生改变。只要控制斜面的朝向，就控制住了钻进的方向。
2水平定向钻进技术的优点分析
第一，运用水平定向钻进技术进行穿越工程施工时不会对周围交通、商店、医院、学校和人们的正常生活及工作造成影响，能够降低对环境的破坏;第二，能够对埋深以及敷设方向予以灵活调整，以便管线能够有效避免地下障碍物，方便施工;第三，施工期间不需要进行水下或者水面作业，因此不会对江河堤坝以及河床的结构造成影响，不会影响江河通航，不受季节限制，施工周期短，安全可靠。
3水平定向钻在给水管道施工中的应用
3.1施工准备
第一，测量放线。测量放线是所有工程的建设基础与质量保障，在政给水工程测量放线作业中，要重视线路、控制桩与多种水准基标。其中，对于控制桩与水准基标而言，施工者要依照定测资料选择合理的测量方式；并且在测量时，还要在控制桩上详细标注好桩号、里程与高程等内容。第二，场地选择。在选择施工场地时，要选择对周围外部环境影响小的场地，同时管线施工场地的地质要具备较强的承受能力，可以承载施工设备及车辆的进出；若是无法承受较大的重量，则需做好地基保护措施。另外要做好设备存放工作，以此保证施工可以顺利进行。第三，设备安装。在利用水平定向钻穿越技术进行给水工程施工时，需要先将钻机放置在场地穿越中线处，然后连接系统，进行试运转作业，进而确保钻机可以在工作中保持平稳状态。
3.2钻导向孔
钻导向孔是整个施工中最为重要的一个环节。水平定向钻在管轴线的一侧下钻，钻头在受控的情况下穿过河床、穿越公路或铁路、绕过地下障碍物，最后在管轴线的另一侧钻出地面，完成导向孔的施工。其中钻杆的加长或缩短由钻机的自动装卸系统来完成，而钻头的钻进方向则由安装在钻头后部空腔内的探头和地面接收器组成的导向系统完成，探头发出的无线信号由地面接收器接收，从接收器可以得到钻头的位置、深度，进而调整钻头的钻进方向。
3.3预扩孔
完成导向孔施工之后，还需要依据土质情况对扩孔钻头加以选择，并从小到大一次回拉扩孔。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆具体回拉过程中，需要做到以下几个步骤:第一，泥浆泵能够为孔壁提供一定的泥浆液，从而在孔壁表现形成一层保护层，并将切削的土屑带到地面;第二，为防止钻头丢失，还需要增加泥浆量，并适时放缓扩孔的速度，对钻头进行及时调整;第三，因地质地形、技术以及人为等方面因素，还可能导致缩径、坍孔以及泥浆漏失等工程事故。为此，我们应该有效提升扩孔施工之前的测量精准度，并依据现场地质情况对泥浆粘度进行调整，合理增强孔内泥浆压力，从而提升扩孔施工水平。
3.4水平定向钻在管道施工中的应用
某输水管线总长度10km，管径为300mm，管材为PE管。该管线铺设过程中两次穿越某省级公路，局部路线穿越村屯，为了减少对交通和原有建筑物的影响、降低施工成本，采用非开挖的技术进行施工。该工程采用设备为:国产DDW-350铺管钻机，马克3导向仪，45kW循环泥浆搅拌系统。按照设计的钻进轨迹，首先钻进导向孔，边钻进边喷射泥浆辅助钻头钻进。利用钻头中的无线发射棒，将钻头的位置、深度信息发射到地面接收器上，以控制钻头的钻进方向。导向孔成孔后，然后开始钻孔回扩，本工程沿着导向孔回扩两次，形成450mm的钻孔。最后是回拖PE管道。在回扩器后连接回转接头，再连接PE管道，一边回扩一边拖进，直至到对面接受坑。某给水工程位于台州湾循环经济产业集聚区，该工程管道铺设路线穿越老洪三路、八条河、八塘路、海昌路、海丰路、九条河等路段，穿越长度为1319m，给水管道管径为630mm，管材为钢管。施工土层为海淤泥土层，受现场施工条件的限制，钢管需要在拉管中间时段进行2次焊接，增加了施工的风险。本工程采用ZT-400型号的铺管钻进机，选用膨润土和添加剂配置泥浆，以保证工程施工质量。在物资材料、机械设备、施工人员准备就绪后，首先开挖4m×2m×2m、4m×2m×2m发射坑和接受坑，入土点开挖20m×10m×2m泥浆池，出土端开挖10m×15m×2m泥浆池。导向孔成形后，根据拉管管径，确定扩孔尺寸为880mm，分别采用直径为680mm和880mm的扩孔器分级扩孔。最后是钢管回拖，利用直径为140mm的钻杆+880mm的扩孔器+400T分动器+DN630mm钢管进行回拖。回拖时，控制回拖速度以及保证回拖作业的持续进行。由于本工程穿越土层复杂，有填土、粉质粘土、黏土以及淤泥质黏土等，穿越管线长，从而增加了施工的难度。
3.5确保回拖顺利成功
第一，施工之前，对钻具、钻机等设备进行认真检查，确保钻机运转正常，满足回拖要求;第二，扩孔之后，使用扩孔器与管道连接的形式对管材进行回拖，以免钻机动力分散的情况出现，有效提升回拖施工效率;第三，需要依据地质条件的变化情况对泥浆压力和粘度进行适当调整，减小回拖阻力，以对管道防腐层起到良好的保护作用。
结语
综上所述，水平定向钻在给水管道工程中具有非常广泛的应用，尤其是在穿越重要障碍物或者采用开挖技术不经济的情况下优势非常明显。但是水平定向钻属于地下工程施工，在施工准备、施工安全措施方面一定要保障到位，否则一旦发生意外，不仅会导致工期延长，而且还会造成成本大幅增加。
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论文作者:田靖
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年5期
论文发表时间:2020/4/30