广西建工集团第五建筑工程有限责任公司 广西南宁市 530001
摘要：本文笔者结合工程实例，着重探讨了水平定向钻法在市政给水管道施工中的应用，详细分析了其工艺流程，原理、技术要点等。
关键词：定向钻法；钻杆；导向孔；回扩孔
一、前言
长期以来，城市建设过程中，城市道路被频繁开挖严重影响了人民的生活，一项非开挖施工技术——水平定向钻法，不需开挖地面、并能穿越公路 、建筑物、以及各种地下管线等，解决市政施工难题。由于给水管道较长，经过的地质条件以及现场条件较为复杂，施工时无法明沟开挖埋管时，水平定向钻法可成为有效的补充，不但能保证施工安全，而且最大限度的避免了对现有建筑物和交通的影响，达到了预期的效果。
二、工程概况
北海市建成区道路供水管网工程（三期）南珠大道（西南大道一北海大道段、银滩支线—海景大道段）给水管道工程，施工地段位于北海市中心地带，地下大部分管线与拟排管线垂直交叉，管线须从多段主干及支路口穿越，穿越路段(南珠大道、西南大道、重庆路、北海大道、海景大道、金海岸大道等几条主干道)主要有雨水、污水管、通讯、煤气、自来水等管道。穿越这几个主干道施工需采用水平定向钻法敷设，工程顶管施工总长度为PEØ 630管546米，共涉及8个路口施工。管线材料采用PE管PE100级。
三、施工原理及示意图
1、将钻机的钻杆和导向头在有线导向仪的控制下经过入土井准确穿过道路地下到达对侧的出土井。
四 、施工工艺流程(图1)
五、施工步骤
首先，运用综合物探的方法，使用日本向导GUIDER ⅴ型管线探测仪对施工区的地下管线进行全面探测，准确的了解地下管线情况，确保施工中的管线安全和工程的顺利进行。
结合JS8030定向钻机的强大功率，和在非开挖领域多年的管线施工经验，在铺设完成管线之后再挖窨井的施工工艺。这样，可以尽可能的减少对路面的开挖。
根据设计方案进行导向施工，场地三通一平，钻机定位，钻头按设计定的15度的入射角a钻入地层，进行造斜段及水平孔段的导向施工。导向时对钻头在地表监测，每进尺1m用探测仪跟踪测量方位角、倾角各一次并随时纠偏，并结合现场地下障碍物情况进行非开挖导向孔钻进以确保导向孔基本按设计轨迹钻进，保护好其它管线，并以8－10度角度钻出地层。
导向孔施工完成后，结合实际地层的土质情况和管道孔径，配置合适的泥浆，进行多次回扩，直至达到所需铺设的管线外径的1.3－1.5倍。
在回扩同时，对需铺设的管线进行融接。根据现场情况，必要时允许分二段先进行融接，在拖管时再连接上。
在精心准备下，进行回拖PE管，回拖时要注意回拖力的把握，防止发生塌方，缩径，液压锁，拖力过大拉断管线等现象的产生。确保一次拖管成功。
拖管完成后要封好堵头，防止泥浆进入铺设后的管线。
最后结束施工，清理场地。
六、关键施工工序
1、规划钻进路径图
根据施工图和建设单位提供的工程区域内地下管线及障碍物的有关资料，结合施工现场、钻进设备和穿越管线的实际情况，通过钻进规划软件规划出导向孔的钻进路径图。由钻进路径图可知：钻进路径的总长度；钻进所用钻杆数量；工程所需要的泥浆量。
2、导向孔施工
导向孔钻进前将Eclipse探测定位系统的探头置于导向钻头，并测试探头反射信号是否正常。在钻进过程中，探测人员沿施工现场确定的管线穿越路径（标志桩）方向，根据地面自然高程和所测获钻头的角度，深度等数据，判断钻孔位置与钻进路径图的偏差，同时将有关数传送给钻机操作人员，再由钻机操作人员通过导向钻头对钻进路径进行调整。若偏差过大，应立即撤回钻杆重新钻进，确保实际钻进路径与规划钻进路径图基本吻合，为下一道工序的顺利实施大好基础。
3、扩孔拉管
导向孔钻进完成后，在出土点卸下导向钻头，换上φ250mm—φ400mm—φ500mm—φ600mm—φ700mm—φ800mm回扩头进行反向回扩，完成后在φ800mm回扩头的分动器后连接所穿越的管线进行拉管。将管线回拉到预定位置后，卸下回扩头及分动器，取出剩余钻杆，穿越工程完成。
4、钻进泥浆
在导向孔钻进和回扩孔施工过程中，加强对土质的判断，进行土质处理，添加膨润土、高分子聚合物及纤维素，增强泥浆的粘度，提高抗缩径能力和悬浮能力。如果遇到易塌方地段，一方面改进泥浆，提高泥浆比例至5－10％，提高护壁性能，钻进泥浆通过泥浆混合系统、机载泥浆泵和钻杆导向钻头或回扩喷入钻孔中。其主要作用是冷却钻具、携带钻屑并排到地表，稳定孔壁以及降低钻进时所需的扭矩和回拖力。同时也在回拉时对铺管表面起保护作用。
七、非开挖施工前的物探斟查要求
物探部门接受项目后，赴现场斟查，并使用日本向导GUIDER ⅴ型管线探测仪对已定施工路段的地貌及地下管线探测情况进行查看，测量，绘制平面图，认真写好平面标点的注释。
通过采访地下管线相关单位和周边居民等方式，仔细了解掌握每条管线埋设的地形，时间，背景，业主，管径，位置，材质，走向等情况，不放过任何一个有价值的细节，并在物探报告中反映出来
对项目中所涉及的管线必须将两旁的人井撬开，测定它的埋深，查看管线情况，若发生确实难以判定的管位。采用打样洞，挖样槽，深入探测下水道等手段加以确定，绘制出一张准确的地下管线物探剖面图并在图内标出相应的注释。绘制出有待敷设管线的导向轨迹，出入人井规格或与人井接入的施工设计图。
八、经常性技术问题处理
目前非开挖技术中常用的技术时水平导向钻进，被广泛应用于穿越高速公路，铁路，建筑物，河流，风景保护区，闹市区等的排管工程。经常性遇到以下一些技术问题，特制定以下处理规范：
1、问题：非开挖技术应用的最大障碍，是地下障碍物对非开挖的制约，由于历史遗留问题，城市地下管线建设的无序，如何提高管线探测仪显示分辨力，管线探测仪接受回波信号的准确性与可信度。
处理：加强非开挖技术的研究与投入，考虑多种影响和干扰因素，如水流，电流，反复多次测试。
2、问题：由于钻孔大都处于地表层，地质松软，钻孔不易形成，孔洞易塌方。
处理：在易塌方地段，一方面改进泥浆质量，以提高护壁性能。另一方面，改变钻孔和回拖工艺，尽量缩短停钻时间，加快钻进速度，停止钻进时，仍要注入适量泥浆，保证孔内始终在正压，以保证钻机性能的很好发挥。
3、问题：加强管线所用的拖拉力时随管径和长度的增大而增大,如何调整拖拉力，确保机具的安全，保证管线的顺利穿越。
处理：由于管线所用的拖拉力，随管径和长度的增大而增大。应安需调整拖拉力，确保机具的安全，保证管线的顺利穿越。
每次穿越任务确定后，要依据各种条件，如地质条件、管线自重、配合合适的钻头和泥浆的配比，并计算出合适的回拖拉力，根据实际情况进行调整，以保证施工的顺利进行。
九、结论
水平定向钻技术的应用，无论在规划还是市政施工方面，都具有相当优势，提供了更多的选择，同时，在工艺设计与施工方面涉及多专业技术结合。水平定向钻施工投资比开挖施工高，对技术要求和管道材料要求也高。掌握工艺设计和施工技术要点有助于合理选择市政给水施工工艺，更好的为市政工程服务。
论文作者:高玲
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/20
标签：管线论文; 导向论文; 泥浆论文; 钻头论文; 钻杆论文; 地下论文; 钻机论文; 《基层建设》2018年第15期论文;