摘要：城市供水管网施工中，水平定向钻技术在近年来得到广泛的应用。在很多地段由于场地条件的限制，无法采用开挖埋管，而采用非开挖水平定向钻技术，不需要开挖管沟，就能穿越构筑物和公路、铁路、河道等，不仅缩短工期而且还可能节省投资，但是如何防止地面沉降、防止影响周边环境建筑物等是该项技术运用中要做好的关键，本文对此谈一些应用体会。
关键词：城市供水管网；水平定向钻；地质条件；地面沉降
引言
随着我国城镇化建设步伐的加快，市政配套管线设施穿越已建成市政道路施工现象越来越多。水平定向穿越技术是一种比较成熟的管线施工技术，对环境的影响最小，障碍物下管线覆盖的深度大，对管线的保护作用大，维修费小等优点，尤其适合在一些无法实施开挖作业的地区，如闹市区，城市道路、高速公路，铁路、建筑物、河流、农作物及植被保护区等。目前已广泛应用于市政供水、电信、电力等领域。
一、水平定向钻技术的适用条件
水平定向钻法技术，在市政工程中也广泛运用，常常被称作“牵引管”技术，而对大直径的管道施工则采用顶推掘进技术，也就是“顶管”技术。在供水管网施工中，由于管径一般较小，一般也常用水平定向钻法技术施工，适用情况如下：
1.1适用于管道穿越湖泊、沼泽、河流、高等级公路、多股铁路及其它不宜进行开挖施工的地段。
1.2水平定向钻法施工长度一般为15～1800米，管径范围一般为DN25～DN1200。
1.3适合水平定向钻施工的地质条件主要为岩石、砂土、粉土、粘性土。对仅在出土点或入土点侧含有卵砾石等不适合水平定向钻施工的地质条件时，经采取措施后也可进行水平定向钻穿越施工。
1.4穿越点具备钻机安置场地和管线组装场地，穿越管段中线与地上或地下的高压动力线路、通讯电缆的距离按有关规范要求应大于50m。
二、水平定向钻技术施工要点
定向钻穿越技术与传统的开挖方法不同，在铺设管道前先用钻头在公路或河流下面钻一条导向孔，然后再将管道回拖入导向孔内。钻导向孔时需借助专门配制的泥浆来保持孔壁的稳定。泥浆由水、膨润土和各种添加剂组成，先在泥浆罐内充分混合，然后通过泥浆泵、钻杆到达钻头。定向钻穿越时，在钻头附近装有信号发生装置，在地面可以通过手持的专用仪器接收信号，精确地测定管线的平面位置和埋深。水平定向钻技术应分级扩孔，分级，终孔孔径控制的管道外径的1.2～1.5倍，尽可能控制在1.3倍左右，因为扩孔越大越容易造成地面沉降。
水平定向钻穿越施工需要两个分离的工作场地：钻机设备场地（钻进入土点工作区）和管线预制场地（钻孔出土点工作区）。每个场地的主要施工工序如下：
钻机设备场地施工工序：测量放线→平整场地→钻机设备进场→钻机组装调试→泥浆配置→钻导向孔→逐级扩孔→管线回拖→管口处理→拆卸钻机→通球、试压→废弃泥浆处理→地貌恢复。
管线预制场地施工工序：测量放线→平整场地→管材进场→检测→组装焊接等→试压检验→设备退场→地貌恢复。
供水管道水平定向钻技术在管道焊接完成后需先进行一次管道水压试验，合格后进行拖拉施工；待拖拉施工完成后先进行管道椭圆度检查，合格后再进行一次管道水压试验，待水压试验合格后才能算真正完工。
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三、主要施工技术措施
3.1测量放线
（1）根据施工图要求的入土点、出土点坐标放出钻机安装位置线，入土点、出土点位置放线时左右偏差不超过20 cm，沿管轴线方向误差不超过40 cm，并做出明显标记。
（2）在拖管线路的地面上每隔2 m设定1个平面位置控制点，用水准仪测出各控制点的自然地面标高，做好明显标记，从出土点、拖管线路到入土点必须保持直线。
3.2地下管线的探测和保护
为确保地下其他管线的安全，该工程开工前拟采用如下方法对地下管线进行探测并进行必要的保护。
（1）提请建设单位提供施工区域地下管线资料。
（2）采用管线探测仪器测量的方法，测定地下管道、缆线的位置、深度和走向，同时在地表做标记。
（3）根据建设单位提供的管线资料，沿新建连接管道采用横向开挖沟槽的方法，摸清原有管线的具体位置和标高。
（4）取水管道钻孔施工时从施工深度上与管线留出足够的安全距离。
3.3钻机的安装和调试
（1）钻机必须安装在入、出土点的连线上。
（2）钻机安装后，应进行试运转，并调整机头以达到一定的入土角度，以便导向开钻。
3.4导向孔的钻进
（1）开钻前将探测仪的探头置于导向钻头上，测试探头反射信号以保证探头精度，再将导向杆以5~7°入土角度钻入土中，每隔2 m测定1次钻头位置，入土深度达到设计管位中心高程时，导向杆沿管道轴线直走，直到接收井。
（2）在导向钻孔过程中，技术人员根据所测获得钻头的角度、深度等数据，判断钻孔位置与钻进路线图的偏差，再进行调整，确保钻头沿设计轨迹钻进，及时记录好导向数据。
（3）施工中适当控制钻进速度，保证导向孔光滑。
3.5扩孔
该工程采用Φ450、Φ600、Φ900扩孔器分别进行3次预扩孔，最终扩孔直径保证≥1．5倍的铺管直径。扩孔完成后根据扭矩及回拖力的大小，再使用Φ900扩孔头进行1~2次清孔，确保管线铺设通道通畅。
3.6泥浆护壁
（1）泥浆的作用是冷却和润滑扩孔器、钻杆等，稳定钻孔，悬浮和输送土，减少土尘飞扬，降低由于黏性土层而产生的扭矩，防止塌孔，控制地下压力，防止地表沉降，清洁钻孔。
（2）泥浆粘度根据地质情况、穿越长度、管线直径及作业方式决定。初步确定配方为水+优质澎润土+化学泥浆。并根据导向情况，随时调整泥浆配方。
（3）泥浆在搅拌机内搅拌成糊状用高压注浆机在扩孔时注入，形成泥浆套，注入时必须同时满足用量和压力要求，泥浆的用量应为扩孔容积的2～3倍，其压力应控制在1Mp左右。
3.7管道连接
该工程使用DN800 PE管，采用热熔塑料对接机进行对接。因接头较多，工作量大，在开始钻导向孔时即开始进行对接。为保证接头的质量，对接时，要将2个接口刨平，并保持清洁，并保证两管的中心在同一轴线上。加热温度要到位，对接时要保持规定的压力和时间。
论文作者:殷春龙
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/29
标签：管线论文; 泥浆论文; 钻机论文; 导向论文; 水平论文; 管道论文; 场地论文; 《防护工程》2018年第19期论文;