台州市水利水电勘测设计院 椒江 318000
摘要：文中介绍了水平定向钻技术在我国的发展情况，因其适用范围广、施工技术简单、工程质量有保证及管理方便等一系列优点得到了大力的推广和应用，并简要介绍了该技术在小型水库实际应用及运行中取得的成果和存在的问题。
关键词：水平定向钻孔；发展；小型水库；坝下涵管
1、水平定向钻技术在的发展［1］
水平定向钻技术是一种采用定向钻机和控向仪器，在预先确定的方向上通过导向钻进、扩孔、拉管等工艺过程实施管线敷设的非开挖施工技术。
水平定向钻技术在我国最早出现在上世纪七十年代，是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工新技术，本世纪以来，在经济发达地区如上海、广州、北京等地，水平定向钻进技术得到了广泛的认可，并开始迅猛发展，目前它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中。
2、水平定向钻孔技术在小型水库加固中的发展
小型水库大多建于上世纪六、七十年代，原放水设施基本为坝下涵管，材料为素混凝土管或浆砌块石，根据《浙江省中型水库大坝安全鉴定及小型水库安全技术认定大纲》要求，对坝内陶瓷涵管、砖石方管应视为存在渗流稳定安全问题，必须予以报废或更新改造，报废后传统的替代方案主要为虹吸管和隧洞［2］。现对各方案做如下比较，详见下表1。
放水方案比较表
通过上述各放水方案的列表分析，在投资允许的情况下，可以明显发现水平定向钻孔方案在适用范围、施工及管理方面均存在一定的优势。近年来，随着水利事业的更加重视和快速发展，施工技术的不断改革和创新，水平定向钻技术开始在小型水库放水设施加固中的应用，并逐步走向壮大。
3、水平定向钻技术施工工艺
根据设计管线测量放样→钻孔施工平台开挖→钻导向孔→扩孔至设计尺寸并回拖内衬管→管壁充填灌浆→进、出口施工→完毕。
测量放样：根据放水孔进、出口设计坐标以及管线的曲率半径进行初始定位；
施工平台开挖：根据放水孔进、出口定位放样，开挖出钻机施工平台，包括钻机作业的高程以及平台尺寸等；
钻导向孔：钻头在钻机的推力作用下由钻机驱动旋转切削地层，每钻完一根钻杆要测量（通过导向装置、导向仪等导向系统）一次钻头的实际位置，以便及时调整钻头的钻进方向，保证所完成的导向孔曲线符合设计要求，直到钻头在预定位置出土，完成整个导向孔的钻孔作业。
扩孔并回拖衬砌管：钻进结束后根据内衬管直径的不同，换上不同的回扩钻头，一次或多次回扩，直至达到所需孔径。最后一次回扩时，通过万向节与铺管相连，边回扩边拖管至设计要求。
管壁充填灌浆：管壁与洞壁之间的空隙灌微膨胀水泥砂浆。
4、案例分析
（1）临海市绿化水库位于大洋街道绿化村，为小（2）型水库，属于V等工程，主要建筑物5级，次要建筑物为5级。集雨面积为1.36km2，总库容15.02万m3。
绿化水库原放水设施为坝下涵管，位于大坝左端底部，为条石方涵，除险加固后做封堵处理，封堵后新建放水设施采用水平定向钻孔，设计从出口向进口定向钻进，成孔后进口底高程为40.0m，出口底高程为38.90m，孔长为116m，直径为450mm，成孔后再在孔内衬一条外径为315mm的PE100管道（内径256mm，壁厚28.6mm），PE管长125m。
该工程于2014年完工，验收过程中未发现问题，运行至今，放水水平定向钻孔运行正常。
（2）临海市白筑水库位于大田街道白筑村，为小(2)型水库，加固后正常水位61.00m，正常库容29.40万m3，30年一遇设计水位62.02m，300年一遇校核水位62.23m，总库容33.35万m3。水库主要功能为防洪、灌溉及供水，保护下游人口2300人，有效农田灌溉650亩。
原放水设施为坝下涵洞，位于大坝右端底部，为砼方涵，进口闸门止水老化，并存在漏水现象，除险加固后做封堵处理。新建放水设施采用水平定向钻孔，钻孔轴线布置在大坝右侧山体，孔径为400mm，进口高程为49.00m，出口高程为46.50m，孔长为140m，成洞后再在洞内衬一条外径为315mm的PE100管。为解决后期饮用水问题采用另开挖直径300mm的水平定向钻孔，内衬200mm的PE管，布置在放水孔右侧1.5m处，钻孔曲率半径为1000m，洞壁与管壁之间充填水泥砂浆。
两条水平定向钻孔于2015年11月完成，饮水孔由于地质条件较差，部分孔段穿过软弱夹层，钻导向孔时出现偏差，导致出孔口向右侧偏移约7m，致使出口多开挖石方约500m3，但运行至今仍未发现问题。
（3）天台县双坑口水库三合镇亭头村，为小(2)型水库，加固后正常水位136.65m，正常库库容12.10万m3，30年一遇设计水位138.12m，300年一遇校核水位138.53 m，总库容16.44万m3。水库主要功能为防洪、供水及灌溉，影响下游人口约1500人，灌溉面积1000亩。
原放水设施为坝下涵洞，位于大坝右岸底部，为浆砌石方涵，尺寸为0.8×0.5m，进口底高程124.10m，除险加固后做封堵处理。设计新建放水设施采用水平定向钻孔，钻孔轴线布置在溢洪道左岸下部基岩，成孔孔径为400mm，进口底高程为124.00m，孔长为118m，成孔后再在孔内衬一条外径为315mm的PE100管道。
该工程于2015年5月完工，运行至今，放水水平定向钻孔运行正常。
5、结论
（1）通过工程实践和运行效果表明，小型水库除险加固中应用水平定向钻孔代替原坝下涵管的方案是可行的，运行效果是明显的，是一种行之有效的加固措施。
（2）水平定向钻孔适用范围广，施工技术相对简单，工程质量有保证，且后期管理简单、方便。
（3）水平定向钻孔选线过程中，应注意软弱夹层等复杂地质条件对造孔的影响。
（4）希望相关部门对水平定向钻孔技术制定出相应的技术标准，来规范该技术的应用。
参考文献：
[1]张忠海，杨满江，张启君. 水平定向钻机及施工工艺. 建筑机械化. 2004/1.
[2]何华志. 定向钻在小型水库出险加固中的应用. 浙江水利科技. 2013（187）.
论文作者:冯济缘,戴香琳
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/11
标签：钻孔论文; 水库论文; 水平论文; 高程论文; 涵管论文; 导向论文; 技术论文; 《基层建设》2016年6期论文;