張曉鵬，王 雷

（1.山東水務眾興建設發(fā)展有限公司，山東 濟南 250014；2.山東水利工程總公司，山東 濟南 250014）

某市城市污水管網(wǎng)、泵站及城市防汛應急治理工程采用BT模式由山東水務眾興建設發(fā)展有限公司負責融資投資建設，工程內(nèi)容包括75 km的污水管網(wǎng)、2座污水提升泵站及城市防汛應急工程等，工程總投資1.3億元，其中建安投資7 500萬元。本項目污水管網(wǎng)鋪設采用了直埋式、頂管法和牽引管法施工，基本綜合了市政管網(wǎng)施工常見的施工方法。本文主要介紹牽引管法施工方法及常見問題的預防與處理。本工程中牽引管采用PE管接頭熔接形式，管徑D400～600 mm，總長度5.8 km。由于該處地下水位較高，管線軸線位于道路兩側的綠化帶內(nèi)且地面已附著各種樹木，采用此法可不用降排地下水和破壞地面附著物，能充分體現(xiàn)其優(yōu)越性；其次該處設計管徑為D600PE管，是本工程牽引管施工中管徑最大的，具有代表性；第三此處地質(zhì)情況比較簡單，主要是粉質(zhì)黏土，適合牽引管法施工，所以選用此段進行施工。

1 牽引管法施工原理

牽引管法也稱水平導向鉆進法，適用于地面有障礙物、地下有管線不宜開挖等情況，其施工原理是：依據(jù)設計圖紙和地勘報告，計算符合設計要求并能滿足設備運行的鉆孔軸線，必要時也可在管線軸線上設置工作坑，用裝有特制鉆頭的鉆桿直接從地面或從工作坑鉆入，地面儀器接收安裝在鉆頭內(nèi)的傳感器探尋到的信息，通過操作平臺上的儀器控制鉆頭按照預先指定的方向繞過地下障礙物直達目的地，然后卸下特制鉆頭換上回程擴孔鉆頭，使其能在回拖鉆桿的同時將鉆孔擴大至設計直徑，并將鋪設的管線回拖至鉆孔入口處完成整個管道的鋪設工作。

2 施工過程

1）準備工作。準備階段工作非常重要，必須高度重視。如準備不充分，很容易埋下質(zhì)量和安全隱患。因此，施工前一定要摸清施工范圍內(nèi)是否有電纜、煤氣及熱力管道等市政管線，減少施工過程中質(zhì)量和安全事故的發(fā)生，確保施工順利進行。

2）管線軸線放樣。根據(jù)設計圖紙，對擬施工管道進行軸線放樣，并根據(jù)地勘報告，確定一次牽引管道長度，并計算牽引法施工中的兩個重要軌跡參數(shù)——導向段L（或稱曲線段）距離和鉆桿入射角α。參照《水平定向鉆進管線鋪設工程技術規(guī)范（試行）》及類似工程施工經(jīng)驗和經(jīng)驗公式，本段牽引管軌跡參數(shù)計算如下：

（1）導向段距離L：

L＝[h×(2R-h)]0.5＝9.96 m，本段工程導向段取 10 m。

式中：h為管道埋深，本段地面平均標高51.5 m，管道埋深4 m；R為導向段曲率半徑，取決于鉆桿的彎曲強度，經(jīng)驗數(shù)據(jù)不小于1 200 d。

（2）鉆桿入射角 α：

通過對施工過程的觀察和施工質(zhì)量的檢查，上述參數(shù)基本能滿足施工要求。

3）導向孔。導向孔施工質(zhì)量的好壞直接影響到管線的質(zhì)量，必須對其質(zhì)量嚴格控制。導向孔采用特制的楔形鉆頭進行鉆進，鉆進過程中向孔內(nèi)不間斷地注入預先配制的泥漿 （膨潤土或黏土和水根據(jù)地層情況配制，泥漿具有護壁、潤滑等作用），鉆壓通過操作平臺上的液壓系統(tǒng)在鉆桿尾部施加。

4）擴孔。導向孔施工完畢后，將鉆頭卸下，根據(jù)地質(zhì)地層情況，換上比導向孔直徑大1.2~1.5倍擴孔鉆頭，然后將鉆頭旋轉回拖，達到擴孔的目的。若一次擴孔未達到設計要求，可重復上述過程。

5）回拖PE管。鉆孔完成后，將預先熔接好的PE管材制作成需要的長度，將管道的一端與鉆頭相連，將其拖入施工完畢的孔洞中，啟動設備對管道進行回拖，直至孔洞的起始位置，即完成了埋管工序。

6）閉水試驗。管道施工完畢后按照規(guī)范要求進行閉水試驗，檢查管道的密閉性，對閉水試驗合格的管道進行外部注漿填充。

7）施工設備。本工程采用配有導向控制儀的國產(chǎn)DDW-350型鉆機，輔助設備有泥漿攪拌機和注漿泵，可快速制備和注入鉆進過程中所需的各種比重泥漿。該套設備具有運行穩(wěn)定、施工質(zhì)量可靠、施工速度快、造價低廉、占用場地少、噪聲小等優(yōu)點。

3 施工過程中常見問題的預防與處理

3.1 軌跡設計

軌跡設計是牽引管法施工過程中必須重點控制的工序，合理設計軌跡對保證施工質(zhì)量、降低難度、加快進度和提高工程效益起著決定性的作用。如果為了縮短鉆進距離和降低施工難度，可以均將導向段、出土段設計為曲線段，但實際情況不允許將導向段或者出土段做成曲線段，可以在導向段起始處做一深度與擬鋪設管道底部標高相當?shù)墓ぷ骺?，將設備置于坑內(nèi)直接水平牽引管道。這種方式雖然解決了上述問題，但帶來的問題是設備需要起吊在坑內(nèi)作業(yè)，地下水位高時還需要降排地下水，需要特別注意的是如果地層地質(zhì)情況較差，工作坑要進行邊坡支護處理，以保證施工過程中人員和設備的安全。

3.2 減少回拖管線阻力

回拖管線過程中阻力來自三個方面：1）管道在孔內(nèi)的摩擦力；2）PE管為軟管，在回拖過程中尤其在導向孔段管道易產(chǎn)生彈性變形，對孔壁產(chǎn)生一個附加的阻力；3）回拖過程中堆積在管道端部泥渣產(chǎn)生的阻力，而且這種阻力隨著回拖管道長度的增大而增加。為解決這個問題，可采取如下措施：1）用一個比鋪設管道直徑略小的排渣管將孔內(nèi)的沉渣清理一遍，可以降低回拖阻力；2）如果在黏土地層鉆孔，孔內(nèi)泥漿比重必然會很大，回拖阻力也就大，此時可采用開口托管，降低回拖阻力，鋪設完畢再用水沖洗管道。

3.3 鉆孔時出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象

卡鉆是施工中比較常見的孔內(nèi)事故，孔壁泥皮過厚、孔內(nèi)泥漿比重過大、地層地質(zhì)情況突變等因素都可以導致卡鉆事故的發(fā)生。此類事故多以預防為主，主要措施有：1）保持泥漿性能良好、均勻、穩(wěn)定，孔壁泥皮要薄而致密；2）必要時加入潤滑劑，提高泥漿和泥皮的潤滑性，降低摩擦系數(shù)；3）控制泥漿比重，清除泥漿中如沙等有害物質(zhì)，依據(jù)類似工程施工經(jīng)驗，泥漿含沙量不宜超過0.5%。

3.4 鉆頭脫落和鉆桿折斷問題

鉆頭脫落和鉆桿折斷是施工過程中常見的孔內(nèi)事故，多為孔內(nèi)地質(zhì)情況復雜、回轉阻力大以及人員操作不當?shù)榷喾N原因引起。出現(xiàn)如下情況可斷定鉆頭脫落和鉆桿折斷：1）鉆進時扭力或回拖力突然降低；2）泵壓明顯下降；3）探測儀器接收信號無明顯變化或信號消失。解決此類問題以預防為主，施工作業(yè)時則可減少此類事故的發(fā)生，可采取的預防措施有：1）孔內(nèi)泥漿比重要根據(jù)地質(zhì)情況及時調(diào)整，避免比重過大，減少鉆進阻力；2）鉆桿加桿時及時檢查鉆具磨損彎曲情況，出現(xiàn)問題及時更換；3）施工時要掌握操作要領，鉆進及擴孔時扭力或回拖力要保持適中，隨著鉆孔深度及地層變化及時調(diào)整；4）鉆具和其后部的鉆桿宜采用剛性連接方式，以便鉆具損壞后能順利退出孔外。

本項目至工程結束時，未發(fā)生一起卡鉆、鉆頭脫落和鉆桿折斷等施工事故，看似有些“運氣”，但總結得之，施工前的縝密準備和施工過程中的精心管理以及采取的“預防為主，控防結合”的控制措施起到了非常重要的作用。如在施工區(qū)域內(nèi)鉆進、回拖時對有可能產(chǎn)生類似情況的地層預先采取控制進尺速度、加強觀察泵壓變化、記錄分析施工數(shù)據(jù)、根據(jù)泥漿比重及泥漿中攜帶出孔的沉渣判斷地質(zhì)變化情況并主動調(diào)整泥漿性能等技術措施；為有效避免因人員操作不當造成上述施工事故，采取崗前培訓、班前設備狀況檢查及建立交接班管理制度等組織管理措施都為降低事故發(fā)生起到了關鍵性的作用。

4 結語

本文是根據(jù)該工程施工過程中取得的施工經(jīng)驗完成的，因項目工期緊，時間倉促，沒有對具體地層適合何種配比的泥漿比重以及對施工質(zhì)量和施工安全比較有利、何種地層該用何種鉆壓、何種轉速對鉆進或回拖管道比較有利等進行詳細的分析研究，略顯不足，需在以后工作中不斷的完善，以便更好地發(fā)揮該技術在城市管網(wǎng)建設中的優(yōu)越性。