朱春山

淺析污水管道工程中非開挖牽引管方法應用

朱春山

（中交三航局第三工程有限公司 江蘇南京 210011）

在管道鋪設過程中，采用非開挖技術能夠有效減少為交通帶來的不便，降低對環(huán)境的影響，同時還能節(jié)約施工成本，因而成為目前管道施工中非常常見的施工技術之一。本文詳細介紹了非開挖牽引管方法的前期準備、施工方法、可能面臨的問題以及處理方法等，希望能夠幫助讀者了解非開挖牽引管技術在污水管道工程中的具體應用方法。

非開挖；牽引管；污水管道

非開挖牽引管方法不需要破壞表層的土壤，通過鉆掘技術可以直接在地下進行管道的鋪設工作，改變了以往填埋管道對周圍環(huán)境與交通的影響，同時也節(jié)約了施工成本，增加了施工的安全性。在公路、鐵路、工民建、湖泊等不適合采用填埋管道的區(qū)域，最適合采用此種技術，是目前非常受歡迎的一項管道鋪設技術，已經(jīng)廣泛受到政府及相關部門的采納。

1案例簡介

265省道金壇段A1施工標段與已建寧常高速公路交叉，新設計污水管線在K13+464~K13+602處（寧常高速樁位為13K+500處）需穿越已建高速。擬采用非開挖（牽引）管道施工工藝穿越該區(qū)域，施工時避免拖拉管施工過程中出現(xiàn)道路沉降、坍塌等不良影響，需嚴格控制拖拉管入土、出土角度及泥漿護壁措施，使牽引施工滿足規(guī)范要求。

2 前期準備

設備方面，按照施工要求配備了水平定向鉆機（XZ-680）2臺、無線導向系統(tǒng)Eclipse2臺、泥漿泵送系統(tǒng)（ST1000）2臺、泥漿攪拌站30m31臺、擴孔器（φ300~φ900）7套、JJ-2砂漿攪拌機2臺、以及其他施工設備儀器若干。管材設計為DN500PE污水管?，F(xiàn)場實地調研原有管道線路和地質狀況，查清原有管道是為了保護原有管道，進行地質狀況檢測是為了確定管道鋪設的深度和鋪設的地點。

3 施工方法

3.1工藝流程

施工準備—測量放線—確定穿越路線—設備就位—導向鉆孔—擴孔/泥漿護壁—管道連接—牽引管道穿越—驗收撤場。

3.2 測量放線

根據(jù)實際的地形情況測量軸線位置，并嚴格按照拉管要求，地面放樣，沿管道軸線進行地面放樣開挖工作坑，并沿線進行標高測量，測設臨時水準點，便于工作坑開挖、牽引管標高的控制和施工質量。

3.3導向鉆孔

根據(jù)施工圖和建設單位提供的工程區(qū)域內地下管線及障礙物的有關資料，結合施工現(xiàn)場、鉆進設備和穿越管線的實際情況，通過鉆進規(guī)劃軟件規(guī)劃出導向孔的鉆進路徑圖。

開挖工作坑、檢查井坑、接收坑各一個。工作坑邊坡穩(wěn)定性根據(jù)最不利邊坡1:0.75計算，兩級放坡，放坡系數(shù)1:0.75，平臺1m寬，坡面采用3cm的M7.5砂漿抹面，排水采取明溝排水。

導向孔鉆進前將探測定位系統(tǒng)的探頭置于導向鉆頭，確保實際鉆進路徑與規(guī)劃鉆進路徑圖基本吻合。

導向孔鉆進完成后，在出土點卸下導向鉆頭，換上回擴頭進行多次多級反向回擴。完成后連接需穿越的管進行拉管。拉管按管道安裝要求連接并拉管。

預擴孔是管道回拖成功的關鍵程序，經(jīng)擴孔后將土擠向周邊形成孔洞，并根據(jù)各段不同地質配制不同濃度的泥漿，使其擴孔時回拖力的數(shù)值和扭距值控制鉆機正常工作參數(shù)之內，保證孔洞的正確形成，確保回拖拉管工序的順利進行。

3.4管道回拖

擴孔完成后首先對所回拉管線進行檢查，經(jīng)檢查合格后根據(jù)現(xiàn)場情況采用發(fā)送溝回拉管道,發(fā)送溝內注入水和膨潤土的混合物,使回拖的管道在發(fā)送溝內處于懸浮狀態(tài)，管線在其上面勻速行進。拖頭與回拖管線固定牢固后進行回拖，施工中根據(jù)鉆進時獲取的數(shù)據(jù)調配不同的泥漿濃度?；赝系耐瑫r根據(jù)鉆機參數(shù)注入適當量的泥漿，減少管道與孔壁的摩擦，確保管壁防腐層不被破壞，并能使管道與孔壁的縫隙充分添滿,通過膨潤土的膨化作用完成孔壁與原土的完整結合?；赝瞎芫€完成后割下拖頭、連接母板，進行管口保護。

3.5泥漿配置

本案例為中、大管徑管道施工，擴孔直徑最大要達到800mm，為了保證成孔質量及路面安全，我們施工中加大泥漿配比，采用增加泥漿粘度的方法來維護鉆孔的穩(wěn)定。施工時要連續(xù)進行，保證鉆孔中的泥漿粘度適中處于一種粘滯狀態(tài)，使泥漿沒有時間沉淀，保證孔壁穩(wěn)定性。每次預擴孔結束后要根據(jù)擴孔情況，合理確定下一級擴孔尺寸和擴孔器水嘴的數(shù)量及直徑，保證泥漿的壓力和流速，從而提高攜帶能力，避免泥屑床生成。

在導向孔鉆進和回擴孔施工過程中，必須使用泥漿。鉆進泥漿通過泥漿混合系統(tǒng)、機載泥漿泵和鉆桿導向鉆頭或回擴噴入鉆孔中。其主要作用是冷卻鉆具、攜帶鉆屑并排到地表，穩(wěn)定孔壁以及降低鉆進時所需的扭矩和回拖力。同時也在回拉時對鋪管表面起保護作用。

4 非開挖施工中塌孔的原因、預防與應急處理

4.1塌孔的原因

非開挖管道施工中導致塌孔的原因主要有兩方面：

地質因素：非開挖施工在不穩(wěn)定地層中施工時，當泥漿壓力不能平衡地層壓力時，就會發(fā)生塌孔。土層被鉆具鉆開時，孔壁被擠壓產(chǎn)生的應力與泥漿液柱壓力產(chǎn)生壓差，當壓差大于巖土屈服強度時就會產(chǎn)生剝落、塌孔，泥漿侵泡下這些現(xiàn)象會更加嚴重。

物理因素：擴孔速度過快，泥漿泵壓力過大，鉆孔內泥漿壓力驟增；導向孔曲率半徑過小，鉆桿或擴孔器旋轉擠壓孔壁，帶動泥漿沖蝕孔壁；導向孔上部地層漏失，地層壓力釋放，孔內泥漿液柱壓力降低，導致塌孔。

4.2塌孔的預防

塌孔的預防措施應首先滿足兩個條件：泥漿液柱壓力大于等于巖土孔隙壓力；盡量減少水滲入巖土或孔壁四周的水滲入。

對于地質因素造成的塌孔預防措施有：

增大泥漿密度，提高泥漿液柱壓力以平衡地層壓力；

使用較大動塑比值的泥漿來保護孔壁。

對于物理因素造成的塌孔預防措施有：

開關泵避免過快，讓鉆桿盡量保持在恒定張力下工作，以避免液柱壓力驟增以及鉆具對孔壁的猛烈撞擊。

（2）根據(jù)地下障礙物分布情況做好鉆孔軌跡設計和擴孔程序，以避免因導向孔曲率過大引起的鉆具回轉擠壓孔壁；

（3）合理控制泥漿密度和流變性能，使泥漿具有一定的液柱壓力，保持泥漿的低返速，呈平板流型的狀態(tài)。

（4）提高鉆進速度，減少泥漿侵泡沖蝕的時間，同時保持泥漿均勻、性能穩(wěn)定，嚴禁出現(xiàn)泥漿性能大幅度變化的情況。

4.3塌孔應急處理

當塌孔不嚴重時，先適當增大泥漿的密度，將增大的泥漿注滿孔道，停止施工，上報有關部門，并會同相關專家，分析塌孔原因，制定處理意見及后續(xù)施工方案，得到許可后方可繼續(xù)施工。當塌孔情況較為嚴重時，首先將高粘度泥漿（100s以上）注滿孔道，立刻停止施工，廢除孔道，封閉孔口，并上報有關部門，制定后續(xù)處理方案。

5結語

非開挖牽引管方法很好地彌補了以往直接挖坑填埋管道的不足，節(jié)省了大量的人力、物力和時間成本。這項技術的顯著特征是提前規(guī)劃好施工線路，然后根據(jù)設計的方向直接在地下鉆出孔洞，回擴后將管材埋在地下即可，不影響到地上的附著物，最大的優(yōu)點是保護環(huán)境。

[1]賀華斌. 道路整治工程中的非開挖牽引技術分析[J]. 科技展望, 2014, (17): 164.

[2]林琳. 淺談定向鉆牽引技術在市政排水管道工程中的應用[J]. 四川建材, 2013, (04): 265-266.

[3]李連久. 非開挖地下牽引管施工操作要求[J]. 黑龍江交通科技, 2013, (03): 66.

朱春山，出生日期（1981-09）男，職稱：工程師，研究方向：給水排水工程，中交三航局第三工程有限公司，工作年限：13年，畢業(yè)院校：南華大學。

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