唐 歉

(昆明市滇池水生態(tài)管理中心，云南 昆明 650228)

0 引 言

現(xiàn)代城市地表下0.8～5.0 m范圍，遍布排水管網(wǎng)等各種設(shè)施、建(構(gòu))筑物及其基礎(chǔ)，縱橫交錯(cuò)、錯(cuò)綜復(fù)雜，局部層層疊疊，要新建或重建污水管道，會(huì)遇到很多障礙，阻隔擋攔管道通行，此時(shí)，以往常用的頂管方法存在諸多局限和被動(dòng)。在先導(dǎo)孔內(nèi)回拖拉管的工程技術(shù)具有易實(shí)施、對(duì)周圍建筑物影響小、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，適于在城市近地表土層中順利建造給排水管道。

1 工程技術(shù)方案的選定

需布置的給排水管道沿線情況如下：

(1)有樓房、城市道路主干道(避免在行車輛道施工，最大限度地減少干擾)，現(xiàn)場(chǎng)可供施工使用的范圍和工作面有限(范圍為綠化帶、人行道至樓房散水溝或小區(qū)圍墻邊)，大部分寬7.0～7.5 m左右；

(2)地下縱橫向有已建成的道路雨水管和小區(qū)的污水管；

(3)現(xiàn)狀污水管旁邊有1條電纜溝，已通電運(yùn)行，若采用明挖施工，必須在新建污水管溝槽沿途增加此管線的保護(hù)措施(會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的工程費(fèi)用)。

為保證管線周邊建筑物的整體穩(wěn)固和安全(不僅僅是施工期間，這是該工程最大風(fēng)險(xiǎn)所在)，保證已有管道管線的完好無損、正常使用，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全多方面比較，確定最適宜的方案：采用沿排水管道軸線非開挖的先導(dǎo)孔鉆進(jìn)、回拖拉管的工程技術(shù)來完成管道施工。

設(shè)計(jì)的管道長度約3 500 m，并排2條，坡比為1%左右，地埋深度1.5～3.5 m，施工工期50 d，使用回拖拉管方法建造的有2×1 380 m。給水管管材為PE100聚乙稀DN560×50.8，1.6 Mpa有壓管；排水管材為HDPE熱熔管(內(nèi)水無壓)，管徑壁厚為DN500×40。

采用在先導(dǎo)孔內(nèi)回拖拉管工程技術(shù)建造給排水管道的優(yōu)點(diǎn)：①鉆進(jìn)先導(dǎo)孔以穿越、引導(dǎo)、安裝城市管網(wǎng)，埋深一般達(dá)到3 m以下，不破壞地貌和環(huán)境，對(duì)周圍環(huán)境沒有影響，適應(yīng)環(huán)保的各項(xiàng)要求。相對(duì)于明挖埋管、頂管，對(duì)管道外部、管線周圍的影響小，同樣受外部、周圍因素的限制少；②施工作業(yè)受氣候等自然條件(如降雨)的干擾小。定向鉆機(jī)施工時(shí)，沒有水上、水下作業(yè)之分，不受季節(jié)、天氣和地下水位限制，具有施工周期短，所需人員少，施工安全可靠，成功率高的特點(diǎn)；③施工場(chǎng)地可以靈活調(diào)整，進(jìn)出場(chǎng)地速度快，施工措施費(fèi)用低。只需在入土坑(工作坑)及出土坑(接收坑)位置開挖基坑，施工臨時(shí)用地少，對(duì)施工場(chǎng)地已有設(shè)施(道路等)的破壞及影響??；工作坑尺寸僅為7 m×1.5 m(長×寬)，深度約3 m(即管道埋深)；④部分施工基坑可以與永久檢查維修井(或水流交接轉(zhuǎn)換聯(lián)通井)二合一建設(shè)，減少施工臨時(shí)工程，工程占地面積小，為保證已有建筑物安全，檢查井采用逆作法施工；⑤施工作業(yè)均在井內(nèi)或地表面上操作，不需要工人進(jìn)入管道內(nèi)挖土，施工人員工作環(huán)境、健康和安全保障性高；⑥文明和環(huán)保施工目標(biāo)易保證，實(shí)施綠色施工，防塵、降噪、防擾民方面，工程施工期間灰塵小(僅工作坑土方開挖時(shí)有一點(diǎn)點(diǎn)土塵)，作業(yè)機(jī)械基本無噪音，抽排的管內(nèi)泥漿和施工污水不外流，存放在泥漿沉淀池(即工作坑)，待水濾干后運(yùn)至當(dāng)?shù)乩盥駡?chǎng)處理或棄土場(chǎng)處理，使用環(huán)保工程材料，管材余料可以繼續(xù)用于本工程，棄料極少；⑦施工安全性強(qiáng)，工程施工機(jī)械化程度高，各工序均在地面作業(yè)，工作井有頂蓋，不在地面上有明的坑口，通風(fēng)口有圍攔和密目網(wǎng)蓋板，避免施工期間地面上的人、物跌落，既保證了施工安全，同時(shí)也保證了周邊民眾(第三者)的通行等日?；顒?dòng)的安全。

采用在先導(dǎo)孔內(nèi)回拖拉管工程技術(shù)建造給排水管道的特點(diǎn)：平面上、2個(gè)工作井之間(距離50～60 m)，管道軸線根據(jù)避讓障礙物的需要，呈“S”、或“弧”型走向，這是牽拉拖管工程技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：管材本身具有一定的柔韌性和擾度，能適應(yīng)地下復(fù)雜情況，偏轉(zhuǎn)、避讓障礙物。該工程“S”型偏轉(zhuǎn)角度達(dá)到15°，就鉆進(jìn)和管道的柔韌性而言，偏轉(zhuǎn)角度可更大。①管道縱坡局部與設(shè)計(jì)有偏差，總體上是吻合的；選用的管材，糙率為0.014(比預(yù)制混凝土管小)，管道底坡的微小變化，對(duì)有壓供水沒有任何影響，對(duì)排水水流的影響也很小；②HDPE排水管比預(yù)制混凝土管價(jià)格高，該段工程投資中管材造價(jià)占比大。

2 在先導(dǎo)孔內(nèi)回拖拉管工程技術(shù)簡述

2.1 工藝流程

(1)先導(dǎo)孔鉆進(jìn)。鉆桿從地面斜插鉆入，利用比鉆桿外徑(該工程為φ80 mm)略大的鴨嘴式小鉆頭(φ120 mm，見圖1)打?qū)蚩祝阢@頭內(nèi)設(shè)置紅外探測(cè)儀器，地下鉆頭內(nèi)的傳送器向地表的接收機(jī)發(fā)出消息，控制鉆頭的方向和深度，鉆進(jìn)、形成準(zhǔn)確的定位導(dǎo)向孔，鉆桿鉆頭在另一端的接收坑內(nèi)鉆出，見圖2、圖3。

圖1 鴨嘴式小鉆頭

圖2 先導(dǎo)孔鉆進(jìn)示意圖

圖3 鉆進(jìn)先導(dǎo)孔

(2)回拉擴(kuò)孔。利用導(dǎo)向孔的通道，反向回?cái)U(kuò)。卸下小直徑鴨嘴式鉆頭、換裝圓錐型回?cái)U(kuò)孔鉆頭(直徑比小鉆頭略大)，啟動(dòng)回拉鉆機(jī)擴(kuò)孔，見圖4、圖5、圖6。

圖4 回拉擴(kuò)孔示意圖

圖5 擴(kuò)孔鉆頭(不同直徑)

圖6 回拉擴(kuò)孔

擴(kuò)孔時(shí)勻速回拉、收鉆均勻，注水機(jī)連續(xù)適量注水，同時(shí)通過鉆具攪拌孔內(nèi)泥土、造制泥漿，既可以保護(hù)成孔孔壁，保持洞圈穩(wěn)定，也起到潤滑作用，最終成形的孔道內(nèi)壁光滑圓順。

回?cái)U(kuò)時(shí)只將孔徑內(nèi)的原狀土攪碎，同時(shí)擴(kuò)大孔徑(一般每次孔徑擴(kuò)增100～200 mm左右)，如此反復(fù)拖拉，最終擴(kuò)孔器的尺寸接近(或略大于)設(shè)計(jì)管徑；該工程擴(kuò)孔作業(yè)包含DN200擴(kuò)孔器擴(kuò)孔、DN300擴(kuò)孔器擴(kuò)孔、DN400擴(kuò)孔器擴(kuò)孔、DN500擴(kuò)孔器擴(kuò)孔。

鉆進(jìn)先導(dǎo)孔和擴(kuò)孔時(shí)注水潤滑鉆具，擴(kuò)孔時(shí)攪碎孔內(nèi)原狀土，同時(shí)將孔內(nèi)土攪拌形成塑性泥漿，清孔時(shí)借助于機(jī)具的擠壓，在孔壁上形成光滑的一層護(hù)壁泥皮，用以平衡孔道內(nèi)的固壁壓力，從而形成穩(wěn)定光滑的安管通道。

(3)清泥成孔。該工序主要是利用清孔設(shè)備清出擴(kuò)孔時(shí)攪碎的孔內(nèi)泥土，形成安管的通道。

回?cái)U(kuò)鉆孔時(shí)，在鉆頭尾部配裝拉鏈(桿)，當(dāng)鉆孔回?cái)U(kuò)到達(dá)工作坑，卸下擴(kuò)孔鉆頭，在拉鏈(桿)一端換裝拉泥盤、拉出泥土，完成清泥成孔工作。拉泥盤環(huán)形盤的大小及加裝橫擋封閉的選擇，根據(jù)地層土質(zhì)確定。

拉泥時(shí)需反復(fù)來回拖拉，首次拉泥采用環(huán)形盤，而后若阻力減輕，則在拉泥盤上加裝橫擋，再次入孔拉泥，逐次加封橫擋，直至拉泥盤全封閉，并能輕松順利拉出為止?？椎纼?nèi)泥土拉運(yùn)清出，形成光滑圓順的安管通道。

(4)回拖拉管?？椎莱尚秃罄美C(jī)將管節(jié)拖拽入孔道內(nèi)。先將管頭密封，拉一管節(jié)、接一管節(jié)(在地面進(jìn)行連接，機(jī)械熱熔焊接)，完成安裝工作。作業(yè)時(shí)，拉管機(jī)操作人員要根據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)均勻平穩(wěn)地牽引管道，切勿生拉硬拽。見圖7、圖8。

圖7 管道拖拉安裝示意圖

圖8 回拖拉管準(zhǔn)備就緒

(5)沖洗管道。管內(nèi)的泥土，用壓力水沖洗、泥漿泵抽排至地表工作坑存放、處置。

1個(gè)工作坑可以完成2個(gè)方向的管道鋪設(shè)施工。擴(kuò)孔時(shí)地層土質(zhì)較軟時(shí)宜快速給進(jìn)回?cái)U(kuò)，地層土質(zhì)較硬時(shí)要?jiǎng)蛩倬徛M(jìn)行，見圖9。分段管道施工完畢，擴(kuò)挖工作坑，將斜插的這段管道割除、建造檢查井，也可將左、右兩段滿足設(shè)計(jì)坡度要求的管道連接起來。

圖9 回?cái)U(kuò)孔鉆進(jìn)示意圖

2.2 施工工序和進(jìn)度計(jì)劃

(1)施工基坑開挖：該工程工作坑形狀為矩形，截面尺寸為1.5 m×7.0 m，深度約為3.0 m，采取人工開挖，工作坑還用于泥漿沉淀，計(jì)劃施工時(shí)間3 d。

(2)定向鉆進(jìn)施工：每段作業(yè)段施工內(nèi)容包括設(shè)備就位、導(dǎo)向孔鉆進(jìn)、擴(kuò)孔、清孔、管道焊接、拖管等。每段施工完成后清理現(xiàn)場(chǎng)，移動(dòng)定向鉆機(jī)，進(jìn)行下個(gè)作業(yè)段施工。計(jì)劃施工時(shí)間需要30 d。

(3)逆作法施工檢查井：檢查井采用逆作法施工護(hù)壁成井，再澆筑鋼筋砼井。計(jì)劃施工時(shí)間需40 d。

(4)施工基坑回填：臨時(shí)工作坑、接收坑回填采用原狀土回填、并分層壓實(shí)，計(jì)劃需要4 d。

(5)進(jìn)度計(jì)劃為正常施工進(jìn)度計(jì)劃，施工期間如因設(shè)計(jì)圖紙變更、場(chǎng)地限制影響、無施工作業(yè)面或暴雨、停電等不可抗拒因素影響，工期應(yīng)順延。

定向鉆進(jìn)、回拖拉管分為6個(gè)作業(yè)段，每個(gè)作業(yè)段施工長度為2×230 m，每日正常施工10～12 h(2班)，經(jīng)過各參建方的努力，按時(shí)完成了建設(shè)任務(wù)。

2.3 先導(dǎo)孔定向鉆進(jìn)軌跡(鉆桿中心線)的控制

先導(dǎo)孔定向鉆進(jìn)的軌跡，就是設(shè)計(jì)的管道中心線；控制鉆桿方向和定位的原理，是用造斜工具，動(dòng)態(tài)控制鉆頭前進(jìn)方向，形成設(shè)計(jì)預(yù)定的軌跡，最終鉆達(dá)管線的目的。

(1)鉆進(jìn)前依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的管道內(nèi)底標(biāo)高、管徑和相對(duì)應(yīng)的原地面標(biāo)高計(jì)算鉆桿應(yīng)達(dá)到的深度，確定定向鉆孔軌跡。

(2)定向鉆孔的軌跡由入地(出地)造斜直線段、定向直線段(與管道設(shè)計(jì)坡度一致、基本水平，該段為安管段)、弧線段(弧線長度轉(zhuǎn)換為鉆桿直線長度×n)等組成。

入地造斜段與管道直線段之間及管道直線段與出地造斜段之間，有一根鉆桿長度達(dá)到管道直線段坡度要求。

入地角≤15°(>15°的角度有待進(jìn)一步探索)，出地角按導(dǎo)向鉆桿及拖拉管材允許曲率半徑較大值確定。

3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和注意事項(xiàng)

1)在先導(dǎo)孔內(nèi)回拖拉管工程技術(shù)，在城市鋪設(shè)地下給排水管網(wǎng)時(shí)充分顯出其優(yōu)越性。傳統(tǒng)開挖施工會(huì)對(duì)周圍環(huán)境，建筑物和交通造成破壞和不良影響，施工中克服了這些缺點(diǎn)，基本不破壞地表(避免出現(xiàn)群眾反感的馬路拉鏈)，不影響居民正常生活，不影響公共服務(wù)正常工作(如醫(yī)院、學(xué)校和商店)，不會(huì)破壞植被和綠地，更不會(huì)阻礙交通。

2)先導(dǎo)孔定向鉆進(jìn)是非開挖定向鉆進(jìn)鋪管的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。先導(dǎo)孔鉆進(jìn)穿越精度高，管道弧線段鋪設(shè)距離長，容易靈活、合理調(diào)整埋深和鋪設(shè)方向，使管線繞過地下的障礙物，且滿足設(shè)計(jì)要求。

(1)導(dǎo)向鉆帶有信號(hào)發(fā)射裝置，用導(dǎo)向探測(cè)儀適時(shí)控制深度、標(biāo)高、及坡度；導(dǎo)向鉆按設(shè)計(jì)的深度、標(biāo)高，全程、隨時(shí)監(jiān)控樁位、管道走向、管道位置等，及時(shí)復(fù)測(cè)，確保管道施工符合設(shè)計(jì)要求。

(2)先導(dǎo)孔鉆進(jìn)時(shí)，導(dǎo)向探測(cè)儀可以探測(cè)到沿途的情況，將圖像傳輸、顯示在監(jiān)控屏上，工程技術(shù)人員可預(yù)先了解到是否有較大障礙物，提前制定對(duì)策措施，避開障礙物。

(3)鉆進(jìn)中采用輕壓、慢轉(zhuǎn)，注意控制鉆頭溫度，切不可使探頭過熱。

3)拉管施工沿線會(huì)存在空腔，引起地面沉降，對(duì)周邊建筑造成影響，因此，拉管過程中注漿加固需跟進(jìn)，管道鋪設(shè)完畢也要進(jìn)行高濃度充填灌漿。由于受場(chǎng)地條件限制，該次采用孔內(nèi)注漿的加固措施。

拉管施工前在管道前端連接兩根與管道同長度的φ25鋼管，與PE管一同拉入土中并一同到達(dá)拉管設(shè)計(jì)終點(diǎn)樁號(hào)。到達(dá)終點(diǎn)后，解除φ25鋼管與PE管的連接，在2根鋼管前面各加1根6 m長同直徑的注漿花管。

移動(dòng)拉管機(jī)到接收坑，和φ25鋼管連接并回拽。每拽入6 m，把鋼管和拉管機(jī)的連接取消，換成和高壓注漿泵連接。注入1：1水泥、粉煤灰漿液(0.4 Mpa)，從而置換觸變泥漿，補(bǔ)充管道周圍的空隙。然后再換再拉，再拉再注，反復(fù)進(jìn)行。直到將管全部拉出接收坑，注漿過程也全部結(jié)束。

在注漿施工時(shí)應(yīng)注意：①根據(jù)實(shí)際情況每3～6 m注漿一次，預(yù)算注漿量一定大于泥漿量，注漿時(shí)盡量保持連續(xù)、不要間斷；②當(dāng)花鋼管拖入地面時(shí)一定要用堵頭堵死，防止?jié){液從花管前端流失。

4)該工程中的PE管、HDPE管采用熱熔焊接，管道接口質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到拉管施工的成功與否，焊接作業(yè)的每一個(gè)步驟、環(huán)節(jié)必須保證質(zhì)量。

4 結(jié) 語

在先導(dǎo)孔內(nèi)回拖拉管的工程技術(shù)，易實(shí)施、對(duì)周圍建筑物影響小、安全可靠，適于在城市土質(zhì)地層中建造地下給排水管道。隨著城市建設(shè)發(fā)展、地下給排水管網(wǎng)建造的需要，將越來越凸顯它的實(shí)用性、優(yōu)越性。