导向钻(拖拉管)管道敷设工艺在给水工程中的应用

导向钻(拖拉管)管道敷设工艺在给水工程中的应用
摘要：拖拉管一般叫做牵引拖拉管，拖拉管工艺的出现使城市道路上和交叉口埋设地下管线避免了道路的开挖和对其它地下管线的损坏，同时降低了地下管线施工时对交通、环境的影响。

本文以PE管为例介绍了拖拉管在给水管道工程中的应用。

关键词：管道敷设拖拉管导向钻非开挖
一、导向钻（拖拉管）管道铺设过程：
1、用导向钻机安装管道的方法称之为导向钻穿越法（拖拉管）。

这是一种非开挖地面就可以在地下快速铺装管道的方法。

导向钻进的过程是受三维控制的，通过钻杆的旋转和一个特殊设计的楔形钻头来完成导向孔的曲线钻进。

设计钻进轨迹时要考虑设计平面位置、埋深的要求，地下公用管线的影响，钻杆和管材的弯曲半径等多方面因素，最后设计出最佳的轨迹曲线，有条件的还可利用现有的设计规划软件进行优化设计,如“非开挖设计施工专业软件DrillSmart4.0”等。

根据设计文件和地下管线探测结果，结合现场踏勘，设计导向孔轨迹。

2、拖拉管材的选用：
非开挖施工时会对管线产生较大的牵引力和周向的挤压力，所以要求管材具有较大的环刚度以及拉伸强度。

经计算与比较，聚乙烯（PE）管具有很好的拉伸屈服强度和弯曲模量，特别适用于非开挖工程。

其热熔连接方式也使管道连接方便、接头强度高，优良挠性使得PE管道走向容易依照施工轨迹的要求进行改变；良好的抗刮痕能力，使得管道不易损坏而漏水。

同时，PE管材符合饮用水的要求。

适用管材不仅有PE 管、PVC 管，另外钢管也可以使用该法来铺装。

3、其施工过程为：①钻导向孔：根据入土点、入土角度结合现场实际情况使钻机准确就位。

定向钻机放置应符合下列要求：
（1）钻机应安装在管道中心线延伸的起始位置；
（2）调整机架方位应符合设计的钻孔轴线；
（3）按钻机倾角指示装置调整机架，应符合轨迹设计规定的入土角。

钻机设备、泥浆设备、固控设备安装完成后，对设备进行调试、检查、测试，确保设备安全运行。

控向设备仪器安装完成后，对其进行调试，确保导向孔的精度。

启动钻机后根据设定的钻进路径和定位仪的指示向前推进旋转的钻头，需要改变方向时，只需将钻头朝向设定钻进的方向，由钻机向前推进到一定距离即可，达到设计的偏转角度后，即可再旋转钻进。

一般只有在需要纠正方向时才停止旋转。

旋转钻进后，成孔的轴线为三维蛇形曲线。

钻进导向孔是水平定向钻进施工的最重要阶段，它决定铺设管线的最终位置。

钻杆按设计的进入点以预先确定的角度钻入地层，在钻进液喷射钻进的辅助作用下，钻孔向前延伸。

在坚硬的岩层，需要泥浆马达钻进，利用弯接头控制轨迹的方向。

在每一根钻杆钻入后，应利用定位仪测量钻头位置，对有地下管线、关键的出口点或调整钻孔轨迹时，应增加测量点，将测量数据与设计轨迹进行比较，确定下一段要钻进的方向。

钻头在出口处露出地面，测量实际出口是否在误差范围之内。

如果钻孔的一部分超出误差范围，可能要拉回钻杆，重新钻进钻孔的偏斜部分。

当出口位置满足要求时，取下钻头和相关钻具，开始回扩②扩孔与回拖：
当钻孔时由钻机驱动装着楔形钻头的钻杆从地面钻入，再按预定的方向抵达目的地后，卸下钻头换上适当尺寸的特殊类型的回扩器。

同径铺设时，导向孔完成之后，可直接回拖铺管。

但是，大多数导向孔需要回扩，将孔径扩至能铺设管道。

回扩器快速旋转并通过回扩器上的多排高压泥浆喷嘴冲刷孔壁，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大到所需直径（有时可能需要进行多次扩孔），同时或随后将需要铺装的管线进行回拖。

回拖管线时产品管线在扩好孔的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑，这样即减少了回拖阻力，又保护了管线在回拖时防腐层的磨损。

经过钻机多次预扩孔，最终成孔直径一般是管径的1.2 ~ 1.5 倍（距离越长扩孔越大、管径越大扩孔也越大），所以不会损伤防腐层。

可安装管道的直径最大可达1 m。

钻孔扩大后，管线回拉进入充满泥浆的孔中。

准备回拉的管线应在出口一侧连接并进行检测。

钻杆使用一个拉头或拉钩和一个单动接头与铺设管连接，单动接头用于防止管线回转而拧坏管线。

也可将回扩器安装于拉头与钻杆之间，以确保钻孔畅通，回拉时，可向孔内泵入润滑液，并在待回拖PE管下，每间隔5~10m 摆放1个托辊，以便回拖中起到减阻护壁润滑作用。

回拖启动后，要作到平稳、匀速（回拖中不能停留），速度控制在0．08m／s。

操作手时刻观察回拖压力变化，及时上报，以便采取必要措施，使将己连接准备好的管子，一次回拖成功。

拖管时，大部分泥浆将循环使用，故需准备两个坑暂存，一个为泥浆倒坑，
一个为净化好的泥浆坑。

③管材、管件运输及贮存：
管材和管件到货后，做好现场验收工作，小心搬运至管材堆放场地，整齐摆放，不得剧烈碰撞，避免接触尖锐物件。

若PE管被刮伤，刮伤深度超过1cm，则将其切除。

管材堆放好后，面上盖一层油毡或布，避免日晒雨淋。

PE管受温度影响较大，值班人员经常检查，发现未防护好的及时处理。

④PE管连接：
PE管相互连接本工程采用热熔对接方式。

使用该方法连接时，采用热熔对接焊机，具体步骤如下：
（1）把待接管材置于焊机夹具上并夹紧；
（2）将管材待连接端清洁干净，然后铣削连接面，若连接端不干净，则易产生漏水现象；
（3）校直两对接件，使其错位量不大于2mm；
（4）放入加热板；
（5）加热完毕，取出加热板；
（6）迅速接合两加热面，升压至熔接压力30Pa并保压至冷却；
（7）热熔完成。

PE管道的焊接必须由经过专门培训的焊工进行操作，才能确保合适工作参数下其强度要求。

焊接时应注意工作环境，因大风等可能冷却加热板，而导致不均匀温度分布，故可能会对熔接质量有致命的影响，同时尘土等污染加热板和管端也将会导致接头寿命大为减少。

⑤施工现场的清理、恢复：
拉管和其后的测试试验等工作完成后，应清理现场并撤出所用施工设备，恢复场地的地形地貌。

这项工作包括排除入口坑和出口坑中的钻进液，并回填这些工作坑。

二、质量检验与验收
为检验给水管的驳接止水质量和给水管的安装质量是否符合设计要求，在给水管安装后，需做压水试验。

压水试验共分两类，其一为施工过程中的焊接分段
试验，其二为全线驳接完成后的竣工试验。

1、试验压力的确定：
试验压力为管道系统设计工作压力的1.5倍。

2、试验步骤：
（1）将试压管段各配水点封堵，缓慢注水，同时将管内空气排出；
（2）管道充满水后，进行水密封性检查；
（3）对系统加压，应缓慢升压，升压时间不应小于10min；
（4）升压至规定的试验压力后，停止加压，稳压2h，压力降不得超过
0.02MPa，同时检查各连接处，不得渗漏。

否则卸压后进行检查处理，重复以上步骤，直至符合要求为止。

三、导向钻（拖拉管）工艺在市政工程的应用近年基础设施建设及道路改造迅猛，为了避免道路开挖、避免对地下既有管线的损坏及环境和交通影响，拖拉雨、污水、给水管及通讯管在道路及交叉口已有广泛应用。

我公司给水拖拉管道已成为常规施工项目。

四、结语：
采用拖拉管施工工艺，解决了开挖影响交通的问题，减少了与其他公用管线的冲突。

实践证明：导向钻进铺管技术作为一种新的非开挖施工方法，是城市市政建设和管网改造，中小口径管线穿越城市道路、大中小型江河、湖泊以及不可拆迁建筑物施工中一种最佳选择，是不破坏地貌状态和保护环境的理想的施工方法。

参考文献
[1]中国非开挖技术协会.定向钻进管线穿越铺设技术规范[S].2002.
[2]刘军.非开挖水平定向钻进铺管施工技术及工程应用研究.西安建筑科技大学.2004。