非开挖污水管道拉管施工工法

非开挖污水管道拉管施工工法

中交xxx有限公司

1 前言

拉管施工技术是一种不开挖或者少开挖的管道敷设施工技术。非开挖技术是近几年才开始使用的一种技术，它涉及的是利用少开挖，即工作井与接收井要开挖，管道不开挖来进行地下管线的敷设或更换，通过工作井把要敷设的管子拉入土内，同时可以曲线穿行以绕开一些地下管线或障碍物。随着国家海洋战略的实施，为满足海洋发展的需要，加速了沿海的资源开发，海底成孔托管技术的利用和发展也随之崛起。目前，陆上海上拉管工艺同步发展为更好的建设基础设施，更通畅更高效的敷设管线设施，提供了有效的方法。特别新建管线、海底管道和施工占路对社会的影响成为传统施工工艺难以解决的矛盾，拉管技术为解决这一日益突出的矛盾提供了很广泛的应用。

在诸多拉管施工成功案例中，由XXX承建XXX工程和XXX中央商务区名人岛连岛路海底成孔托管工程最为典型，具体如下：

XXX道路工程原设计采取型钢支护施工的294m污水管道位置，地质条件发生变化，存在淤泥层夹流砂层地质，施工时出现塌方，导致无法采用开挖方式施工污水管。经工艺优化为拉管施工顺利完成该区段的污水管道施工，缩短了工期、有效减少了施工成本。

XXX中央商务区名人岛连岛路海底成孔托管工程污水管道敷设穿越段长度360m，采用定向钻孔拉管工艺克服了传统铺管船法易受船舶资源、恶劣海况、海底管线影响的难点，海底拖管工程进展顺利，质量过硬，得到了监理及业主的一直认可。

2 工法特点

2.1 拉管工法优越性

该工法较传统工艺相比，其在地质情况比较差、开挖深度大、存在施工占路、管线交叉、征地困难、船舶影响等情况可以有效缩短工期，节约成本，安全性高。同时海上拉管施工将海域的施工面“搬到”了陆域，不需要船舶施工，有效的避免了海况、天气、船舶影响等带来的阻碍与风险。

2.1.1采用拉管工法的其他优点

（1）对交通干扰最小；

（2）对周围房屋、海域环境的损坏少；

（3）全年可施工，施工安全，效率高；

（4）社会效益高，且综合成本低，工时少；

（5）导向管施工时，深度位置可以由导向仪测量，并根据设计轨迹进行校正调整。

（6）有效保护管材，避免因机械设备、船锚、回填料等意外碰撞导致破损。

3 适用范围

拉管工艺适宜用在水利、燃气、电信和电力等管道穿越公路、铁路、建筑物、河流、航道、古迹保护区、闹市区、农作物及植被保护区等，特别是在地质情况比较差、开挖深度大、存在施工占路、管线交叉、征地困难、海域船舶影响等难题时宜采用。拉管直径在DN800以内的偏多。

4 工艺原理

拉管施工技术是一种不开挖或者少开挖的管道敷设施工技术。非开挖技术涉及的是利用少开挖，即工作井与接收井要开挖，管道不开挖来进行地下管线的敷设或更换，如图4-1拉管工艺立面图所示。

利用置于地面的铺管机，沿待铺线的设计轨迹先钻成一个先导孔（导向孔），然后将导孔回扩（回扩直径按4-2公式计算），扩大至适合生产管道敷设的直径，然后将待敷设的生产管拉入孔内。

回扩直径如下：

D=K1d （4-2）

式中：D—适合生产管道敷设的钻孔直径；

K1—为生产管外经K1为经验系数，一般为（1.2～1.5）；

d—管外径。

图4-1 拉管工艺立面图

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

施工准备测量放线基坑开挖设备就位

导向钻孔

扩孔

泥浆护壁管道焊接

牵引管道注浆加固试压冲洗土方回填

图5.1-1 拉管施工工艺流程图 5.2 操作要点

5.2.1施工准备

（1）地质勘察

施工前先对现场进行地质勘探,地质勘探主要了解有关地质和地下水的情况,为选择钻进方法和配制钻液提供依据。现场勘察内容包括：原有地下管线及设施的直径和埋深，原有电缆线路的走向等情况，并在地面作好标记，穿越地层的土质类型、含水量、透水性。

（2）定向钻孔轨迹设计

牵引管施工前要做好导向孔曲线的设计，导向孔的设计和施工受许多因素的制约，其中最主要的是施工现场的地面或海底面以上及地面或海底面以下条件，地面或海底面以上条件包括地形、地貌、周围建筑物、道路、水深、海况、船舶等；地面或者海底面以下情况包括原有地下管线、海底管线、地下水和地质结构等。因此，在导向孔设计和施工前必须进行详细的现场勘察。

1）钻进前依据设计图纸要求的管道内底标高和相对应的原地面标高先计算出钻杆应达到的深度来确定定向钻孔轨迹。

2）定向钻孔轨迹线段由造斜直线段、曲线段、水平直线段（与管道排水坡度一致）等组成。

3）入土造斜段与管道直线段之间及管道直线段与出土造斜段之间，有一根钻杆长度达到管道直线段坡度要求。

4）入土角度不超过15°，出土角度按导向钻杆及拖拉管材允许曲率半径较大值确定，一般不宜超过20°。

（3）施工平面布置

根据施工要求，在各分段施工节点井位前后各需开挖一个工作坑和接收坑。在管道的起点设置一个工作坑，在管道的终点设置一个接收坑。在坑前方还需要停放施工机械以及导管拆装施工操作面，需占用16m ×5m 的地方做工作坑、接收坑和施工操作空间。

5.2.2施工测量

（1）平面控制放线

平面控制及放线，依据现有边线，通过勘测方提供的控制点引测本工程的定位点，为保证施工各阶段控制点网，坐标及高程的准确，首先对施工现场内各控制桩加以保护。并把各控制点引测至现场外加以保护，以便竖向引测放线。同时要做闭合校核。

施工前通过全站仪沿地面上拉管的中心线每3m设置一桩（有障碍物的除外），并沿拉管的中心线撒好白灰线且测出桩高程，算好桩高程与设计拉管流水面的关系。

（2）高程控制

高程控制根据勘测方提供的水准点引测施工现场的高程控制点。根据本工程的实际情况，在现场选择固定的地方做临时水准点，并做好保护。定期复核，确保精度满足规范要求。

（3）工作坑开挖

应根据钻机的出入射角开挖出、入土两个工作坑，工作坑大小根据实际预埋管道的大小、材质、现场场地要求及管道敷设的深浅决定（如图5.2.2-1所示），一般待拉的管在DN500以下的入土工作坑挖掘尺寸为：（长×宽×深）3m×2m×2m，出土工作坑挖掘尺寸为3m×2m×2m。

工作坑深度根据拉管流水面高程确定。

图5.2.2-1 工作坑示意图

5.2.3设备就位、导向钻孔

（1）原理

导向孔钻进一般采用小直径全面钻头，进行全孔底破碎钻进，在钻头底唇面上或钻具上，安装有专门的控制钻进方向的装置，在钻具内或紧接其后部位，安装有测量探头。

管道拉管工法是在不开挖地表的情况下，用导向钻凿技术，将一无线电发射器置入钻头盒内，导向钻进过程中，地面接收仪随时显示钻头的深度、倾角、温度等参数（如图5.2.3-1所示）。施工人员在地面导航仪引导下，从起点到终点钻一个与设计轨迹尽量吻合的导向孔。