浅谈排水管道施工中水平定向钻进技术的应用

浅谈排水管道施工中水平定向钻进技术的应用

摘要：介绍了在排水管道工程中应用定向水平钻进技术的优势和基本施工工艺流程，在分析中总结了其应用中的注意要点，分析了其技术应成败的关键问题。

关键词：非开挖技术水平定向钻进施工工艺关键技术

排水工程中定向钻进的优势

在城市化建设中，基础设施的建设十分重要，所以市政给排水管道施工的范围与数量不断增加，目前我国普遍采用的是开槽埋管的方式，开挖路面不仅仅影响交通还会带来污染且降低路面质量，影响安全。而定向水平钻进的技术则可避免上述情况，施工的优势突出主要体现在：施工空间小不需要对地面进行大范围开挖；施工机械化程度高工期短；可以有效避免地面沉降而影响地面建筑；对已埋设的设施影响最小；开挖空间小施工安全容易保障；可以在人口密集的地区进行隐蔽作业，对居民的影响较小；适合在穿越公路、铁路、河流等特殊地段进行施工。所以在排水管道施工中水平定向钻进是一种具有应用潜力的技术形式，其应用的范围也会随着其技术的成熟而拓展，目前国内给排水管道敷设常采用的非开挖技术主要有盾构法(隧道施工法)、顶管法、定向钻拖拉法(水平定向钻拖拉法与二程式拖拉法)、气动矛法、夯管法等。而在非开挖技术的应用中，水平定向钻拖拉法施工技术简单且成本较低，所以下面就对水平定向钻进技术在排水工程中的应用情况进行进一步分析。

水平定向钻进技术施工工艺

1、前期技术准备：在施工前应了解施工地段的地质情况，其他设施的地下预埋情况；结合设计要求细致规划钻进的轨迹，作出多个方案进行选择，确定论证后确定最终方案；

2：导向钻进的实施：定向钻头在钻机的推动下，进行水平推进，在钻机的驱动下对地层进行切削，按照设计的轨迹进行推进，完成整个导向孔的成孔；

3：逐级扩孔施工：完成导向孔的施工后，应按照管线的设计直径进行逐级扩孔，此时应注意分级进行，直至达到设计标准。同时将钻液泵深入钻孔中保利用泥浆护壁并带出土屑保证拉管的顺利通常；

4：拉管施工：完成孔口后需要立即进行管道的铺设，将管材与回拉头、扩孔头、钻杆连接等利用钻机进行拉管使之进入到钻孔中，完成阶段性铺设。

水平定向钻进技术在应用中需要注意的问题

管线轨迹的设计必须合理

施工中导向孔的轨迹是十分重要的设计项目，是钻进中成孔的最佳轨迹。在

设计中必须按照工作坑的情况，参考设计管道的水平坡度、标高等设计其轨迹。在设计中应避开已有的地下管线以及不利的水位地层，同时参考管材、钻机等基本性能来综合设计钻进轨迹。同时污水管道施工时应考虑入土点和出土点的斜度要求，并严格的控制各个点的标高，这样才能满足排水工程需求。

导向孔的施工要点

在施工中导向孔是后续施工的基础，在施工中应按照入土轨迹和出土点固定钻机，调整钻机的角度，保证钻进的轨迹与设计轨迹向一致，钻孔前必须对测距和定位仪器进行校正，通常使用高精度仪器来保证排水工程需求。

钻进过程中仪器与相关的设备配合控制穿越轴线，保证钻进的轨迹与设计轨迹一致，导向孔钻进中应注意返浆的情况，做好记录以此判断地质情况的改变，为扩孔做好准备。施工中必须对钻杆的连接时的角度进行调整，保证其成孔的角度不超过设计的需求。

扩孔与泥浆保护

在导向孔完成施工后，即可根据相关的地质情况与管道口径进行扩孔施工，即最终成孔。在正常的情况下扩孔的直径应大于铺设管线的直径，通常为预留10cm，在施工中采用的是逐级扩孔，这个过程需要根据当地的土质来进行，合理选择钻头和泥浆的比例。通常在土层粘性成分较大的情况下，可以利用清水与刮刀型钻头进行扩孔，形成自然泥浆的效果；而砂质地层中应采用配置泥浆进行辅助施工，通常选择优质膨润土来配置，使得泥浆保证黏度，实现护壁的目的。这样可以抑制砂质涂层分化，稳定孔壁当孔径达到要求是即可完成施工。

定向钻进中管材的选择

因为定向钻孔的过程中有拉管的过程，所以在施工中管材物理性性能必须保证施工需求，其具体要求如下：要求其质量密度在0.94-0.96g/cm³；短期弹性模量控制在800MPa以上；而抗拉强度也是其重要的指标要求大于20MPa以上；抗拉强度的设计值也应大于16MPa；同时弯曲强度也应大于8KN/m²；管材在质量上应经过严格的检查，保证其外观平滑颜色一致，内部光滑没有划伤；在使用过程中应进行尺寸检测保证复核设计要求；在管材长度方向上不能有明显的弯曲，且标注有统一的标示。

拉管施工的要点

完成扩孔施工后，应立即进行拉管施工，在实施拉管前必须对管材进行全面检查，保证其质量，如管材的焊接是否满足强度需求；管头的固定是否牢固；分动器连接是否完好，检查完成后做好记录才能进行施工。拉管的时候必须有技术人员监督仪表参数改变，主要是控制扭矩与拉力的改变，通常情况下扭矩的控制在5-8MPa之间，根据工程需求进行调试；拉力不能过大否则将会对管材产生负面影响，同时应控制拉管的速度，控制匀速进行；还应注意返浆的情况，保证拉

管的顺利实施。

定向水平钻进在排水管道施工中应用的注意事项

1、在施工中如遇到交通拥挤或者建筑物较多的地段，应做好对施工坑口的防护工作，一方面这样可以保证施工坑口的安全，防止出现车辆干扰，一方面也是为了降低对周围居民与交通的干扰，使之影响降至最低。同时也方便了对管道铺设后的安全性检查。

2、铺设中应先铺设支线管道，并保证主管道在下支管道在上。主干管道和支线管道都利用水平定向开挖的技术，应先对支线管道进行开挖，这样可以降低污水漏失的数量，也可方便后期对检查井的施工。

3、检查井的设置。非开挖的水平定向钻进技术因为其优势可以替代传统的大范围的管道施工，所以在长距离的排水工程中其工期短干扰小的优势被最大程度的体现，这就使得其在排水工程中的应用逐步推广，但是一次性铺设管道的距离长也会影响检查井的设置，这是一个关系到日后维护的重要问题，在施工中也引起了重视。在应用中有两种做法，一种是铺设好管道后进行天窗作业完成检查井的施工，开挖到达深度后即可检查主管道铺设的情况；一种是先进行检查井的施工，在规划线路上选择位置设置混凝土井，然后进行定向钻进，实施管道铺设。这两种方式在实际的应用中差异不大，可以根据施工的地质差异而进行灵活选择，如在地下水位较高的地方，检查井深较大，此时可以先开挖然后将预制的检查井沉入其中，这样可以防止工作井坍塌，减少后期维护的成本。所以两者方式需要进行合理的选择，才能保证工程质量。

结束语：

水平定向钻进技术是近年来逐步得到推广的非开挖管道施工技术的一种，其应用中突出的优势就是技术应用简单，且工期短，对地面设施干扰小，其在不具备开挖条件的中小口径管道的施工中获得较好的应用效果。

参考文献：

[1]汪建国.水平定向钻技术应用现状及建议[J].上海煤气,2011,(02) .

[2]任广福.大口径管道工程非开挖水平定向钻技术的应用[J].四川建材,