非开挖管道工程施工组织设计
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非开挖技术在管道直饮水工程中的应用
1、工程概况 管道直饮水是以自来水或符合生活饮用水水源水质标准的水为原水，经深度净化后通过固定 管道输送、供给用户直接饮用的纯净水，当前呈现出进一步扩大规模的发展趋势。广州南部供水 工程的完成，南洲水厂的全面投产，广州市管道直饮水工程进入管网建设的高峰。 吉祥路直饮水管道工程属于城市中心区管网工程，为包括省人民政府在内的用户供水，工程 需要新建管道由南往北穿越东风路。原设计为明挖施工，管材为钢管内衬管，管道内径为 300mm。 2、施工方案的比较和优化 工程位于东风中路、吉祥路口，东风路是广州市的东西方向的主干道。原设计为明挖穿越， 为了降低对交通的影响，方案减少占用路面的时间，采用 l 路线(如下图)，长度 110 米。 经现场踏勘，由于受地下电力电缆、煤气管、雨污水管等公用管线的影响，且交通压力非常 大，明挖施工困难，故采用非开挖的施工方法，采用牵引的方法，管材改为 hdpe 管。同时，为 了发挥非开挖施工的优势，改为直线型路线（如下图），缩短距离 26 米。
3、管材的选用 原设计采用明挖施工，管材选用钢管内衬管，内径 300mm，管道设计内压 1.0mpa。参考设计
要求，考虑非开挖施工的需要，工程改选用 pe 管。 就施工方法而言，pe 管道特别适用于非开挖工程。其热熔焊接使管道具有一体化的连接方
式，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。采用导向钻进技术，管径可达 600mm，管线长度一般可达 300～ 400m，深度通常在 10m 以内。
对 pe80 和 pe100 而言，双峰分子量分布的 pe100 管材，其综合性能要比 pe80 好，尤其 是 pe100 的 20℃、50 年的蠕变抵抗能力提高，同时又保持了较好的耐环境应力开裂性能(escr)。
同时，pe 管材符合饮用水的要求。 综合考虑设计要求和施工要求，工程选用了 dn355，pe100 级，内压 1.0mpa 的 pe 管，如下 表。
6.1、管材的连接 pe 管道最主要的连接方式是熔接连接，包括电熔连接和热熔连接，其因材质相同，接头强
度高于本体强度。本工程采用热熔连接的方式。加热板温度为 210 度，管端加热时间为 10 分钟， 持压时间 30 分钟。施工时，由于环境温度比较低，平均温度 5-8 摄氏度，风力 4-5 级。
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。 另外在大风的工作环境下，可能因冷却加热板，并导致不均匀温度分布，故可能会对熔接质量有 致命的影响，当尘土污染加热板和管端也将会导致接头寿命大为减少。
热熔设备
削平端面
加热（10 分钟）
持压（30 分钟）
连接好的接头
连接好的管道
6.2、pe 管与钢管的连接 工程的前后端都需要与明挖施工埋设的内衬钢管连接。本工程采用钢塑法兰连接方式，pe
管端与塑料法兰根之间采用热熔连接，钢管端与金属法兰连接，然后采用法兰片、螺栓即可完成 pe 管与钢管的连接。
法兰根和法兰片法兰封板
电力、电信等五种管线，最大管径为 dn1200 的供水管，最大埋深为 3.5 米。根据设计文件和地 下管线探测结果，结合现场踏勘，导向孔轨迹设计参数如下：
考虑钻杆和管材的弯曲半径，取 r=50m； 考虑其它地下管线的影响，取管道最深点为 h=5m； 由 l=(h(2r-h))0.5 式中 l—造斜段长度；h—铺管深度；r—弯曲半径。 计算得 l=22m，入射角取 26 度。轨迹线见导向孔轨迹设计图。
5、设备的选择及施工过程 按经验公式计算管道的回拖阻力。 w=[2p(1+k)+p0]f l 式中 w—管的摩擦力（kn）；p—土对管的压力（kn/m ）； k—主动土压力系数；p0—管的重量（kn/m）； f—管壁的摩擦系来自百度文库；l—管道的长度（m）。 w=[2×(0.355×0.17×1800) ×(1+0.3)+0.25] ×0.25×84=5936（kn）； 工程选用威猛（vermeer）d40-40 型导向钻机，该钻机回拖力 f= 18144kn；安全系数
工程选用的 PE100 级聚乙烯管材
公称压力（MPa） 1.0
公称外径（mm） 355
内径（mm） 303
壁厚（mm ） 26
SDR 13.6
产地 深圳
工 程 选 用 的 PE 管 材
4、导向孔轨迹的设计 轨迹设计主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。 经过细致的探测，查明了测区内的各类地下管线，管线纵横交错，主要有给水、排水、煤气、
k=18144/5936=3.1>2.0
Vermeer 钻机参数表
型号 D40-40
扭矩(N×m) 5415
回拖力(KN) 18144
重量（T） 外形（长×宽×高）
24
6.3×2.1×2.3
VermeerD40-40 钻机 导向到达
回拖头 回拖 1
回拖 2
回拖到达
6、施工过程中的几个问题 施工过程主要包括管线探测、轨迹设计、管材连接、导向钻进、扩孔护壁、回拖、试压等。
1、工程概况 管道直饮水是以自来水或符合生活饮用水水源水质标准的水为原水，经深度净化后通过固定 管道输送、供给用户直接饮用的纯净水，当前呈现出进一步扩大规模的发展趋势。广州南部供水 工程的完成，南洲水厂的全面投产，广州市管道直饮水工程进入管网建设的高峰。 吉祥路直饮水管道工程属于城市中心区管网工程，为包括省人民政府在内的用户供水，工程 需要新建管道由南往北穿越东风路。原设计为明挖施工，管材为钢管内衬管，管道内径为 300mm。 2、施工方案的比较和优化 工程位于东风中路、吉祥路口，东风路是广州市的东西方向的主干道。原设计为明挖穿越， 为了降低对交通的影响，方案减少占用路面的时间，采用 l 路线(如下图)，长度 110 米。 经现场踏勘，由于受地下电力电缆、煤气管、雨污水管等公用管线的影响，且交通压力非常 大，明挖施工困难，故采用非开挖的施工方法，采用牵引的方法，管材改为 hdpe 管。同时，为 了发挥非开挖施工的优势，改为直线型路线（如下图），缩短距离 26 米。
3、管材的选用 原设计采用明挖施工，管材选用钢管内衬管，内径 300mm，管道设计内压 1.0mpa。参考设计
要求，考虑非开挖施工的需要，工程改选用 pe 管。 就施工方法而言，pe 管道特别适用于非开挖工程。其热熔焊接使管道具有一体化的连接方
式，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。采用导向钻进技术，管径可达 600mm，管线长度一般可达 300～ 400m，深度通常在 10m 以内。
对 pe80 和 pe100 而言，双峰分子量分布的 pe100 管材，其综合性能要比 pe80 好，尤其 是 pe100 的 20℃、50 年的蠕变抵抗能力提高，同时又保持了较好的耐环境应力开裂性能(escr)。
同时，pe 管材符合饮用水的要求。 综合考虑设计要求和施工要求，工程选用了 dn355，pe100 级，内压 1.0mpa 的 pe 管，如下 表。
6.1、管材的连接 pe 管道最主要的连接方式是熔接连接，包括电熔连接和热熔连接，其因材质相同，接头强
度高于本体强度。本工程采用热熔连接的方式。加热板温度为 210 度，管端加热时间为 10 分钟， 持压时间 30 分钟。施工时，由于环境温度比较低，平均温度 5-8 摄氏度，风力 4-5 级。
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。 另外在大风的工作环境下，可能因冷却加热板，并导致不均匀温度分布，故可能会对熔接质量有 致命的影响，当尘土污染加热板和管端也将会导致接头寿命大为减少。
热熔设备
削平端面
加热（10 分钟）
持压（30 分钟）
连接好的接头
连接好的管道
6.2、pe 管与钢管的连接 工程的前后端都需要与明挖施工埋设的内衬钢管连接。本工程采用钢塑法兰连接方式，pe
管端与塑料法兰根之间采用热熔连接，钢管端与金属法兰连接，然后采用法兰片、螺栓即可完成 pe 管与钢管的连接。
法兰根和法兰片法兰封板
电力、电信等五种管线，最大管径为 dn1200 的供水管，最大埋深为 3.5 米。根据设计文件和地 下管线探测结果，结合现场踏勘，导向孔轨迹设计参数如下：
考虑钻杆和管材的弯曲半径，取 r=50m； 考虑其它地下管线的影响，取管道最深点为 h=5m； 由 l=(h(2r-h))0.5 式中 l—造斜段长度；h—铺管深度；r—弯曲半径。 计算得 l=22m，入射角取 26 度。轨迹线见导向孔轨迹设计图。
5、设备的选择及施工过程 按经验公式计算管道的回拖阻力。 w=[2p(1+k)+p0]f l 式中 w—管的摩擦力（kn）；p—土对管的压力（kn/m ）； k—主动土压力系数；p0—管的重量（kn/m）； f—管壁的摩擦系来自百度文库；l—管道的长度（m）。 w=[2×(0.355×0.17×1800) ×(1+0.3)+0.25] ×0.25×84=5936（kn）； 工程选用威猛（vermeer）d40-40 型导向钻机，该钻机回拖力 f= 18144kn；安全系数
工程选用的 PE100 级聚乙烯管材
公称压力（MPa） 1.0
公称外径（mm） 355
内径（mm） 303
壁厚（mm ） 26
SDR 13.6
产地 深圳
工 程 选 用 的 PE 管 材
4、导向孔轨迹的设计 轨迹设计主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。 经过细致的探测，查明了测区内的各类地下管线，管线纵横交错，主要有给水、排水、煤气、
k=18144/5936=3.1>2.0
Vermeer 钻机参数表
型号 D40-40
扭矩(N×m) 5415
回拖力(KN) 18144
重量（T） 外形（长×宽×高）
24
6.3×2.1×2.3
VermeerD40-40 钻机 导向到达
回拖头 回拖 1
回拖 2
回拖到达
6、施工过程中的几个问题 施工过程主要包括管线探测、轨迹设计、管材连接、导向钻进、扩孔护壁、回拖、试压等。