水平定向钻进技术在自来水管道铺设中应用

水平定向钻进技术在自来水管道铺设中的应用摘要：传统的管线施工方法是采用开挖沟槽铺管，通常适用于新区管线施工、旧路或旧路配套管线整体改造和人口密度小的地区管线施工时采用，该方法有开挖作业面大、道路交通影响大、施工周期长等不足。水平定向钻进施工技术通过物探、水平钻进、扩孔回拖铺设管线，充分展示了定向穿越敷管技术“完善城市功能，缓解城市交通，美化城市环境”的魅力，具有不破坏环境、不影响交通、施工周期短、综合效益高等优点，它以独特的技术优势和广阔的市场前景得到世界各国的极大重视。

关键词：水平定向钻进技术自来水管道铺设

水平定向钻进铺管是利用水平定向钻机以可控钻孔轨迹的施工方法，在确定的地层和深度进行钻进，通过导向系统使钻头沿着设计方向（轨迹）钻进并到达设计出口位置，所敷设的管线通过钻杆从钻孔的出土点一侧沿扩孔后的孔洞，回拉至钻杆入土点一侧的施工方法。该技术是在地表不开挖的情况下即可铺设多种地下管线，尤其在不具备开挖条件的地区铺设管线，如穿越道路、河流、铁路、建筑物等地理条件时，定向钻进铺管技术更能显示出优越性和科学性。非开挖水平定向钻进技术适合铺设直径1ｍ以内的ｐｅ管、钢管，管线的拉管轨迹通常为弧形，在地下管线复杂且场地狭小的城市区域内施工优势明显。

一、与传统开挖技术相比，水平定向钻进技术的优势

水平定向钻进作为非开挖技术中最具活力的一项施工技术，具

有导向准确，在一定曲率半径范围内绕避开障碍物，避免破坏管线经过地区的生态环境，施工周期短、适合复杂地层条件下施工、社会效益显著等优点，是目前城市建设中管线穿越安装采用最多的工艺。其优越性主要体现在以下方面：

（1）水平定向钻进穿越施工时不会阻碍周边交通，不会破坏绿地、植被或影响商店、医院、学校和居民的正常生活和工作环境，解决了传统开挖法施工对居民生活和出行的干扰以及对交通、环境、周边建筑物基础的破坏和不良影响。

（2）现代化的穿越设备的穿越精度高，易于调整敷设方向和埋深，管线弧形敷设距离长，完全可以满足设计埋深要求，并且可以使管线绕过地下的障碍物。采用水平定向钻机穿越施工时，无需在水面或水下作业，不影响江河通航，不损坏江河两侧堤坝及河床结构，施工不受季节限制，施工周期短、人员少、成功率高、施工安全可靠。

二、水平定向钻进技术施工工艺

非开挖水平定向钻进铺管的工作重点在于依据勘察地质、地下管线及构筑物资料，确定精确控制导向轨迹，使导向孔与地下管线、构筑物之间保持安全距离；导向孔轨迹设计的合理与否以及选择适合的钻机是保证非开挖穿越铺管成功的关键。非开挖定向铺管实际工程施工中还会碰到生产管管材的选择、生产管的焊接、生产管与接管头及钻杆头的连接等问题，都必须科学严谨，严格遵循操作规程才能将保障铺管顺利进行。

1.1 施工准备

施工前应进行现场踏勘，调查研究，掌握沿线管线资料和水文地质资料。施工方案确定后，现场放线测量，应按管线路径确定钻孔轴线和轴线地表高程，，并根据设计要求确定入、出土点位置和角度，确定钻机安装位置。敷设管线安装场地应设在出土点一端，从出土点按管线轴线方向外应满足管道长度的要求，若受场地条件限制，可适当弯曲，但弯曲度应满足敷设管道弯曲半径的要求，对于有防腐保护的钢管，可安装在有橡胶的滚轮上以保护管道；若采取分段拖管敷设，先拖入一段，待焊接好继续拖管，但时间间隔不宜太长，段数不宜超过三段。

1.2 钻机设备安装。

钻孔设备包括定向钻机和钻具，钻具：主要包括钻头、钻杆、扩孔器、分动器等。安放钻机的场地必须平整，坚实，钻机安装要牢固。

1.3 工作坑的开挖

根据施工方案要求开挖入／出土工作坑，工作坑深度大于1．5m 时，应采用钢板桩无间隔排列形式进行围护，工作坑周围应按要求设置围档，入＼出土工作坑附近的管线在条件允许的情况下，应开挖暴露，并予以保护。

1.4 导向孔钻进

选择符合施工现场土质情况的导向钻头，开动高压泥浆泵，钻头开始正常喷浆后，在导向系统的引导下，钻机按设计好的导向孔

轨迹进行钻进，高压泥浆的射流作用与钻头的切削作用共同在地下形成孔壁。钻进过程中，钻头内信号棒发出的信号被接收后，监视设备显示出钻头的深度、位置、角度等信息，据此及时调整钻头方向。钻进入土角一般在８°－１２°之间，出土角５°－１２°，管道曲率半径一般１０００ｄ－１２００ｄ。为了更好地控制导向，在造斜段一般每根钻杆调整一次角度，每次调整的角度一般不超过０．８°，以便回拖顺利。当导向孔从入土角达到水平夹角为０°时的计算穿越深度与设计埋深不同时（误差超０．５ｍ），则应调整入土直线段的长度及其调整控向角度。同理，当导向孔从水平到达出土角计算出的出土点，但达不到穿越长度位置时，调整水平直线段长度；达到出土角而没有符合地面标高时，调整每组钻杆长度及其控向角度。

1.5 回扩

导向孔钻进工序完成后进行扩孔工序施工，扩孔器与钻杆连接应牢固，根据不同的地层条件选择不同形式的扩孔器。铺设管道直径较大时应采用分级扩孔工艺，每次回扩的级差应控制在lo-15cm，一般情况下，土层松散时。级差可以大一些，土层密实时，级差可小一些；‘扩孔的主要目的是将孔径扩大至能容纳铺设管道的大小。扩孔直径的大小应根据地层条件和管道类型确定，应在实际工作中进行经验总结，不是扩孔直径越大越好。根据终孔直径、土层条件、设备能力扩孔可一次式或分多次完成。，较小口径钻进，钻进阻力较小时宜采用快速档；较大口径钻进，钻进阻力大时宜采用__慢速

档：塑性弱摩擦性均质地层，宜采用快速档；均质摩擦性较强且较坚硬地层宜采用慢速档；杂填土或含卵砾石土，宜使用慢速档。

1.6 拖管

拖拉管道时，应将管道放在滚轮管架上，以减少摩擦保护管线的外防腐层；拖拉大口径管道，应开挖引沟，确保引沟与管孔的自然衔接；拖管期间回拉速度应根据回拖力、扭矩、钻进液流量而定，采取相应措施，减小回拖阻力。钻机的最大回拖力应不小于回拖管自重的一半，分动器的承拉能力应不小于钻机的最大回拖力。

1.7 竣工收尾

完善穿越两侧管道，拆卸临时设备、钻机设备及材料退场，处理废弃泥浆，平整场地，恢复地貌及整理竣工资料等。设备拆卸前要对泥浆设备和钻具进行认真清洗，钻杆及钻挺的螺纹要上油并装上保护套用过的泥浆要进行分离，固体物集中深埋，泥浆水排放到非养殖的河沟中。

三、结束语

目前城市地下管线施工的难点主要有地下管线复杂、地层条件不利、大口径施工难度高等，大量工程实践表明，在以上不良条件下，水平定向钻进施工技术发挥了灵活、稳定的特点，体现其优越性。事实表明在大多数情况下，尤其是在繁华市区或管线埋设较深时，水平定向钻进铺管施工技术是明挖施工的极好替代方法，其适应性、可靠性均佳。