供水管道施工中水平導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用.doc

1、供水管道施工中水平導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用周保安（連云港市源通市政工程處，江蘇連云港222001）摘要：隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地下工程的建設(shè)也越來越多，其中很大一部分是各種供水管道的施工。水平導(dǎo)向鉆進(jìn)作為非開挖管道施工技術(shù)的一種，相對(duì)于傳統(tǒng)施工技術(shù)有著很多優(yōu)勢(shì)。本文介紹了水平導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)的本質(zhì)及優(yōu)點(diǎn)，又闡述了這種技術(shù)的施工方法。關(guān)鍵字：供水管道；水平導(dǎo)向鉆進(jìn)；應(yīng)用.Water supply pipeline construction in the application of horizontal direction drilling technologyZhouBaoan（YuanTongMun

2、icipal engineeringof LianYungang,JiangsuLianYungang222001）Abstract: With the enlargement of city scale，the construction of underground engineering more and more,There is a big part of all kinds of water supply pipeline construction.Horizontal direction drilling as a form of trenchless pipe construct

3、ion technology,compared with the traditional construction technology has many advantages.Thispaper introduces the essenceand advantagesof the technology of horizontal direction drilling,and expoundsthe constructionmethodof this technology. Keywords:Watersupply pipeline;Horizontal turning into;applic

4、ation.1. 前言當(dāng)前，隨著城市規(guī)模不斷擴(kuò)大以及人口的不斷增加，許多地下管線等基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)滿足不了實(shí)際的生活需要，面臨著整改或擴(kuò)建的現(xiàn)實(shí)。傳統(tǒng)的管道鋪設(shè)方法需要挖開街道路面，會(huì)帶來諸如交通擁堵、基礎(chǔ)設(shè)施二次建設(shè)、污染環(huán)境（見圖 1）等問題。而水平導(dǎo)向鉆進(jìn)作為非開挖施工技術(shù)的一種，可以在不開挖或少開挖路面的前提下完成管線安裝工作，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都是較為明顯的。圖 1傳統(tǒng)法安裝管道施工現(xiàn)場(chǎng)2. 工程實(shí)例該工程是連云港市區(qū)供水工程的一部分，主要施工目的是為解決供水管路穿過市區(qū)一條主干道這一問題。主要施工任務(wù)為在主干道下面打一條直徑為750mm、長(zhǎng)度為 50m的孔。該主干道的車流量較大，路面為

5、 30cm厚的混凝土。混凝土墊層之下由粘性土組成。地下水含量較小，不會(huì)對(duì)施工造成太大的影響。3. 水平導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)原理及優(yōu)點(diǎn)水平導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)最早出現(xiàn)于上世紀(jì)八十年代的美國和德國，其工作原理（如下圖 2 所示）可簡(jiǎn)述為：依據(jù)設(shè)計(jì)線路，把裝有驅(qū)動(dòng)裝置的鉆頭按照線路方向鉆進(jìn)，這樣就可以避開障礙物，直達(dá)目的地；接著用符合管道尺寸的擴(kuò)孔器代替鉆頭往回鉆進(jìn)，最后將需要安裝的管路牽入到鉆孔中，整個(gè)鉆孔過程都是在提前準(zhǔn)備好的發(fā)射坑和接收坑進(jìn)行的。設(shè)計(jì)的鉆進(jìn)線路可以是直的，也可以有一定的彎曲弧度，鉆頭的方向也可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。水平導(dǎo)向鉆孔技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有這幾個(gè)方面：1. 以目前的技術(shù)條件，可以在不挖工作

6、井的前提下安裝直徑在50mm1000mm的管線設(shè)備； 2. 鉆進(jìn)設(shè)備先進(jìn)，安裝速度較傳統(tǒng)方法大大提高；3. 目前的導(dǎo)向系統(tǒng)控制范圍可延伸至地下超過30m，完全滿足施工需要； 4. 導(dǎo)向鉆進(jìn)長(zhǎng)度可超過500m，大大減少開挖工作量1 。 5. 和傳統(tǒng)施工方法比較，水平導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)可節(jié)約 1/3 的建設(shè)資金，所用工期也只有原來的 2/3, 施工質(zhì)量也完全滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)城市的環(huán)境和交通造成的影響也大大減少，取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。圖 2 水平導(dǎo)向鉆進(jìn)原理圖4. 水平導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)的設(shè)備及施工工序4.1 機(jī)械設(shè)備4.1.1 導(dǎo)向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆機(jī)主要由定位系統(tǒng)和鉆井、泥漿混合系統(tǒng)組成，鉆機(jī)的選擇除了要保證

7、有足夠的扭矩之外，還要保證能為施工中最大的孔徑回?cái)U(kuò)作業(yè)提供充足泥漿，這樣才能增大作業(yè)效率。在本文的工程實(shí)例中，我們采用的是美國生產(chǎn)的威猛 D3344 型導(dǎo)向鉆機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)： 1. 主軸最大扭矩： 6000kN； 2. 發(fā)動(dòng)機(jī)功率為 93kw； 3. 最小鉆進(jìn)孔徑為 85mm，最大擴(kuò)孔直徑為 800mm；4. 鉆桿最小彎曲半徑為 33m。4.1.2 鉆桿鉆桿統(tǒng)一為無焊縫鉆桿，因?yàn)樗哂泻軓?qiáng)的可靠度，鉆桿的潛行角度可隨著鉆頭方向的變化而作調(diào)整，可控性較強(qiáng)。此外，由于鉆桿在工作中要承受鉆機(jī)給的給進(jìn)力及回拖力，所以要求鉆桿具有足夠的軸向強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度，又因?yàn)樵阢@進(jìn)中可能改變鉆進(jìn)方向，所以還要求鉆桿

8、有一定的柔韌性。4.1.3 自動(dòng)裝卸鉆桿系統(tǒng)目前的鉆機(jī)都配有鉆桿自動(dòng)裝卸系統(tǒng)，它可以在鉆機(jī)鉆進(jìn)和回?cái)U(kuò)工作中根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)加減鉆桿數(shù)量，這種系統(tǒng)大大加快了鉆進(jìn)速度、減小了工人的勞動(dòng)量。4.1.4 擴(kuò)孔器擴(kuò)孔器（如下圖 3 所示）的作用是將導(dǎo)向孔分步擴(kuò)大到能安裝管道的尺寸。我們從圖中可以看到擴(kuò)孔器上裝有截齒和噴嘴，在工作時(shí)其后部的接頭連接到鉆桿上。如果管道直徑較小，一般使用錐形擴(kuò)孔器就能滿足要求；如果管道直徑較大，則適合使用氣動(dòng)錘擴(kuò)孔器。在本文的工程實(shí)例中，采用的是擠擴(kuò)式擴(kuò)孔器，型號(hào)為 JK3001000-89, 芯軸直徑為 89mm，筒體的直徑范圍是 300-1000mm，連接鉆桿直徑為 73

9、mm（加強(qiáng)），鉆桿扣型為 Nc26，接分動(dòng)器 30T-50T。圖 3桶式擴(kuò)孔器4.2 水平導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)施工工序4.2.1 導(dǎo)向孔施工首先連接好導(dǎo)向鉆頭和鉆桿，接著鉆桿進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，檢測(cè)收發(fā)信號(hào)是否正常，然后回轉(zhuǎn)鉆進(jìn) 2m左右時(shí)就開始按照設(shè)計(jì)線路鉆進(jìn)，直至導(dǎo)向孔最終完成。在本文的工程實(shí)例中，為了加快施工進(jìn)度，采用兩臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)施工。鉆頭的選擇是十分重要的，其剛度一定要滿足鉆進(jìn)介質(zhì)的要求，此外針對(duì)不同的土層，應(yīng)采用具有不同特性的鉆頭，例如：在粘土中鉆進(jìn)，為了適應(yīng)變相的需求應(yīng)選用尺寸較大的鉆頭；在硬度較大的巖層中鉆進(jìn)，則應(yīng)選用耐磨性和硬度較大的合金鉆頭 2 。在本文的工程實(shí)例中，由于是在土層中鉆進(jìn)，所以

10、我們采用的是普通鉆頭。眾所周知，線路設(shè)計(jì)、坡度控制對(duì)導(dǎo)向孔的施工至關(guān)重要，所以在設(shè)計(jì)線路之前應(yīng)充分考慮原有管線的布局情況，力求做到避開已有地下管線系統(tǒng)且線路盡可能科學(xué)合理。4.2.2 擴(kuò)孔施工當(dāng)導(dǎo)向孔從發(fā)射坑成功大道接收坑后，擴(kuò)孔施工就要開始進(jìn)行。根據(jù)實(shí)際的鋪設(shè)管路直徑選取合適的擴(kuò)孔器，通常擴(kuò)孔施工采用分級(jí)法進(jìn)行，最終孔徑要比鋪設(shè)的管道直徑大 15cm左右，這樣可以有效減少鋪管時(shí)的阻力值，同時(shí)不至于作很多無用功。目前市場(chǎng)上擴(kuò)孔器的種類有很多，例如：螺旋擴(kuò)孔器、桶式擴(kuò)孔器以及牙輪式擴(kuò)孔器等等，工程技術(shù)人員要根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)條件來選擇合適的擴(kuò)孔器，這樣才會(huì)使得擴(kuò)孔施工順利進(jìn)行。4.2.3 回拉鋪管作

11、業(yè)擴(kuò)孔施工完成以后，需要鋪設(shè)的管道經(jīng)過電焊連接處理后下放到工作坑中，采用前拉法進(jìn)行施工。如果在施工中管道所受的阻力過大，則應(yīng)借助助推裝置來協(xié)同鋪管施工，與回拉工作同步進(jìn)行 3 。4.2.4 配套設(shè)施施工和清理供水管道的配套設(shè)施建設(shè)主要包括砌筑檢查井和工作井等，在這些設(shè)施施工期間，應(yīng)盡可能避開車流高峰期作業(yè)，完成后應(yīng)及時(shí)清理障礙物，做好填平工作坑和下管坑等路面復(fù)原工作。5. 結(jié)束語本次工程中水平導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用取得了成功，在施工過程中對(duì)日常交通和周圍居民區(qū)的環(huán)境影響較小，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，對(duì)以后市區(qū)管線施工具有很大的指導(dǎo)和借鑒的意義。非開挖技術(shù)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但其本身也有一些缺點(diǎn)，例如：在施工之前必須要對(duì)地下建筑物和管線進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的探測(cè)；和傳統(tǒng)開挖法相比，非開挖技術(shù)具有設(shè)備和施工工藝復(fù)雜、技術(shù)要求高、風(fēng)險(xiǎn)性較大以及前期投資大等特點(diǎn) 4 。所以在應(yīng)用非開挖施工方法時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使得這種先進(jìn)的施工技術(shù)能充分展現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)。參考文獻(xiàn)1 張偉，王鵬 . 現(xiàn)代非開挖地下管線施工技術(shù)簡(jiǎn)介 J. 工程勘察與施工信息，20