定向鉆在市政管線穿越河道施工中的應用

花志龍

摘要：水平定向鉆技術是一種非開挖鋪設、修復或更換各種地下管道和電纜的施工技術，與傳統開挖施工穿越技術相比，水平定向鉆技術在提高施工效率、縮短工期、降低綜合成本和環境保護方面具有明顯優勢，本文結合實際案例，詳細闡述了定向鉆施工在市政電力通信管線穿越河道施工中的應用。通過詳細分析定向鉆施工工藝要求和研究設備工作性能，有機結合現場施工條件，達到充分發揮鉆通設備性能及工藝技術的優勢，實現項目的既定目標。

關鍵詞：定向鉆;管線;穿越;河道

1.概述

市政管道穿越繁忙交通路口時，為保證車輛通行，減少施工影響。設計多采用施工速度快、精度高、成本低、干擾小的定向鉆施工技術。水平定向鉆機是在不開挖地表面的條件下，鋪設地下管道的一種施工機械，被廣泛應用于供水、電力、電訊、然氣等管線鋪設施工中，它適用于沙土、粘土、卵石等地況，我國大部分非硬巖地區都可施工。同時定向鉆施工在南方雨季施工中，具有受雨水影響小，安全隱患少的優勢。

2.工程概況

深圳市龍華區工業西路改造提升，設計將架空高壓線路落地，在道路右側敷設電力管道，管道孔數16～32孔，單孔孔徑15～20cm。設計新建管線橋跨越市政河道，河道寬30米，汛期水位約1～1.5m。橋跨徑組合為14.91+12+14.91m，下部結構為樁柱式墩。涉河施工手續辦理繁雜，河道內施工環水保要求高，汛期水量大周期長，安全隱患多風險高，施工工期長成本高，不利于施工組織。為解決上述問題，結合橋位地質情況（粘土層）和改遷管道長度，現場定向鉆機滿電力、通信管道下穿河道的施工需求，經報請監理、業主同意，設計單位出具變更圖紙，采用定向鉆機施工改遷管道。

3.水平定向鉆技術應用

3.1穿越河道方案比選

新建管線橋不利因素分析：一是城市河道內施工需辦理涉河施工協議，且施工環水保要求高;二是該河道為常流河，南方汛期長，安全隱患大;三是樁基為嵌巖樁，受施工條件限制，需筑島圍堰后采用沖擊鉆機施工，施工周期長，并且泥漿護壁處理不善，易污染水體環境。四是結構工程量小，一次性材料投入多，施工成本高，工程造價約68萬元，經測算虧損12萬。五是管線橋由道路左側新建，右側電力管道需要重復橫穿道路，施工過程中，需要頻繁導改通行，容易造成交通擁堵，也給橋梁臺背施工質量留下隱患。六是3#橋臺處涉及一處污水泵站的遷改，制約施工。

提出解決問題方案：本項目地下管道穿越繁忙路口設計定向鉆敷設管道方案，一次性敷設管道最大長度約200米，通過對跨越河處管道管徑，孔數，埋深，地質情況及橋梁前后區域空間等因素綜合分析，結合現有設備技術性能，采用大型號鉆通設備可以實現定向鉆施工管道替代原設計管線橋過河方案，實現既定目標。工程造價降低為34萬，扭虧后盈利20%。由原計劃工期4個月壓縮為1個月，為電力遷改管道拉通節約了時間。

3.2先導孔軌跡設計

參考水平定向鉆法管道穿越工程技術規程，本工程電力、通信管道均為PE管道，入土角度應在8～30°，出土角度應在4～20°，曲率半徑不小于300倍管道直徑，且下穿渠道至少保證3m埋深。

根據技術規程，結合道路現狀施工區域，選取電力管道入土點為道路左側K3+500處，出土點為K3+696處，平面長度196m;通信管道入土點為道路右側K3+525，出土點為K3+715，平面長度190m。

3.3鉆通設備選擇

新建電力管道26Φ150+8Φ200，孔道集束直徑1m;通信管道30Φ110，孔道集束直徑0.6m。工程處地質主要為素填土層、砂質粘性土層及粉質黏土層。通過對鉆通工程機械型號調查，ZT-100型水平定向鉆機，最大扭矩28000N·m，最大推拉力500KN，入射角度0～20°，最大擴孔鉆頭1000mm，整機尺寸8500*2260*2550mm，能夠滿足跨河管道水平鉆機要求。

3.4水平定向鉆施工技術要點

3.4.1鉆機就位和調試

按施工布置圖及規范要求將鉆機及附屬配套設備固定在預定位置。鉆機鉆桿方向必須安裝在入土點與出土點的連線上，誤差不超30mm，鉆機入土角調整到設計要求。鉆機安裝后，進行試運轉，檢測各部位運行情況。

3.4.2鉆孔導向

導向孔鉆孔是施工的關鍵，它決定管道鋪設的位置準確性，其重要的施工環節是鉆孔軌跡的檢測和控制。導向孔鉆進在理想狀態下的軌跡為“斜直線段—曲線段—水平直線段—曲線段—斜直線段”組合。根據具體要求，確定出土角和入土角，確定管道埋深和各孔段的軌跡組成。

3.4.3配制泥漿

鉆進過程中泥漿是重要原材料，可作為沖洗液而使用，制備時選擇優質的膨潤土和添加劑，合理配比稱量材料并充分攪拌，形成泥漿后注入洞內。性能良好的泥漿具備潤滑鉆機、減小回轉扭矩、冷卻鉆頭、緩解腐蝕等多重功能。

3.4.4擴孔

水平定向鉆在施工過程中，必須注重擴孔環節的施工質量，擴孔質量的好壞決定了后續管道敷設情況。鉆進并形成導孔后通過擴孔的方式可為后續拖拉PE管創造良好條件。拖拉管泥漿的選擇要滿足以下兩個條件：第一，泥漿應具有較小的比重;第二，泥漿應具有較高的黏度。泥漿處理劑和管孔潤滑劑能夠降低回拖阻力，充足的泥漿能夠保護和潤滑管壁。因此施工人員應在PE管回拖前做好相應檢查，PE管熔接合格后將其與回拖器牢牢連接在一起。

3.5.5回拖阻力

回拖啟動前施工人員全面檢查所有回拖系統，以最好的狀態啟動回拖?；赝蠁雍笫┕と藛T應盡量保證回拖的穩定，無特殊情況一般不能停留。在長距離大管群施工中，重點關注如何減少回拖阻力，這是完成管群敷設工作的前提。在擴孔施工階段減少回拖阻力，要結合土質情況，配置更加細膩的泥漿，嚴格控制鉆進速度，利用懸浮法、擠壓法等，讓成孔內壁更加光滑，沒有過多的凹凸點，減少回拖摩擦力。

4.結語

水平定向鉆技術具有應用范圍廣、穿越精度高、對環境干擾小、施工成本低等優點。在該項目施工圖設計方案中未充分考慮現場施工條件、安全經濟性的要求，以本案為例，通過對水平定向鉆施工技術及設備性能的充分了解分析，對設計方案進行優化變更，實現了安全、經濟、高效、優質的既定目標。

參考文獻

[1]顏純文，蔣國盛，葉建良等 非開挖鋪設地下管線工程技術[M].上?？茖W技術出版社

[2]中國地址大學（武漢） 水平定向鉆法管道穿越工程技術規程CECS382：2014 中國計劃出版社2014

作者簡介：身份證號：320924198908215732

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