非开挖技术在山塘整治工程中的应用

非开挖技术在山塘整治工程中的应用

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摘要：在山塘整治工程中，常常遇见无法开挖土石坝下涵洞的现象，为了解决这个为问题，就提出了在山塘整治工程中应用非开挖水平定向钻井技术。在水斗昆山池综合改造工程中，通过将土坝下的涵洞更换为水管的实践。通过该工程的应用表明，非开挖技术在山塘整治工程中有着良好的应用前景，可以解决输水管的敷设等等问题。本文主要针对水平非开挖技术的特点和施工流程进行相关的分析。

关键词：非开挖技术；坝下涵管；山塘整治

山区池塘面积广，水量大，在当地农业生产和农民生活用水中占有重要地位。然而，由于大多数池塘是在20世纪50年代至70年代建造的，因此大多数池塘都是土坝。当时的经济条件限制了建设。工程设计标准低，施工质量不高，存在先天性缺陷。此外，该项目已运行多年，长期处于停修状态。危险池塘的数量逐年增加。

1在山塘整治工程中应用非开挖技术的原因

在山塘整治工程中，主要遇见的问题是土石坝下管道的改善问题。在一般工程中常用的爆破开挖隧道的方法，对于地质的要求比较苛刻，而且施工程序比较复杂，不适合山塘整治工程的实际情况。因此，在山塘整治工程中应用的比较多的时候设置虹吸管。

经过近年来对虹吸管的运行进行观察，发现虹吸管在运行的过程容易吸入空气，给后期的维修养护带来困难。而随着施工技术的进步，非开挖技术逐渐得到了工程应用。尽管非开挖技术作为一种新技术，在水利工程中的应用比较少，但是非开挖技术中的水平定向钻进技术还是在山塘整治工程中发挥出了独特的优势。

水平定向开挖技术在山塘整治工程中主要负责在非开挖地下管线施工中的地下输水涵管铺设，具有不开挖、施工周期短、风险低、质量高等等优点，特别是不会对江河湖泊的地形地貌增城破坏，给非开挖技术带来极大的优势。

2非开挖水平定向钻进技术特点及应用情况

2.1技术特点

（1）非开挖水平定向钻井技术在时候的过程中，将开挖的面积降到了最低，利用水平钻孔的原理，实施管道的敷设、更新或维修操作。它结合了多种施工技术，是管道施工的发展新方向。

（2）非开挖工程与隧道破碎工程相比，不仅有着施工快、质量高、安全、造价低等等有点，最重要的是对地表环境的影响非常小。

（3）非开挖水平定向钻进时，在导航仪的引导下，先在地层中形成导向孔。然后，在钻杆端部逐步更换钻头，扩大钻孔。扩孔后，用滚筒清孔器对钻头进行清洗，将清孔器与待敷设管道连接起来，完成回拔作业。最后，在孔壁和管道内填充混凝土或水泥砂浆。中间不透水，形成新的输水管道。

（4）在地面导航仪的引导下，在水平方向上钻孔时，钻头和钻管首先形成，形成导孔，然后，在钻杆末端一步一步地改装穿孔钻头进行穿孔：在穿孔完成后，使用管状穿孔清洁剂清洗孔，将射孔清净器与要铺设的管道连接起来，完成后拉辅助管的操作，最后在管道与孔壁之间填充混凝土或水泥砂浆以防止渗水，形成新的输水管道。

2.2非开挖技术应用情况

非开挖技术在敷设、更换、修复地下管线的时候，只在地面开挖很小的一部分作为出入口，然后进行施工，是一种导向、定向钻进的手段，对地表的干扰比较小，在土地资源越来越紧张的今天，具有很好的经济效益。

非开挖技术的起源在上个世纪七十年代，后转入我国，在给排水、电力通信等等领域的管道建设中都取得了骄人成绩。

而水利工程的施工地点多在山区，交通不便且地面条件较差，传统的管道铺设设备难以进入。但水利工程中的地质条件一般较为软弱，不利于钻孔，所以非开挖技术在水利工程中的应用相对较少。

因为水利工程大多位于山区，交通不便，建筑条件较差，机械设备难以进入，工程地质以弱岩为主。与粘土和砂砾层等软地基不同，它很难钻孔。因此，在水利工程上的应用很少。这是不受欢迎的。

3非开挖技术六步施工法

（1）进场

在非开挖设备进场之前，需要对工作平台和孔的布置做出安排。对于工作平台，要首先进行压实，保证设备的安全通过。而空的布置要充分考虑纵向斜率等等因素，满足非开挖技术的相关要求。在设备进场之后，还要对设备进行调试、检测和测试，将设备安置在略高于孔口的位置，保证施工的安全进行。

（2）导向

山塘隧道长度一般较短。根据施工图设计，可在地面上初步预测钻孔方向。然后用仪器测量出入口和出口的平面位置和高度差。钻孔纵坡可根据隧道轴线的长度和高度差计算。确定了钻井的偏角。根据纵向斜率和挠度角度对钻杆角度进行了调整。完工后，钻井施工可以开始。在钻进施工过程中，在导向仪的指导下，及时调整和修正钻头的钻进方向，确保导孔按照设计要求顺利形成。

（3）扩孔

先导孔开挖后，将铰刀连接到出口处的钻杆上。再回拖钻杆进行回扩。混凝土施工可根据隧道直径的大小或复杂的地层条件分阶段或分次进行扩大，直至达到设计要求。

（4）冲洗

钻孔完成后，应将孔清洗干净。应清除从断层或洞中破碎区域落下的石块或压舱物，以便为管道的下一次铺设做好准备。

（5）拉管

冲洗后，将管道连接到钻杆上，由钻机拉回，并将挂车伸入孔内，完成管道敷设施工。为了避免钻井中掉落的岩石和炉渣的问题，需要预先连接管道并一次完成牵引管道，以确保连接质量和管道铺设的顺利完成。

（6）灌浆

管道铺设完毕后，为了清除管道外壁和岩石之间的接缝，应该进行灌浆处理。首先要预埋灌浆管，在铺设完管道之后，将管道的进出口进行密封，然后对管道外壁和岩石之间的间隙进行灌浆。灌浆可以有效防止管道在老化之后从涵洞中溢出。

对洞壁冲刷影响。

4适用范围、效率及注意事项

4.1适用范围

从春安的工程情况来看，该工艺适用于粘土、亚粘土、砂砾土、风化岩、弱风化岩等。除了效率略低外，还可使用硬度较高的基岩。在铺管材料的选择上可选范围也较大，在弯孔中可铺设柔性管（如PVC.PE管等）。除了软管，在直孔中也可以应用具有一定刚度的硬管，但是在敷设的时候要主要选择硬管的长度和直径。

4.2施工效率

依据以往的施工项目来看，非开挖技术的施工效率比较高。在采用Z-25型钻机的情况下，40～60米长的孔洞在二十个小时内就可以完成导向钻孔工作，而完成铺管的时间也不会超过七天。如果地质条件较为理想，风化程度比较高的时候，施工的效率会更高。

4.3施工注意事项

（1）注意导管。扩孔结束后，如果孔内石渣未清理干净，在管道敷设过程中容易发生卡管现象，影响施工进度。因此，必须仔细清洗有断层或断裂区域的井眼，在清洗完成后，必须组织铺装管道的施工，暂停时间不得过长，以免夹紧管道。

（2）重视保护。尽管非开挖技术在应用的过程中比较灵活，但是在山塘整治工程中，出现挖掘斜坡的情况时，施工平台要位于山池的储层区域。海拔高度接近死水位。施工期间应对施工设备进行保护。特别是，提升机无法打开，旧涵洞坍塌，无法排水。在山区池塘，雨季需要进行防洪工作，以免发生洪水。

小结

非开挖技术在山塘整治工程中的应用，主要是解决了土石坝下管道的管道铺设问题，特别是解决了虹吸管常常出现了空气进入问题，便于后期的养护。而且非开挖技术与虹吸管技术相比，具有环境适应性更强、施工更方面、工期更短等等优势。当然，非开挖技术在钻孔和孔的转动等等问题上也存在一些难题，但随着钻孔技术的成熟，相信非开挖技术在水利工程中的应用也会越来越广泛。

参考文献：

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[2]李宏江.非开挖技术在山塘整治工程中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2016.

[3]金相林，王钧.非开挖水平定向钻进技术在山塘综合整治中的应用[J].浙江水利科技，2016，44（4）：40-42.

[4]杨艺，李树巍，严斌.非开挖水平定向钻孔技术在浙江山塘整治中的应用[J].中国水运（下半月），2014，14（7）：380-381.