水平定向钻进技术在排水管道施工中的应用

水平定向钻进技术在排水管道施工中的应用

吴晓霞

佛山市中凯路桥工程有限公司 528000

摘要：随着现代化城市的快速发展，越来越多的人涌向城市，城市供水需求大幅度上涨，因此很多地区都在铺设更大范围的供水管道，为了满足供水管道施工要求，又不影响正常的交通通行，可以采用水平定向钻进技术，这种技术在供水管道施工中的应用优势非常明显。在实际施工过程中，应结合供水管道施工设计要求，基于施工现场的具体情况，严格把关水平定向钻进施工各环节，优化施工工艺，不断提高供水管道施工质量。

关键词：供水管道;水平定向;钻进技术

引言

相比传统的管道开挖技术，水平定向钻技术能够解决很多管道施工中难题。传统的管道开挖技术不但会对环境造成污染，而且管道开挖的速度也比较慢，有时甚至会影响周边居民的日常生活，而水平定向钻进技术不需要进行开挖，能够有效避免这些管道开挖的弊端，是当代社会中最经济、实用的一种供水管道施工技术。

1供水管道施工准备

1)导向孔轨迹根据相关建设单位提出的设计观点的工程平面示意图，在原有管线地下管网图、工程技术等多种资料的基础上，勘察施工现场的实际情况，对既有的管线准确位置进行标定，同时实行仪器探查结合人工探查，确定既有管线的准确位置。定向组胺导向孔轨迹一般是由斜直线段、曲线段和水平直线段组成，形状类似于倒抛物线，根据前期收集的资料和通过实地勘察得到的结果和待敷设管材曲率对导向孔轨迹和直线段轨迹变化、直线段、第二曲线段轨迹变化的特点，绘制出导向孔的轨迹图。2)配备施工泥浆，选取合适钻具水平钻进施工过程中，泥浆主要是用来稳定钻孔的土体，对润滑的钻头、钻杆、孔内钻等多个部件进行冷却，正确的泥浆配置在穿越中具有决定性作用，泥浆的主要成分是水、膨润土和某种性能的胶体化学材料通过专用的搅拌容器搅拌配制得到，对不同粘度泥浆进行选择，首选要根据具体情况来定。钻机的拉力要根据管材拉力计算值1.5~3倍来设定，此外还要有效评估钻机型号，施工前土壤情况等，以此为依据确定最佳钻进液和钻具组合。

2水平定向钻进技术在排水管道施工中的应用

2.1对水平定向钻的导向孔进行定位

导向孔定位以及轨迹设计直接影响着水平定向钻进技术的发挥效果，科学、合理、精确地设计导向孔就很有必要，导向孔的定位需要根据市政供水管道工程的设计图纸、施工场地以及管道施工技术要求进行确定。而导向孔轨迹的确定需要利用事先搜集好的资料、现场记录、管线铺设用管材曲率等确定，一般情况下，市政供水管道施工的水平定向导向孔轨迹由水平直线段、曲线段和斜直线段等构成，大概形状类似于一条抛物线。另外，在设计过程中还需要进行计算，确定入土角和入土点，出土角和出土点，根据这些结果最后绘制出管道施工所需要的导向孔轨迹图。

2.2回拖管材

完成扩孔以后，通过清孔器仔细清孔，仔细检查供水管道外观情况，是否发生损坏，根据供水管道施工设计要求，确定管材连接达标以后再开始拖管，沿着接收坑坡道科学放置管材，依次连接钻杆、分动器和接头。供水管道回拖过程中，应实时注意孔内情况，操作钻机时，应合理控制钻机速度和拉力，保持回拖平衡。供水管道回拖施工过程中，要避免供水管道铺管或者卡管发生泥浆渗出、挤压变形等问题，仔细分析问题原因，有针对性地采取有效措施。例如，某地区供水管道施工时，采用φ300HDPE管，其经过农地和公路，在距离居民建筑30m位置，供水管道敷设深度为3m，利用水平定向钻进施工技术，管材回拖施工时存在泥浆渗出问题，为了避免泥浆大范围渗出，对施工现场进行实地勘察，全面泥浆渗出原因，一方面施工现场存在大范围沙质粉土层，由于地质土层比较松散，使得泥浆渗出地面;另一方面，大量泥屑残留在扩孔铺管孔中，造成钻孔堵塞，造成孔中泥浆压力不断增加，最终使得泥浆持续渗出。对于这种情况，利用挖掘机和钻机将已回拖的供水管道拖入接收工作坑，然后通过清孔器仔细清孔，提高泥浆粘度和浓度，减少泥浆漏失，并且减缓管道回拖速度，防止破坏泥浆平衡。

2.3扩孔施工

在完成导向孔，选择适合土质情况的扩孔钻头后，结合配套钻头大小从小到大逐渐进行会拉扩孔，在上述过程中，泥浆泵作为孔壁泥浆液的来源会为其提供充分的钻进泥浆液，同时也会在孔壁表面快速形成一层护壁泥浆，并且将切削下来的足够钻进泥浆液，经过多次扩孔最终会使得孔直径达到设计铺设生产管径的1.2~1.5倍。为了避免出现蛮干造成的钻头丢失于孔内这一情况，适当增加泥浆量并松脱扭矩，将钻头转动之后，缓慢扩孔，基本可以解决相应的问题。导向孔钻进过程完成后，就继续安装扩孔器进行扩孔处理，首先从出土点到入土点进行预扩孔处理，然后根据要铺设的管道直径，选择合适的扩孔器，从而确定需要继续扩孔的次数。选择扩孔器要考虑多方面的因素，比如场地的土质、扩孔器的承载力、钻杆的重量等因素，避免当施工土质与承载力不均匀时，因扩孔器和钻杆自身的重力而导致土质不均匀沉降，进而造成预扩孔位置偏移，影响扩孔施工正常进行，从而影响供水管道施工质量。一般在土质比较软的情况下可以选择桶式扩孔器，也可以把飞刀式和桶式扩孔器结合起来使用，先用飞刀式扩孔器，由小到大进行扩孔；而对于土质中硬的情况，可以选择飞刀式扩孔器，以切割方式完成导向孔的扩充。

3水平定向钻进施工技术应用优势

水平定向钻进技术在实际应用中，地表开挖量较少或者不进行开挖地表，这种非开挖施工技术应用优势非常明显，主要具有以下优点:其一，水平定向钻进施工过程中，不会影响周围居民的正常生活，对于学校和医院工作环境影响也较小，也不需要破坏地表植被和绿地，对于周边交通影响很小;其二，水平定向钻进穿越施工时，通过应用精度较高的穿越设备，能够灵活调整埋深和敷设方向，使供水管道合理绕过某些障碍物，并且管线弧形敷设能够满足供水管道的设计埋深要求;其三，通常情况下，供水管道埋深需要超过3m，如遇河流，往往需要在河床以下10～18m位置埋深，水平定向钻进施工过程中，不需要破坏原本地貌，对于周围环境影响较小，符合绿色环保理念;其四，可以结合实际的施工条件，灵活调整施工场地，施工效率高、成本低、占地空间少，能够充分体现其施工优势;其五，水平定向钻进施工中，不需要进行水下或者水面作业，不会损坏河床结构和江河堤坝，对于江河通航几乎没有影响，施工过程中往往不受季节变化限制，施工安全性较高、质量好;其六，当供水管道需要穿越河流时，水平定向钻进施工时，其管线往往埋设在地下10～16m位置，由于地层内部含有的腐蚀性物质和氧较少，具有保温和自然防腐作用，因此能够保障供水管道的使用寿命更长。

结语

由于水平定向钻进技术具有的优点，使该技术在供水管道穿越公路、广场、河流等多方面得到很好的应用，在应用中施工技术不断得到完善，显现出良好的社会效益和经济效益，随着不断加快的城市建设步伐，供水管道建设量随之快速增加，水平定向钻进技术必将得到更广泛的应用。

参考文献

[1]兰冰.水平定向钻在排水工程中的应用[A].中国地质学会非开挖技术专业委员会(ChinaSocietyForTrenchlessTechnology).2009年非开挖技术会议论文专辑[C].中国地质学会非开挖技术专业委员会(ChinaSocietyForTrenchlessTechnology):非开挖技术杂志,2009:3.

[2]黄文宁.水平定向钻进技术在市政供水管道施工中的应用[J].现代商贸工业,2010,22(21):342-343.