談市政給排水工程的非開(kāi)挖拉管施工技術(shù)

摘要:隨著(zhù)我國城市化進(jìn)程的加快,非開(kāi)挖技術(shù)在我國得到迅猛發(fā)展。本文結合工程實(shí)例,對拉管工藝在重力排水管施工中的技術(shù)特點(diǎn)、注意事項進(jìn)行了分析,為非開(kāi)挖拉管技術(shù)在排水工程中的推廣應用提供參考。

關(guān)鍵詞:管線(xiàn)工程;排水施工;鉆孔導向;非開(kāi)挖;拉管技術(shù);質(zhì)量控制
　　
　　1.工程概況
　　
　　某工業(yè)區的環(huán)境綜合整治項目涉及50多家企業(yè),約2.8km長(cháng)的生活污水、生產(chǎn)廢水管網(wǎng)及納入城市排水管網(wǎng)的部分支管管網(wǎng)改造。為了最大程度地減少對企業(yè)的道路影響,廠(chǎng)區內外的污水納管工程廣泛使用了非開(kāi)挖拉管技術(shù),取得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
　　
　　2.前期調查
　　
　　項目實(shí)施前,通過(guò)全面的調查,掌握拉管施工區域地表和地下地質(zhì)情況,合理設計管線(xiàn)走向和進(jìn)出洞口位置,在滿(mǎn)足拉管施工控制需要的同時(shí),注意滿(mǎn)足企業(yè)正常生產(chǎn)的需要。
　　拉管施工區域調查的內容包括:一是地下管線(xiàn)的探查,主要是通過(guò)查閱原始資料和地下管線(xiàn)探測儀探測,力求避開(kāi)和避免損害既有管線(xiàn);二是地質(zhì)勘察,主要對管線(xiàn)位置的地下暗浜、既往回填、地下設施以及土質(zhì)情況進(jìn)行調查;三是地表障礙物調查,地表面可滿(mǎn)足導航設備通過(guò),具有實(shí)施控制的基本條件。
　　
　　3.拉管施工技術(shù)要點(diǎn)
　　
　　3.1導向孔軌跡的設計
　　導向孔是擴孔拉管的母線(xiàn),也是最終形成的管線(xiàn)孔。與其它管線(xiàn)不同,重力管對于深度、坡度允許誤差均有較嚴格的要求,施工難度大。因此,對于正在生產(chǎn)的廠(chǎng)區,管線(xiàn)設計既要考慮廠(chǎng)區的實(shí)際情況,又要滿(mǎn)足施工的基本條件,以確保管線(xiàn)鉆進(jìn)時(shí)有較小的入土角度。根據綜合設計和實(shí)際需要,工作井區間一般按100～200m的間距設置。當管線(xiàn)較深時(shí),為保證入土角度,入土工作坑設計見(jiàn)圖1。
　　
　　3.2回拉力的計算及定向鉆機的選擇
　　定向鉆根據穿越長(cháng)度實(shí)際需要的回拉力進(jìn)行選型,回拉力的計算參考2007年福建省工程建設標準《水平定向鉆進(jìn)管線(xiàn)鋪設工程技術(shù)規程》,具體公式如下:
　　F拉=πLf [D2γ泥/4 - dδ1 (D -δ1)] K粘πDL
　　式中:F拉——計算的拉力,kN;L ——穿越長(cháng)度,m;f——摩擦系數,f=0.1～0.3;
　　D——生產(chǎn)管直徑,m;γ泥——泥漿密度,kg/m3;δ1——生產(chǎn)管壁厚,m;K粘——粘滯系數,K粘= 0.01～0.03。
　　本項目采用國產(chǎn)DDW—350鋪管鉆機、馬克3導向儀。另配功率為45kW的不停鉆射流循環(huán)泥漿攪拌系統,可快速制備鉆進(jìn)用泥漿;操縱臺全功能數字儀表顯示,具有獨立的液壓錨樁系統。鉆機的主要技術(shù)參數:發(fā)動(dòng)機功率為200kW,最大推力/拉力為380kN,最大回轉扭矩為18kN.m,輸出軸轉速為0～110r/min,泥漿系統功率為45kW,泥漿泵流量為320L/min,泥漿泵壓力為10Mpa,角度為8°～20°。
　　
　　3.3管材的選用
　　根據設計文件,管材選用HDPE管,該管具有如下特點(diǎn):①高韌性,抗拉能力強,抗刮痕能力好;②采用熱熔對接一體化連接,密封可靠,連接強度高于本身強度,適于拖拉;③可撓性能好,管道走向容易按照施工軌道進(jìn)行改變;④快速裂紋傳遞抵抗能力好。
　　
　　3.4泥漿的配制
　　采用聚合物加強性泥漿,由優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿加少量聚合物制成。該配方中膨潤土和聚合物添加量約占泥漿質(zhì)量的2%。擴孔拖拉中采用同樣比例的泥漿,造壁性能良好,潤滑和降低扭矩的效果明顯,未發(fā)生塌陷等情況。
　　
　　3.5導向孔的施工
　　根據測量定位的軸線(xiàn),操作定向鉆機水平鉆進(jìn),路面上部采用控向儀等導航設備控制鉆頭的方向和深度,嚴格按設計軸線(xiàn)形成一條直徑約為100mm的圓孔通道,孔道中心線(xiàn)即為所需鋪設管道的中心線(xiàn)。開(kāi)鉆時(shí)采用輕壓慢轉,進(jìn)人平直段采用輕壓快轉以保持鉆具的導向性和穩定性。根據地層變化和鉆進(jìn)深度,適時(shí)調整鉆進(jìn)參數。施工過(guò)程中,密切注意鉆進(jìn)過(guò)程中有無(wú)扭矩、鉆壓突變、泥漿漏失等異常情況,發(fā)現問(wèn)題立即停止施工,待查明原因并采取相應措施后再施工。導向孔完成后,對工作坑入土口、接收坑出土口的標高和方位進(jìn)行復核,確保按設計軸線(xiàn)成孔。
　　
　　3.6擴孔
　　導向孔完成后,卸下起始桿和導向鉆頭,換回擴鉆頭進(jìn)行回擴�；財U過(guò)程中始終保持合適的泥漿量,對泥漿各性能參數進(jìn)行不定期檢測,以調整泥漿性能指標。根據地層的實(shí)際特點(diǎn),合理控制回擴鉆進(jìn)速度,以利排渣。擴孔分3～5次完成,最后一次回擴需采用相應的擠擴式鉆頭,若回拖力和回擴扭矩較大,則需多回擴一次,以利孔壁成型和穩定。針對廣東地區粉淤質(zhì)土質(zhì)的特點(diǎn),實(shí)際操作時(shí)在泥漿混配系統中加入適量TERRA等稀釋粉,該粉具有固化洞壁、潤滑鉆桿、塑管等作用并能起到防止管材變形等功能。在鉆進(jìn)回擴過(guò)程中,應及時(shí)做好施工原始記錄,發(fā)現鉆進(jìn)時(shí)間、軸線(xiàn)角度、扭矩、頂拉力等異常情況,應立即停止施工,待查明原因并采取相應措施后再施工。
　　3.7回拖管材
　　HDPE管的管材連接要嚴格按電熱熔施工要求施焊,回拖前應檢查電熱熔焊接質(zhì)量,待焊接自然冷卻、檢查合格后方能進(jìn)行拖管。在回拖管道過(guò)程中,密切注意孔內情況,鉆機操作手應密切注意鉆機回拖力、扭矩的變化�；赝蠎�平穩、順利,嚴禁蠻拖。管材要一次性拖入已成形的孔洞中,中途盡量避免停頓,以減小回拖的阻力。
　　
　　4.拉管工藝的控制分析
　　
　　4.1管線(xiàn)軌跡的設計
　　與其它管線(xiàn)不同,排水管道的重力流特征決定了其必須控制較小的坡度和標高誤差,這對拉管的成孔控制提出了更高要求。為了保證引導精度,主要采取了以下措施:一是在管線(xiàn)設計時(shí),充分考慮引導實(shí)施的可行性;二是適當設置工作坑,確保入土角度和標高;三是增加測定頻率,精確換算管位深度,每0.5m測定一次;四是盡量減少測定干擾,盡量選擇在生產(chǎn)間隙、車(chē)輛較少的時(shí)間進(jìn)行施工。采取以上措施后,納管工程約10km的拉管段,標高偏差基本上控制在50mm以?xún)?滿(mǎn)足了排水工藝要求。
　　
　　4.2成孔質(zhì)量的控制
　　重力流排水管成孔的主要特征是有一定坡度的直線(xiàn)段、較小的誤差以及不設曲線(xiàn)段,這是與其它管線(xiàn)的根本不同,也是施工難點(diǎn)所在。為了達到這一要求,主要采取了以下措施:一是開(kāi)挖相當的入出土工作井,以設計坡度或較小的入出土角度控制出入土點(diǎn);二是在無(wú)法做到圖1所示的工作坑時(shí),必須對出入口附近的少量管段進(jìn)行二次排管并接順至檢查井,確保有效段管線(xiàn)的順直及一定的坡度。
　　
　　4.3沉降預防
　　施工中遇到的另一個(gè)問(wèn)題是防沉降。由于回擴頭的質(zhì)量、大小不同,加之不良土質(zhì)的影響,在水管的外邊產(chǎn)生間隙是必然的,這種間隙在管徑較大、埋深較淺的管段容易發(fā)生沉降,主要需要防止、控制的地方是穿越主要道路下的管段。在拉管施工中,2m以下的較小管段基本上沒(méi)有出現明顯的下降,較淺的局部地方在一至兩月以后有輕微

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