談市政給排水工程的非開挖拉管施工技術(shù)

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

關(guān)鍵詞:管線工程;排水施工;鉆孔導(dǎo)向;非開挖;拉管技術(shù);質(zhì)量控制
　　
　　1.工程概況
　　
　　某工業(yè)區(qū)的環(huán)境綜合整治項(xiàng)目涉及50多家企業(yè),約2.8km長的生活污水、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(duì)企業(yè)的道路影響,廠區(qū)內(nèi)外的污水納管工程廣泛使用了非開挖拉管技術(shù),取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
　　
　　2.前期調(diào)查
　　
　　項(xiàng)目實(shí)施前,通過全面的調(diào)查,掌握拉管施工區(qū)域地表和地下地質(zhì)情況,合理設(shè)計(jì)管線走向和進(jìn)出洞口位置,在滿足拉管施工控制需要的同時(shí),注意滿足企業(yè)正常生產(chǎn)的需要。
　　拉管施工區(qū)域調(diào)查的內(nèi)容包括:一是地下管線的探查,主要是通過查閱原始資料和地下管線探測儀探測,力求避開和避免損害既有管線;二是地質(zhì)勘察,主要對(duì)管線位置的地下暗浜、既往回填、地下設(shè)施以及土質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查;三是地表障礙物調(diào)查,地表面可滿足導(dǎo)航設(shè)備通過,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(dǎo)向孔軌跡的設(shè)計(jì)
　　導(dǎo)向孔是擴(kuò)孔拉管的母線,也是最終形成的管線孔。與其它管線不同,重力管對(duì)于深度、坡度允許誤差均有較嚴(yán)格的要求,施工難度大。因此,對(duì)于正在生產(chǎn)的廠區(qū),管線設(shè)計(jì)既要考慮廠區(qū)的實(shí)際情況,又要滿足施工的基本條件,以確保管線鉆進(jìn)時(shí)有較小的入土角度。根據(jù)綜合設(shè)計(jì)和實(shí)際需要,工作井區(qū)間一般按100～200m的間距設(shè)置。當(dāng)管線較深時(shí),為保證入土角度,入土工作坑設(shè)計(jì)見圖1。
　　
　　3.2回拉力的計(jì)算及定向鉆機(jī)的選擇
　　定向鉆根據(jù)穿越長度實(shí)際需要的回拉力進(jìn)行選型,回拉力的計(jì)算參考2007年福建省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)程》,具體公式如下:
　　F拉=πLf [D2γ泥/4 - dδ1 (D -δ1)] K粘πDL
　　式中:F拉——計(jì)算的拉力,kN;L ——穿越長度,m;f——摩擦系數(shù),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(shù),K粘= 0.01～0.03。
　　本項(xiàng)目采用國產(chǎn)DDW—350鋪管鉆機(jī)、馬克3導(dǎo)向儀。另配功率為45kW的不停鉆射流循環(huán)泥漿攪拌系統(tǒng),可快速制備鉆進(jìn)用泥漿;操縱臺(tái)全功能數(shù)字儀表顯示,具有獨(dú)立的液壓錨樁系統(tǒng)。鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù):發(fā)動(dòng)機(jī)功率為200kW,最大推力/拉力為380kN,最大回轉(zhuǎn)扭矩為18kN.m,輸出軸轉(zhuǎn)速為0～110r/min,泥漿系統(tǒng)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(jù)設(shè)計(jì)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(qiáng),抗刮痕能力好;②采用熱熔對(duì)接一體化連接,密封可靠,連接強(qiáng)度高于本身強(qiáng)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(qiáng)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(kuò)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(dǎo)向孔的施工
　　根據(jù)測量定位的軸線,操作定向鉆機(jī)水平鉆進(jìn),路面上部采用控向儀等導(dǎo)航設(shè)備控制鉆頭的方向和深度,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)軸線形成一條直徑約為100mm的圓孔通道,孔道中心線即為所需鋪設(shè)管道的中心線。開鉆時(shí)采用輕壓慢轉(zhuǎn),進(jìn)人平直段采用輕壓快轉(zhuǎn)以保持鉆具的導(dǎo)向性和穩(wěn)定性。根據(jù)地層變化和鉆進(jìn)深度,適時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。施工過程中,密切注意鉆進(jìn)過程中有無扭矩、鉆壓突變、泥漿漏失等異常情況,發(fā)現(xiàn)問題立即停止施工,待查明原因并采取相應(yīng)措施后再施工。導(dǎo)向孔完成后,對(duì)工作坑入土口、接收坑出土口的標(biāo)高和方位進(jìn)行復(fù)核,確保按設(shè)計(jì)軸線成孔。
　　
　　3.6擴(kuò)孔
　　導(dǎo)向孔完成后,卸下起始桿和導(dǎo)向鉆頭,換回?cái)U(kuò)鉆頭進(jìn)行回?cái)U(kuò)�；�?cái)U(kuò)過程中始終保持合適的泥漿量,對(duì)泥漿各性能參數(shù)進(jìn)行不定期檢測,以調(diào)整泥漿性能指標(biāo)。根據(jù)地層的實(shí)際特點(diǎn),合理控制回?cái)U(kuò)鉆進(jìn)速度,以利排渣。擴(kuò)孔分3～5次完成,最后一次回?cái)U(kuò)需采用相應(yīng)的擠擴(kuò)式鉆頭,若回拖力和回?cái)U(kuò)扭矩較大,則需多回?cái)U(kuò)一次,以利孔壁成型和穩(wěn)定。針對(duì)廣東地區(qū)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(tǒng)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?cái)U(kuò)過程中,應(yīng)及時(shí)做好施工原始記錄,發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)時(shí)間、軸線角度、扭矩、頂拉力等異常情況,應(yīng)立即停止施工,待查明原因并采取相應(yīng)措施后再施工。
　　3.7回拖管材
　　HDPE管的管材連接要嚴(yán)格按電熱熔施工要求施焊,回拖前應(yīng)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。在回拖管道過程中,密切注意孔內(nèi)情況,鉆機(jī)操作手應(yīng)密切注意鉆機(jī)回拖力、扭矩的變化。回拖應(yīng)平穩(wěn)、順利,嚴(yán)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管線軌跡的設(shè)計(jì)
　　與其它管線不同,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(biāo)高誤差,這對(duì)拉管的成孔控制提出了更高要求。為了保證引導(dǎo)精度,主要采取了以下措施:一是在管線設(shè)計(jì)時(shí),充分考慮引導(dǎo)實(shí)施的可行性;二是適當(dāng)設(shè)置工作坑,確保入土角度和標(biāo)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(biāo)高偏差基本上控制在50mm以內(nèi),滿足了排水工藝要求。
　　
　　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段、較小的誤差以及不設(shè)曲線段,這是與其它管線的根本不同,也是施工難點(diǎn)所在。為了達(dá)到這一要求,主要采取了以下措施:一是開挖相當(dāng)?shù)娜氤鐾凉ぷ骶?以設(shè)計(jì)坡度或較小的入出土角度控制出入土點(diǎn);二是在無法做到圖1所示的工作坑時(shí),必須對(duì)出入口附近的少量管段進(jìn)行二次排管并接順至檢查井,確保有效段管線的順直及一定的坡度。
　　
　　4.3沉降預(yù)防
　　施工中遇到的另一個(gè)問題是防沉降。由于回?cái)U(kuò)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有出現(xiàn)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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