定向钻牵引施工技术

1、工程概况：

中山大道污水管工程，管道总长度3560m，管径分别为DN700、DN600、DN500、DN400，管材为HDPE双壁缠绕管，其中有一段DN管道约1300m，原计划采用明挖施工，采用密扣拉森钢板桩支护形式。论文参考，截污管道。根据地质报告，该段地质情况复杂，且地下水丰富。管道所处位置土层从上而下分别为人工填土及淤泥、淤泥质土，边坡稳定性差。管道埋深约5m。刚好处于砂层，砂层含水量较为丰富，为强透水层，极易产生管涌和透水流沙等现象。一旦基坑外侧出现水土流失，必使离基坑边不到5m的城市主干道路面下沉、开裂，造成不可估量的损失。经多方论证，决定采用且具有非开挖、对周边土体影响小，施工工期短等优点的定向钻牵引法施工。

2、施工要点

定向钻牵引法又称导向钻进施工，是非开挖敷设地下管线技术的一种，其主要施工流程如下：

2.1、管道检查

HDPE双壁缠绕管具有抗外压能力强，是能承受较大拉应力的管材；具有较好的柔韧性，能较好适应沉降，从而提高管道的抗震能力；单位重量轻，在牵引过程中减少与孔壁的摩擦力，提高施工效率和节约成本，非常适用牵引施工等特点。为确保工程质量，管道规格、环刚度、弯曲受拉极限等必须满足设计要求，管材进入工地时要仔细检查。

2.2、钻杆轨迹设计

该段管为重力流截污管，必须按设计流水位标高、流水坡度进行埋设，故钻杆的钻进轨迹设计必须按管道纵剖布置图进行设计。钻杆的钻进轨迹包括两个部分，造斜段和铺设段。造斜段是钻杆进入敷设管道深度的过渡段，直线段是管道穿越障碍物的敷设段。

钻杆轨迹的形态取决于穿越起点A与穿越终点B，敷设深度h、造斜段曲率半径R1（取1200d（钻杆直径取mm），故R1=m）。如下图示：

截污管道2.3、工作坑施工方案

每段管道牵引需要挖掘2个工作坑，包括入口工作坑、出口工作坑。均采用机械挖掘，采用密扣钢板桩支护。

入口工作坑是为了检测钻杆的钻进角度和旋转扭动等工作状态而设的工作坑。在钻机前面6～10m处挖掘。尺寸为宽×长=1.5×6m，挖深由地面渐变到深4.5m。

施工工序为：破除路面→打钢板桩支护→挖土→清运余泥→工作坑围蔽。

人工挖泥过程注意不要损坏人行道的地下管线。

出口工作坑是回拖时提供排水管入洞工作坑，出口工作坑尺寸和施工方法与入口工作坑相同。

2.4、钻进技术方案

导向钻机的主要部件为：轮式钻机、操作系统、动力站、液压系统、钻头、钻杆等，对照安装使用规范进行安装。

钻机运到现场必须先锚固稳定，钻机如果锚固不稳，将会发生功率损失或者功率作用在机器身上，造成机器和人的伤害。钻机是依靠地锚座和后支承与地基固定的，安放钻机前应先平整场地，根据预先设计的的钻机倾斜角度进行调整，依靠钻机动力将锚杆打入土中，使后支承和前底座锚与地层固结稳定。论文参考，截污管道。

导向钻进原理：钻机的钻头的一侧为斜面的鸭舌形状，钻头通入高压水射流切割土体，若钻头旋转和加压钻进同时进行，由于四周受力方向均一，钻头呈直线钻进；若只加压钻进而钻头不旋转，由于受到斜面的反作用力，钻头则朝斜面法线反方向钻进，实现造斜钻进。

钻杆轨迹的第一段是造斜段，控制钻杆的的入射角度和钻头斜面的方向，缓慢给进而不旋转钻头，就能使钻头按设计的造斜段钻进。钻头到达造斜段完成处，接下来的是排水管流水段的钻进。旋转钻头，并提供给进力，钻头就能沿水平直线钻进，由于在钻头位置安装了最先进的探测仪器，在钻进过程中通过地面精密接收仪器，通过接收仪器数据调整钻头角度，使得钻进按照流水线标高路线前进。到达出口工作坑，完成钻孔工序。

2.5、回拉敷设管道

扩孔成功到1000mm后，可以进行回来管道工序。在回拖前要进行管线连接的工序，用热熔法将双壁缠绕管连接成与成孔长度相当的管道。准备好后，将管道与扩孔器相连，回拉将管道牵引进孔洞内。

2.6、检查井

对于每一牵引管道段内的检查井采用竖井人工挖孔护壁作业法进行砌筑。放样放出检查井位置后，采用逆作法，每一节段的高度控制在1m以内，开挖到管道位置后再进行砌井施工。井壁和护壁之间空隙用中粗砂灌水填充。

3、结束语

现在社会正处于高速发展阶段，为满足社会发展的各市政功能要求，每年需敷设、修复大量的公用管道（如雨、污排水管道、通讯光纤、供水管道、电力电缆等），这些管道往往沿着城市现有道路敷设，如采用传统的明挖敷设法，必对人们的日常生活和生产造成严重的影响。随着人们环境保护意识的增强，定向钻牵引等非开挖敷设地下管线的工艺将得到大力的运用与发展。

本工程成功采用了HDPE双壁缠绕管定向钻牵引施工技术，不但保证了工期，确保了工程的安全，更最大限度减少了工程对周边道路的影响，取得了良好的社会和经济效益。