水平顶管技术在供水管道工程施工中的应用

水平定向钻技术在城乡供水管道工程施工中的应用

摘要：介绍了水平定向钻进回拖技术及在岐山县城区供水管道改造工程中的应用，探讨了施工技术要求、施工前期准备、施工方法及工程质量保证措施。

关键词：水平定向钻；穿路工程；供水管道

随着城镇建设快速发展，各类市政管线在街道地下纵横交错，俗称拉链工程的现场开挖明沟施工给城镇居民的正常生产、生活带来诸多不便，且施工成本越来越高。随着PE材料在各类管道工程中的广泛应用，工程非开挖技术措施使上述难题迎刃而解，水平定向钻进技术在PE管道非开挖工程施工中得到越来越广泛的应用。 1 水平定向钻技术简介 1.1定向钻进施工原理

定向钻进施工技术是根据预先设计的敷管道路，由钻机驱动带着楔形钻头的钻杆，地表接收机根据放在钻头的探头发出的信号跟踪测出探头位置、深度、倾角、楔面面向角等参数。由导向员将导向指令传递给钻机操作员，钻机操作员根据同步显示器的指示操控钻杆，调整楔面角进行顶进操作，按指定方向沿设计轨道，绕过地下障碍，直至达到目的地。导向孔施工完成后，再利用反拉扩孔的施工方法将导向孔逐级扩大，直到达到敷管或略大于所需的管径。随后将所需敷设的管道牵引拖回至起钻位置，完成管道敷设施工。

1.2定向钻进技术主要施工步骤

路线勘测——工作坑开挖——钻导向孔——扩孔——管道回拖

1.3定向钻施工的技术特点

定向钻施工装备有先进科学的导向系统，中靶准确，机械回转钻扩孔速度快、噪声低，机械占用场地小，免开挖不阻断交通，环境适宜性强等优点。

1.4定向钻施工技术的应用范围

该技术广泛应用于穿越公路、铁路、河流以及在闹市区、古迹保护区、农作物和植被保护区等不允许或影响开挖的条件下敷设、修复、更换PE管道。适用于给排水、热力、电力、电信、石油、天然气等管道敷设领域。 2 定向钻回拖技术在岐山县城区供水管道改造工程的应用 2.1 岐山县城区供水管道改造工程概况

岐山县城区供水管网改造工程是经市水利局批复实施的一项重点水利工程项目。工程设计内容为:县城北环路、凤鸣路、朝阳路、南北大街、金凤路等路段铺设主供水管网18.7公里，新建室外消火栓124座、排气阀井4座、排泥阀井4座。其中管线所经过的西宝北线、岐蔡路、主要街道、冯家山北干渠不具备开挖条件，经方案比较决定采用定向钻进回拖方法施工。穿越段共16处约为1750m，其中岐蔡路段为52m，冯家山北干渠段为118m，其余大多在20- 50m之间。

本工程设计供水管道采用给水用地埋聚乙烯PE100管材，设计管道直径为dn110-315mm，采用热熔对接。 2.2 施工及技术要求

依据设计单位的要求，管道穿越位于城区街道道下，管道管顶埋深不小于1.2m，管道穿越位于公路下，管顶埋深不小于3m，穿越冯家山北干渠处管顶应距灌渠底部2m。 2.2.1 施工技术要求

a.定向钻进回拖施工的管道，必须严格按设计路线要求敷设，管道对接经验收合格后方可施工。

b.管道焊接长度应在穿越断面曲线设计长度基础上增加10m，设计长度应与导向孔记录长度相符合。

c.严禁在穿越管段上开孔焊接接其他附件，试压时只许在管道两端加长段上开孔焊接排气阀和安装压力表。

d.在穿越长度和工艺条件许可的条件下，穿越管道曲率半径应大管道管材本身容许曲率半径。穿越管道在入土点之后5m内应为直管段。 e.管道钻进纵截面的入土角和出土角应根据穿越长度、管段埋深和已探明地下障碍物来确定，入土角宜控制在8°～18°，出土角宜控制在4°～12°。

f.管道回拖前应进行强度和严密性试验，回拖完成后，应再进行严密性试验。

2.2.2定向钻施工及管道敷设

a.前期准备 收集现场相关资料；与通信、电力、热力、天然气等部门核对地下管道，并用探测仪确定钻进施工路线位置的其他管道的种类、结构、位置走向及埋深；对所敷设管道位置地形进行测量，根据设计的敷设

管道深度初步确定施工段的倾斜段长度、入射点位置、敷管长度、下管位置，复核建设单位提供的各点标高，为钻机施工创造条件。

b.开挖工作坑。出、入口工作坑开挖时同时考虑以后闸阀井砌筑，一次开挖到位，入口工作坑要尽量大些，出口工作坑只需考虑出钻排泥，在管沟开挖的基础上，比管沟深挖0.5m即可。

c.进行管道连接及打压试验。PE管材采用热熔连接，并按有关规范要求安装就位后进行管道压力强度试验。

d.设备安装。按施工布置及规范要求将钻机及附属配套设备固定在预定位置。钻机方向必须跟管道轴线方向一致，左右误差不超过30mm，钻机入土角调整到合适位置。

e.导向孔施工。将钻杆、探头及造斜钻头安装好，采用精度为0.1°的导向系统跟踪定向钻进，定向钻在钻进过程中不断调整倾角，使导向轨迹与设计轨迹相符。沿导向轨迹方向每5m定一个点，随钻进测出垂直深度、倾角、转角，并做好记录。在钻进过程中以控制倾角为主，深度和转角作为参考，深度相对误差控制在5%左右。

f.分级回扩。在检查导向孔符合质量要求的基础上，方可进行回拉扩孔。回扩过程中必须根据不同的地层地质情况以及现场出浆状况确定回扩速度和泥浆粘度，确保成孔质量。扩孔孔径以略大于管道管径为宜，以方便管道回拖。

g.回拖管材。回拖前应复查管材质量是否符合规定要求，如符合要求方能敷设。特别是在管道接口较多时更要对每个接口仔细检查。操作人员控制钻机的拉力和速度，确保所敷设管材不受损害。

h.二次打压试验。拖管完成后必须再次进行打压试验，确保管道在回拖过程中未收到损坏，保证管道敷设质量。 2.2.3 工程质量保证措施

a.施工前，根据业主提供的供水管线资料采用物探手段对施工范围的管线进行确认，并且开挖探沟，摸清管线的位置、深度、直径，在施工图上明确表明。

b.管理人员要与现场直接操作人员交底到位，一定要将施工质量意识贯穿到每一个现场施工人员心中，并严格执行国家及行业的各项规范、规程及标准。各工种、各岗位人员严格执行操作规程。

c.钻进过程中要控制好注水量，并根据泥浆稠度随时调整，保证钻孔不塌落，进管不阻黏，顺利拖管。

c.确立三级检查验收制度，每道工序完工后，经技术人员检查合格后，方可进入下道工序施工。有监理的必须报请监理认可并在监理现场监督下进行。对检查不合格的工序要采取有效的措施进行整改。

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