基于定向钻孔牵引技术市政管道工程设计、施工时需注意的问题探讨

摘要：文章基于定向钻孔牵引技术对市政管道工程设计、施工时需注意的问题进行了探讨，施工时应该注意HDPE管材选择、施工机械的选用和工艺方法，并分析了其他注意事项。

关键词：定向钻孔牵引技术；市政管道；管道设计；管道施工

中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）23-0058-02

1 定向钻孔牵引技术市政管道工程设计

市政管道工程是市政工程的重要组成部分，是城市重要的基础工程设施。市政管道工程包括：给水管道、排水管道、燃气管道、热力管道、电力电缆。

给水管道：主要为城市输送供应生活用水、生产用水、消防用水和市政绿化及喷洒用水，包括输水管道和配水管网两部分。

排水管道：主要是及时收集城市生活污水、工业废水和雨水，并将生活污水和工业废水输送到污水处理厂进行处理后排放，雨水就近排放，以保证城市的环境卫生和生命财产的安全。

燃气管道：主要是将燃气分配站中的燃气输送分配到各用户，供用户使用。

热力管道：供给用户取暖使用，有热水管道和蒸汽

管道。

电力电缆：为城市输送电能。按功能可分为动力电缆、照明电缆、电车电缆等；按电压的高低可分为低压电缆、高压电缆和超高压电缆。

排水管道定向拖拉施工方法一般有定向钻孔拖拉法工艺和二程式拖拉法工艺，必须根据周围环境条件确定具体施工方法。排水管道定向拖拉施工方法，宜交叉使用定向钻孔拖拉法工艺和二程式拖拉法施工，以保证管道轴线控制在同一设计轴线上。控制井与管道施工顺序，宜先进行控制井施工，后进行管道定向拖拉施工。拖拉用的管材宜采用PE管，材质与性能均应符合国家有关现行标准规定。在定向拖拉施工中和施工后，管道上方的地面和相邻建筑物不得有沉陷、坍塌或隆起，相邻或相交管线及地下构筑物应无损坏。

2 定向钻孔牵引技术市政管道施工时需注意的问题

2.1 HDPE管材选择

HDPE是一种结晶度较高、非极性的热塑性树脂，其最常用于管道原材料，截止当前，国内现存以HDPE为原材料的管道已有多种类型，依据材质可将HDPE实壁管划分为PE100管与PE80管两大类，依据壁厚可将HDPE实壁管划分为6大等级，即SDR33～SDR11，其中T为壁厚，D为管道外径，即管道外径与壁厚等级之间的比率为每级的壁厚；相应的压力等级为0.4～1.25MPa（PE80）、0.5～1.6MPa（PE100）。

从理论层面看，市政管道工程设计所用HDPE管材必须满足D/T不超过11，所以应选用SDR11等级HDPE实壁管。一般地质条件下，埋深不超过7m，依照给水压力管道设计内压等级选择HDPE管后，通常均能够完成牵引施工活动，因此没必要选用最高等级壁厚管材。

依据壁厚强度可将HDPE缠绕结构壁管材划分为SN4、SN8、SN12三大等级，其最常用于重力流排水管开挖施工。与其他管材相比，HDPE缠绕结构壁管材外壁相对光滑，所以较适用于污水重力管定向钻孔牵引施工。另外，HDPE缠绕结构壁管材是由双重壁构造，管壁呈现“工”字型构造，因此牵引施工时需详细计算管壁抗拉强度，与此同时还需加强管节热融处结构。总结而言，HDPE缠绕结构壁管材最适用于管线外部套管或重力流管道牵引等。

2.2 施工机械选用

定向钻孔钻机是市政管道工程施工过程中的关键机械设备。一般而言，定向钻孔钻机具有两大类：一类是地表发射钻机。该类钻机大都为履带式，借助履带产生动力完成前进后退活动。运用地表发射钻机铺设新管时无需发射坑与接受坑，但连接管道时必须挖设发射坑与接受坑；另一类是坑内发射钻机。该类钻机工作时必须在钻孔两端挖设发射坑与接受坑，其中坑内发射钻机最常用于空间受限的地方操作。

定向钻孔钻机的施工能力取决于钻杆长度与实际回拖力。以美国威猛公司生产的定向钻孔钻机为例，其型号分为多类，即D300*500～D7*11a，实际回拖力3.5～135t，钻杆长度1.8～9.1m，定向钻孔钻机型号不同，其实际回拖力钻杆长度不同，且施工能力与产品价格存在较大差异。另外，地下管线探测仪、控向系统等同样是市政管道施工过程中的重要机械设备，这些设备施工能力均在较大程度上影响着市政管道施工质量。为确保实证管道施工高效率性、高质量性，需要施工单位结合施工特点与需求、管道材质等多方面要求合理选择施工机械。特别注意的是在市政管道施工过程中，建设单位必须做好施工机械维护保养工作，这样既能够延长施工机械使用寿命，降低建设单位施工成本，又有助于确保施工活动正常运行。

2.3 施工工艺方法

通常情况下，利用定向钻孔牵引技术开展市政管道工程设计、施工流程表现为：钻孔曲线设计→测量定位→定向钻孔钻机就位→试钻→导向孔施工→管道焊接→导向孔回扩→导向孔二次回扩→回拖管道→检查井制作、管道试压→清理退场。

第一，截止当前，针对于钻孔曲线设计问题未形成全面的设计规范，多数建设单位借助钻机附带软件完成钻孔曲线设计活动，如管道入、出土角及导向孔曲线设计等。第二，测定定位。通过测量定位能够有效避开现有地下管道及构筑物等障碍物，对降低施工难度、减少施工成本提供保障。同时，如果地下障碍物无法规避，此时则需要建设单位耗费大量的人力、物力开展挖掘工作。第三，导向孔施工。控制钻孔精度是导向孔施工的关键环节，一般而言，在钻孔时通常会遇到四种情况：均质粘土层、砂土层、砾石层及岩石层，上述四层的钻孔难度及对钻头的磨损程度逐渐增强，特别是岩石层，需要建设单位选用泥浆马达的钻头完成导向孔施工活动。第四，扩孔器是实现导向孔回扩的重要工具，其多呈子弹头形状，上有碳化物合金齿与喷嘴，当遇到复杂的地层时，利用扩孔器将多级扩孔的手段进一步扩大孔径，降低导向孔施工难度。另外，多数回扩孔径均为设计管径的1.2～1.5倍，所以其存在较大的误差，因此需要建设单位在保证导向孔施工顺利进行的前提下，最大限度缩小回扩孔径。经验丰富的施工队伍在施工之前会结合施工地质、泥浆配比状况适时调整管道施工标高，为施工活动高效有序开展提供保障。第五，管道回拖拉头是完成回拖管道的重要工具，其具有两种类型：压力密封式拉头与定向钻进拉头，其中后者能够有效规避钻进液或碎屑进入工作管道现象的发生，对确保饮用水管的安全性至关重要。第六，HDPE管热融连接时冷却时间尽可能长，对于管径为DN300～DN1000的管壁来说，其最小热融通电时间大约控制在700～1000s之间，为避免回扩好的孔变形现象，需要事先连接后一次性拖进，如此一来将给施工安排提出更高的要求。

3 定向钻孔牵引技术市政管道施工时其他注意事项

首先，注意保护好施工区域的环境安全。市政管道施工具有建设时间长、设计范围广等特征，所以在施工过程中势必要涉及到沟槽开挖、道路拆除等工作，当开展上述工作时要切实保护好周边环境，重视起环境安全问题；其次，定向钻孔施工是一项专业性较强的工作，因此市政部门必须做好对建设单位施工素质考核工作，确保建设单位施工素质足以满足定向钻孔施工需求，以防不必要风险事件的发生；最后，待市政管道建设竣工后，相关部门应严格验收关，除此之外其他部门也需充分发挥监督管理

职能。

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作者简介：翟树峰（1968—），吉林农安人，露水河林业局供水管理处工程师，研究方向：给水排水。