牵引管道施工技术探析

王胜文

摘 要：本文主要介绍牵引管道施工工艺和在杭州市机场路（同协路-笕桥机场段）施工中碰到问题时的处理方法，或者说施工中应该引起重视的一些问题。

关键词：导向孔施工；成孔、扩孔；牵引管道

概 况

杭州市机场路（同协路—笕桥机场段）D600污水管位于道路中心线，埋深较大，采用牵引管施工，牵引检查井采用沉井，沉井采用C25钢筋混凝土井，开孔D900。管材采用PE实壁管，环刚度≥12kN/m2。D600污水管平均埋深7m左右，该土层属于粉砂土层，渗透系数为K=1～3×10-3，本工程先施工沉井，沉井采用降水干挖下沉法；其次进行导向孔施工，导向孔成孔采用水平导向钻进法施工；最后牵引管道。

1 介绍水平导向钻进法的的施工工艺

（1）水平导向钻进法是一种无需挖掘工作井，就能够快速铺设地下管线的钻进方法。它的主要特点是根据预先设计的铺管线路，驱动装有锲形钻头的钻杆从地面钻入，再按照预定的方向抵达目的地，然后卸下钻头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩孔器，使之能够在拉回钻杆的同时水平钻孔扩大至所需直径。并将需要铺设的管线同时返程牵回至钻孔入口处以保证新的铺设管线不会由于空间不足或钻榍磨擦而受到损坏。

（2）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。

（3）钻头位置监测：钻机随机配有一手提式地表导航仪，用以确定钻头在地底的位置，监测钻头是否偏离设计轨迹。在造斜段，钻头每钻进10cm应测一次钻头的位置，在平铺段每隔20cm应监测一次。

2 牵引施工的工艺流程

施工准备→沉井施工→打导向孔→扩孔、成孔→牵引管道→验收→清场。

2.1 准备工作

（1）作好前期调查和方位定位：查明周边现状已建管线，采用必要措施进行保护，以免产生破坏；根据施工图纸，进行测量放样。并根据施工范围的地质情况、埋深、管径确定管材和一次牵引的管道长度，并设计好钻杆轨迹。

（2）钻杆轨迹设计：根据地下管线布置图设计钻杆的钻进轨迹。轨迹包括两个部分，造斜段和铺设段。因为该段管为重力流截污管，必须按设计流水标高埋设，埋深按照设计提供的流水标高确定。

2.2 沉井施工

（1）沉井尺寸为4.1×4.6m，沉井刃脚高1.6m，井深约为6.58～7.72m，其中钢筋混凝土井室深约5.4m，其余部分为砖砌井筒。沉井施工时，在基坑四周需要设置必要的安全维护措施，确保施工安全顺利地进行。沉井井室和底板混凝土浇捣完成，在混凝土强度满足下沉要求且沉井周边降水到位后开始下沉。

（2）杭州市机场路地下水含量丰富，沉井挖土下沉过程中，采用了多种降水措施，降水效果很不理想。沉井挖土下沉至原地面以下4米左右时，人工挖土无法进行，沉井下沉受阻。后召开了多次专家论证会议，会议定为沉井四周采用密排水泥旋喷桩止水方案。通过采用密排水泥旋喷桩止水等多种技术措施后，才完成沉井下沉工作。

2.3 打导向孔

（1）首先将探测棒插入导向头内，导向头后端与钢管连接，然后用顶管机给钢管施加压力，推进导向头，将导向头打入地下；导向仪可随时接收导向头的方位与深度，顶管机可根据此信息及时旋转导向头，使导向头随时改变深度和方向，在地下形成一条直径为100mm的圆孔通道，孔道中心线即为所需敷设管道的中心线。

（2）导向孔施工前应对导向仪进行标定或复检，以保证探头精度。

（3）准确测量已建井开口位置，施工时及时进行核算。

（4）精确调整钻机的位置和角度，以保证入孔位置。

（5）导向孔每3m测一次深度，如发现偏差应及时调整（使用钻头来回钻进及增加钻头的扭矩），必要时应增加测量次数以确保导向孔偏差在设计范围内。

（6）本工程导向孔施工的难点。可能是受旋喷桩施工影响，导向孔施工到离沉井水平距离5m左右时，导向仪接收不到导向头的信号。在这5m范围内，导向头推进速度应放慢，尽可能减少成孔孔道中心线的偏差，待导向头推进到第一个沉井内时应对导向头的位置进行测量核验。如果发现钻头偏离轨道，应回拖钻杆，通过调整钻头斜面的方向，进行纠偏。但纠偏不能太急，因为钻杆毕竟具有一定的刚度。应该在几根钻杆内完成纠偏，不能在一根钻杆内完成纠偏，同时也要注意不要纠偏过度。如果一次糾偏不能到位，应通过多次纠偏直至孔道中心线与沉井开孔中心线基本一致。因为钻头偏离轨道会严重影响扩孔、成孔的质量和速度。

2.4 扩孔、成孔

（1）在孔洞形成后，将导向头卸下，装上一钻头，钻头孔径比孔洞大1.5倍，然后将钻头往回拖拉至初始位置（即出口工作坑），钻进工作完成，但是孔径还没有达到管道铺设要求。本工程拟多次扩径，第一次扩孔为300mm，第二次扩孔为400mm，如此类推，扩孔到900mm（或符合回拖管道要求孔径）。具体操作为：卸下钻头，在钻杆尾端连接孔径300mm的回扩头，回扩头后面再连接钻杆，开动钻机旋转、回拉扩头进行扩径。回拉过程中必须不断加接钻杆，始终保持钻杆不能没入孔洞。扩头回拉到达接驳坑，在接驳坑卸下300mm的回扩头，再在出口工作坑的钻杆尾端接上400mm的回扩头，如此扩孔到900mm。

（2）为了防止塌孔，在注射的水中加入外加剂，该外加剂有固化洞壁、润滑钻杆等作用。在粉砂且含水量大的土层极容易塌孔，钻杆回拉扩径的过程中，必须通过钻杆注入膨润土浆，以减少摩擦，降低回转扭矩和回拉阻力，同时膨润土浆还有固壁防止孔洞塌土、冷却钻头的作用。更重要的是通过旋转回扩头切削下来的泥土，会溶融在膨润土浆里，形成泥浆，流到出口工作坑的集浆坑里。集浆坑里放设泥浆泵，把泥浆抽到泥浆池。

（3）在粉砂土层对膨润土浆要求特别高，泥浆比重和粘度应定期检测，确保泥浆护壁的效果，否则极容易引起塌孔。

2.5 牵引管道

（1）扩孔成功到900mm后，可以进行回拖管道工序。在回拖前要进行管线连接的工序，用热熔法将PE实壁管连接成与成孔长度相当的管道，将管材两端封闭。准备好后，将管道与连接在钻杆上的扩孔器相连，回拉将整条已经连接好的管道牵引进已形成的孔洞内，即完成整个埋管工序。

（2）牵引管道的施工难点与处理对策。在杭州市机场路（同协路-笕桥机场）工程中，回拉拖管一次成功率几乎为零，每一段拖管基本都要三到四次拖管才能成功。施工期间，从全国各地相继邀请了七、八家专业队伍进场施工，大部分施工队伍都因为本工程的施工难度和自身技术等原因而离场。只有三家综合技术素质较高的专业队伍坚持到拖管结束。

牵引管道过程中，本工程承包商、专业分包队伍的技术管理人员与监理对拖管成功率低的原因进行了多次分析与总结，主要施工难点与处理对策如下两点：

①受本工程地质条件影响，钻孔与扩孔工作困难，扩孔形成的孔洞质量不高，拖管磨擦系数增大。那么，牵引管道的成功率相应降低，处理对策是增大牵引钻机的钻进动力；

②在粉砂且地下水渗透系数大的土层，孔洞泥浆护壁困难大，孔洞塌土（甚至塌陷）的概率大。如拖管时碰到塌孔，就需要重复清孔和扫孔，增加拖管次数。

（3）牵引管道施工完成后，应采用微膨胀剂的混凝土封堵沉井孔洞，沉井孔洞两侧采用双叶注浆进行土体加固，防止沉井渗漏而造成路面塌陷。混凝土封堵沉井孔洞在城市通车道路改造特别需要引起重视，否则极有可能造成车辆通行困难，对验收后的道路养护也有很大的安全隐患。

3 结束语

牵引管道一般适应D500以下管道不开槽施工，大口径管道不开槽施工一般采用顶管施工。