定向穿越惠济河钻进拖拉梅花管施工实践

郭涛

（山西省汾河灌溉管理局，山西 祁县 030900）

定向穿越惠济河钻进拖拉梅花管施工实践

郭涛

（山西省汾河灌溉管理局，山西 祁县 030900）

为美化古城形象，在平遥县惠济河治理中将地上网线下地，需从河底穿越埋设梅花管。面对高差大、盲区长、流砂层及管材不能承受拉力的情况，设计了直拖法、护三根铅丝法、护钢丝绳加卡法、PE管内穿梅花管法等穿越方法。经现场试验和方案比较，采用了管内套管方法。阐述了穿越过程的施工工序，可为其他工程设计提供依据。

定向穿越；管中套管；膨润土固壁；惠济河

1 概述

为改善古城环境，需将网线、电线等线路埋于地下，平遥县惠济公园项目是整治古城周边环境工程的一部分，工程位于九眼桥东侧惠济河，河内工程已完成，但由于河底板由钢筋混凝土筑成，直埋开挖费用大、费工多，故需采用定向穿越拖拉梅花管的方法予以解决。

2 穿越工程难点

本穿越工程位于平遥古城墙350m的惠济河上，在九眼桥东侧10m左右。穿3根直径10cm的7孔塑料空心管。根据现场勘察，工程主要存在以下难点：

一是高差大。本穿越工程惠济河桥面到桥底为5m，河底下设计5m穿越，河堤基础1.5m，高差大于10m，河堤、桥底、设计埋深，复杂的施工条件形成了高落差，给施工带来了很大困难。

二是跨度小。原设计穿越长度300m，这样可使穿越角度变小，适应管的弯曲要求，使管线变缓。但业主提出只能穿线160m，加之塑料管拉应力不能超过150m，因此跨度只能缩短为160m，给穿越带来很大难度。

三是盲区长。此段惠济河整治河槽在2号钢板闸上，蓄水深度达2m以上，故采用混凝土底板，混凝土底部配筋较密，双层钢筋直径14cm，10cm的网络，钢筋混凝土结构对地磁接器的信号干扰严重，在惠济河底形成盲区达85.5m，该段距离不能调正方向，只能进行水平钻进。

四是流砂层。惠济河是汾河的支流，地处黄土高坡，地质中粉细砂含量较多。淤积层的粉细砂在钻进过程中会塌孔，钻孔难度大。

五是拉力差。塑料梅花管为PVC材质，主要保护线路和绝缘，能承受的拉力较小，只能在孔中不受任何阻力的情况下顺直拖行，穿越施工难度较大。

六是波管阻。在河道两边有0.8m的排污管线，南面管线埋深3.6m，北面管线埋深5.5m。排污波纹管对穿越线路形成很大的障碍，难以钻进，从下过管线增加超出160m，不符合要求。

3 穿越方案

3.1 穿越长度

根据穿越现场条件，两边有污水管，南深3.6m，北深5.5m，从污水管下穿过，可与河底高程一致，盲区85m，为盲区作业做好准备，及早使钻杆调正为水平，考虑减少管的坡度，计划穿越长度280～300m。梅花管材质为塑料，在没有任何阻力的情况下仅能拉行150～160m，根据专业需要，需缩短管线长度，确定为160m。

3.2 穿管方案

为保证梅花管穿越顺利进行，提出以下五种方案进行比较。

直拖法：导向成功后，用0.3m的钻头直接带3根直径0.2m的梅花管，探孔直径为需要穿管直径的1.2～1.5倍。按照穿越规范，该方法可行，但由于塑料管可承受的拉力太低，在受拉过程中成功率不高，故不予采纳。

护三根铅丝法：将3根梅花管护上3根8号铅丝，每隔5m用10号铅丝固定，形成一个整体，导向完成后用0.3m的钻头直接带管。考虑到穿越过程中卡子会形成较大摩擦力，不予采纳。

护钢丝绳加卡法：用直径12cm的钢丝绳拖拉，钢丝绳承担拉力，用卡子将梅花管固定，形成整体，拖拉钢丝由钢丝带动梅花管。该方法穿越失败。

管直接法：导向完成后，用0.3m的钻头直接带3根直径2～3cm的PE管。此方法承受的拉力和压力均可满足要求，但由于改变了施工材质，需经业主同意，没有采用。

PE管内穿梅花管法：采用直径0.3m的PE管作为拉力管和保护管，内穿3根梅花管。梅花管作用内联接不能增加阻力，虽然费用有所增加，但保护了梅花管，且穿越成功。

综合比较，在定向穿越施工实践中，直拖法适用于短距离穿越，是应用最为广泛的一种。PE管内穿梅花管法，利用强度高的PE管内套梅花管，既满足了工程技术要求，也没有变更工程材料，成功进行了穿越。

4 施工过程

4.1 施工机械

ED-320水平定向穿机1台，3M90钻杆60根，GL300导向仪1部，拉水车2台，拌搅罐1台。

4.2 场地布置

根据工作任务和施工现场，安排接收坑和工作坑。主机位于工作坑后方，机具场和拌合场尽量靠近主机。接收坑规格为1.5m×2m×1.5m（长×宽×高），工作坑规格为1.5m×1.5m×1.5m（长×宽×深）。

4.3 施工工序

4.3.1 第一次穿越

首先是校正仪器。固定探头分别在地面同一轴线上的3m和10m处校正。其次是钻孔进行导向。将探头装入掌（起导向和钻进作用）后钻杆内开始钻进。按照轨迹图钻进，提前将钻杆调正，用6点和12点交叉钻进获得导向成功。实际钻进过程中，在盲区钻杆中心向左偏1.4m。然后是扩孔。将导向用的掌拆去，换上扩孔的0.3m钻头，回拉钻杆进行扩孔，回拉过程中在尾端连钻杆，保持孔内钻杆完整。第二次用0.4m钻头杆扩孔。在扩孔过程中用膨润土进行固壁。最后是拖管。将用3根直径12mm的钢丝绳和9个卡子固定好的梅花管用0.3m的钻头进行回拖，拖到106m处时没有拉力，拖管失败。失败原因是钢丝绳的卡子在拖拉过程中被卡住，大力拖拽使PVC梅花管断开。

4.3.2 第二次穿越

在认真总结失败原因的基础上，进行第二次穿越。为防止卡子和钢丝缠住原线路，导向线路向东移3m。仪器校正、钻孔导向同第一次穿越方法，扩孔时增加了0.5m的钻头进行扩孔。采用管中套管的方法，将PVC梅花管装入可以适应拖拽拉力的PE管中，并进行拖拽。梅花管向PE管装时采用细线拉铅丝、铅丝拉梅花管的方法进行。第二次穿越成功。

5 穿越经验

5.1 管中套管

管中套管是此次穿越工作成功的关键，采用PE管材承受拉力，将梅花管穿在PE管中，利用PE管外壁光滑、承受拉力大的特点，满足了工程要求。

5.2 穿管技术

在施工过程中，为将PVC梅花管穿入PE管，首先是直接穿管，穿到15m时穿不动，然后穿8号铅丝，但穿到10m左右时钢丝形成卷，穿不过去，将PE管顺直形成坡度，将缠好的线球使其在管中滚到另一端，然后拖铅丝，再用铅丝拉PVC梅花管。如果管道再长，线球穿不到管中，可采用磁铁牵引线的方法进行。

5.3 膨润土固壁

本工程为地下穿越工程，穿越对象是惠济河，地下砂层较厚，地下水位高，流沙地质是影响穿越成功的主要因素。膨润土作为钻进泥浆中的泥浆增稠剂、乳胶稳定剂，使钻进泥浆具有较好的流变性和携带性，故能有效润滑钻进。膨润土作为一种很好的提粘提切助剂，可防止在穿越过程中塌方。钻进时采用边钻、边加膨润土的方式固壁。

5.4 加大扩孔

加大扩孔孔径，可减少拖拽过程中的接触面，减小摩擦力。本穿越工程穿越直径0.4m的PE管，最后扩孔孔径为0.5m，成功穿越。

6 结语

定向穿越惠济河钻进拖拉梅花管施工实践，从技术上根据实际施工条件采用了管中套管方法，解决了定向穿越过程中拖拉材质不能满足拉力的要求。该施工方法可运用在长距离的穿越和平面交叉建筑物的穿越工程中。

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］1004-7042（2016）04-0048-02

郭涛（1980-），男，2013年毕业于河海大学水利水电工程专业，工程师。

2016-02-12；

2016-03-23