浅析污水管道工程中非开挖牵引管方法应用

朱春山

浅析污水管道工程中非开挖牵引管方法应用

朱春山

（中交三航局第三工程有限公司 江苏南京 210011）

在管道铺设过程中，采用非开挖技术能够有效减少为交通带来的不便，降低对环境的影响，同时还能节约施工成本，因而成为目前管道施工中非常常见的施工技术之一。本文详细介绍了非开挖牵引管方法的前期准备、施工方法、可能面临的问题以及处理方法等，希望能够帮助读者了解非开挖牵引管技术在污水管道工程中的具体应用方法。

非开挖；牵引管；污水管道

非开挖牵引管方法不需要破坏表层的土壤，通过钻掘技术可以直接在地下进行管道的铺设工作，改变了以往填埋管道对周围环境与交通的影响，同时也节约了施工成本，增加了施工的安全性。在公路、铁路、工民建、湖泊等不适合采用填埋管道的区域，最适合采用此种技术，是目前非常受欢迎的一项管道铺设技术，已经广泛受到政府及相关部门的采纳。

1案例简介

265省道金坛段A1施工标段与已建宁常高速公路交叉，新设计污水管线在K13+464~K13+602处（宁常高速桩位为13K+500处）需穿越已建高速。拟采用非开挖（牵引）管道施工工艺穿越该区域，施工时避免拖拉管施工过程中出现道路沉降、坍塌等不良影响，需严格控制拖拉管入土、出土角度及泥浆护壁措施，使牵引施工满足规范要求。

2 前期准备

设备方面，按照施工要求配备了水平定向钻机（XZ-680）2台、无线导向系统Eclipse2台、泥浆泵送系统（ST1000）2台、泥浆搅拌站30m³1台、扩孔器（φ300~φ900）7套、JJ-2砂浆搅拌机2台、以及其他施工设备仪器若干。管材设计为DN500PE污水管。现场实地调研原有管道线路和地质状况，查清原有管道是为了保护原有管道，进行地质状况检测是为了确定管道铺设的深度和铺设的地点。

3 施工方法

3.1工艺流程

施工准备—测量放线—确定穿越路线—设备就位—导向钻孔—扩孔/泥浆护壁—管道连接—牵引管道穿越—验收撤场。

3.2 测量放线

根据实际的地形情况测量轴线位置，并严格按照拉管要求，地面放样，沿管道轴线进行地面放样开挖工作坑，并沿线进行标高测量，测设临时水准点，便于工作坑开挖、牵引管标高的控制和施工质量。

3.3导向钻孔

根据施工图和建设单位提供的工程区域内地下管线及障碍物的有关资料，结合施工现场、钻进设备和穿越管线的实际情况，通过钻进规划软件规划出导向孔的钻进路径图。

开挖工作坑、检查井坑、接收坑各一个。工作坑边坡稳定性根据最不利边坡1:0.75计算，两级放坡，放坡系数1:0.75，平台1m宽，坡面采用3cm的M7.5砂浆抹面，排水采取明沟排水。

导向孔钻进前将探测定位系统的探头置于导向钻头，确保实际钻进路径与规划钻进路径图基本吻合。

导向孔钻进完成后，在出土点卸下导向钻头，换上回扩头进行多次多级反向回扩。完成后连接需穿越的管进行拉管。拉管按管道安装要求连接并拉管。

预扩孔是管道回拖成功的关键程序，经扩孔后将土挤向周边形成孔洞，并根据各段不同地质配制不同浓度的泥浆，使其扩孔时回拖力的数值和扭距值控制钻机正常工作参数之内，保证孔洞的正确形成，确保回拖拉管工序的顺利进行。

3.4管道回拖

扩孔完成后首先对所回拉管线进行检查，经检查合格后根据现场情况采用发送沟回拉管道,发送沟内注入水和膨润土的混合物,使回拖的管道在发送沟内处于悬浮状态，管线在其上面匀速行进。拖头与回拖管线固定牢固后进行回拖，施工中根据钻进时获取的数据调配不同的泥浆浓度。回拖的同时根据钻机参数注入适当量的泥浆，减少管道与孔壁的摩擦，确保管壁防腐层不被破坏，并能使管道与孔壁的缝隙充分添满,通过膨润土的膨化作用完成孔壁与原土的完整结合。回拖管线完成后割下拖头、连接母板，进行管口保护。

3.5泥浆配置

本案例为中、大管径管道施工，扩孔直径最大要达到800mm，为了保证成孔质量及路面安全，我们施工中加大泥浆配比，采用增加泥浆粘度的方法来维护钻孔的稳定。施工时要连续进行，保证钻孔中的泥浆粘度适中处于一种粘滞状态，使泥浆没有时间沉淀，保证孔壁稳定性。每次预扩孔结束后要根据扩孔情况，合理确定下一级扩孔尺寸和扩孔器水嘴的数量及直径，保证泥浆的压力和流速，从而提高携带能力，避免泥屑床生成。

在导向孔钻进和回扩孔施工过程中，必须使用泥浆。钻进泥浆通过泥浆混合系统、机载泥浆泵和钻杆导向钻头或回扩喷入钻孔中。其主要作用是冷却钻具、携带钻屑并排到地表，稳定孔壁以及降低钻进时所需的扭矩和回拖力。同时也在回拉时对铺管表面起保护作用。

4 非开挖施工中塌孔的原因、预防与应急处理

4.1塌孔的原因

非开挖管道施工中导致塌孔的原因主要有两方面：

地质因素：非开挖施工在不稳定地层中施工时，当泥浆压力不能平衡地层压力时，就会发生塌孔。土层被钻具钻开时，孔壁被挤压产生的应力与泥浆液柱压力产生压差，当压差大于岩土屈服强度时就会产生剥落、塌孔，泥浆侵泡下这些现象会更加严重。

物理因素：扩孔速度过快，泥浆泵压力过大，钻孔内泥浆压力骤增；导向孔曲率半径过小，钻杆或扩孔器旋转挤压孔壁，带动泥浆冲蚀孔壁；导向孔上部地层漏失，地层压力释放，孔内泥浆液柱压力降低，导致塌孔。

4.2塌孔的预防

塌孔的预防措施应首先满足两个条件：泥浆液柱压力大于等于岩土孔隙压力；尽量减少水渗入岩土或孔壁四周的水渗入。

对于地质因素造成的塌孔预防措施有：

增大泥浆密度，提高泥浆液柱压力以平衡地层压力；

使用较大动塑比值的泥浆来保护孔壁。

对于物理因素造成的塌孔预防措施有：

开关泵避免过快，让钻杆尽量保持在恒定张力下工作，以避免液柱压力骤增以及钻具对孔壁的猛烈撞击。

（2）根据地下障碍物分布情况做好钻孔轨迹设计和扩孔程序，以避免因导向孔曲率过大引起的钻具回转挤压孔壁；

（3）合理控制泥浆密度和流变性能，使泥浆具有一定的液柱压力，保持泥浆的低返速，呈平板流型的状态。

（4）提高钻进速度，减少泥浆侵泡冲蚀的时间，同时保持泥浆均匀、性能稳定，严禁出现泥浆性能大幅度变化的情况。

4.3塌孔应急处理

当塌孔不严重时，先适当增大泥浆的密度，将增大的泥浆注满孔道，停止施工，上报有关部门，并会同相关专家，分析塌孔原因，制定处理意见及后续施工方案，得到许可后方可继续施工。当塌孔情况较为严重时，首先将高粘度泥浆（100s以上）注满孔道，立刻停止施工，废除孔道，封闭孔口，并上报有关部门，制定后续处理方案。

5结语

非开挖牵引管方法很好地弥补了以往直接挖坑填埋管道的不足，节省了大量的人力、物力和时间成本。这项技术的显著特征是提前规划好施工线路，然后根据设计的方向直接在地下钻出孔洞，回扩后将管材埋在地下即可，不影响到地上的附着物，最大的优点是保护环境。

[1]贺华斌. 道路整治工程中的非开挖牵引技术分析[J]. 科技展望, 2014, (17): 164.

[2]林琳. 浅谈定向钻牵引技术在市政排水管道工程中的应用[J]. 四川建材, 2013, (04): 265-266.

[3]李连久. 非开挖地下牵引管施工操作要求[J]. 黑龙江交通科技, 2013, (03): 66.

朱春山，出生日期（1981-09）男，职称：工程师，研究方向：给水排水工程，中交三航局第三工程有限公司，工作年限：13年，毕业院校：南华大学。

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