自来水供水管道施工中水平定向钻进技术的应用

尹鑫

摘 要： 在自来水供水管道施工过程中，水平定向钻进技术作为非开挖技术中发展速度最快的一种施工技术，其具有导向准确，在一定曲径范围内能够有效避开障碍物，不会对管线经过地区带来生态环境上的破坏，施工周期较短，具有较好的社针效益，对于复杂地层条件具有较好的适用性。因此在当前城市自来水供水管道施工中应用较多。文中分析了水平定向钻进技术的优点，并进一步对自来水供水管道施工中水平定向钻进技术的应用进行了具体的阐述。

关键词： 自来水供水管道;水平定向钻进技术;导向孔;扩孔;回拖管材;泥浆

目前，随着城市化建设的不断发展，人们对城市的交通和环境的要求也越来越高。在城市繁忙的交通路段，开挖敷设地下供水管道势必会影响环境与城市交通。管道水平定向钻进施工在管道穿越公路、铁路、建筑物、河流、湖泊、古迹保护区、闹市区、农作物及植被保护区施工时可以带来显著的社会效益、经济效益。水平定向钻进技术是通过利用水平定向钻机，不需要开挖地表，即以最小的地表开挖工作量进行地下管线的铺设。在具体应用过程中具有精准定位，施工周期短，不影响交通及不破坏环境等优点，采用水平定向钻进技术进行自来水供水管道施工是一种比较理想的施工工艺，也是地下管线施工中穿越障碍时常用的一种施工技术。

1水平定向钻进技术的优点

在水平定向钻进穿越施工过程中不会对周边交通造成阻碍，同时也不会对施工路线上的绿地和植被带来破坏，对于周边环境和居民生活影响较小。在具体施工过程中，应用现代化的钻进设备，钻进精度较高，对于敷设方向和埋深更容易调整，管线敷设距离较长，能够有效的满足设计埋深要求，管线能够绕过地下障碍物。当前城市管网埋深都达到3m以上，穿越河流时埋深在河床下10m以上，利用水平定向鉆进行穿越，不会对周围环境造成影响，也不会对地貌造成破坏，能够更好的适应环保的各项要求。施工时不需要在水面或是水下作业，不影响江河通航，对江河两侧堤坝及河床结构不会带来破坏，施工不受季节限制，施工更具安全性和可靠性。施工过程中施工场地能够灵活调整，施工占地少，工程造价低，施工速度较快，而且管线穿越大型河流时，由于埋在较深的地层下，地层内部氧和其他腐蚀性物质较少，具有自然防腐和保温的作用，管线使用时间更长。

2自来水供水管道施工中水平定向钻进技术的应用

2.1施工准备

根据管线工程平面图。既有管线地下管网图和工程技术等资料，并对施工现场进行实地勘察，对既有管线检查井标记的位置进行记录，利用仪器和人工勘察相结合，准确确定既有管线的位置。根据收集的资料进行待敷设管线曲率设计出导向孔轨迹，并进行导向孔轨迹图绘制。

由于施工过程中需要利用泥浆来稳定钻孔土体、冷却润滑钻头及其他孔内钻具、清理钻屑等，因此在施工前需要做好施工泥浆配制。通过利用混合搅拌系统将水、膨润土和聚合物按照一定比例加入混合仓进行搅拌，泥浆的粘度需要根据施工场地具体地质情况而定。在具体泥浆配制时，为了确保泥浆具有较好的流变性和润滑性能，需要在配出的基浆基础上加入各种泥浆添加剂，具体有增粘剂、固壁剂和润滑剂。在选择钻机时，根据管材回拉力计算值的1.5-3倍来确定钻机回拉力，以此来对钻机型号进行确定，并在施工开始之前做好土壤评估工作，进一步确定钻进液和钻具。

2.2导向孔钻进

在导向孔钻进开始之前，需要开挖工作坑，设备进场并做好钻机锚固工作，通过对全系统进行联机调试，待这一切工作完成后开始导向孔钻进。在导向系统引导下，按照设计好的导向轨迹进行钻进，利用高压泥浆的射流作用与钻头的切削作用共同作用在地下形成孔壁。在具体钻进过程中，监视设备通过接收钻头内信号棒发出的信号，以此对钻头的深度、位置和角度等信息进行显示，并以此为依据及时对钻头方向进行调整。在具体导向孔钻进过程中，需要对钻进轨迹进行有效控制，从而为后续管道铺设施工打下良好的基础。

2.3扩孔

导向孔完成后，选择与土质类型相应的扩孔钻头，按配套扩孔钻头由小到大逐级回拉扩孔，在回拉扩孔时，泥浆泵会向孔壁提供足够的钻进泥浆液，在孔壁表面迅速形成一层护壁泥浆层，并将切削下的土屑带回到地面，经多次扩孔使终孔直径达到设计铺设生产管径的1.2～1.5倍。为避免蛮干造成钻头丢失孔内，加大泥浆量，松脱扭矩，转动钻头，放慢扩孔速度，问题基本解决。当钻头回扩到农地中段下方时，扭矩突然增加，钻机有较明显振动，据村民口中得知，钻头上方地段曾种有多棵大树，经分析确定钻头与原有的大树树根相遇造成卡钻，为此松脱扭矩，缓慢回扩，通过树根后又跟进重新回扩，将树根粉碎，以防铺管时有障碍。在近几年的扩孔施工中，由于地形地质复杂、技术、人为等原因，还造成坍孔、缩径、钻孔膨胀、泥浆漏失等施工事故，通过加强施工前测量精度、改变泥浆粘度和配方、加强孔内泥浆压力平衡、改善回扩程序等方法进行处理，得到了较好的效果。

2.4回拖管材

扩孔结束后，采用清孔器进行清孔。复查管材的质量及搬运过程中是否损伤，按管材连接要求进行检查连接是否符合规定，检验合格后方可进行拖管。将连接好的管材沿接收坑坡道安放好，依次连接接头、分动器、钻杆。回拖管道时，密切注意孔内情况，钻机操作手密切注意控制钻机的拉力和速度，确保回拖平衡。在回拖管材施工中，应尽量避免发生卡管、铺管受挤压变形、泥浆渗出等事故，若发生应该分析原因，采取相应的措施解决。导致泥浆渗出情况时，多是由于施工地段为沙质粉土层时，松散的地层给泥浆留出了通道，泥浆顺着通道则能够渗出地面。同时在扩孔时，铺管孔中残留了过多的泥屑，导致钻孔被阻塞，泥浆无法从孔口返出，在孔内形成高压而渗出地面。具体处理时宜采用钻机和挖掘机将管道拖回到接收工作坑内。利用清孔器重新进行清孔施工，增加泥浆浓度和粘度，在孔壁处形成泥皮阻漏，这样可以有效的防止泥浆发生漏失的情况。放慢回拖管道的速度，回拖速度保持均速，这样泥浆不会有过大压力产生，泥浆平衡和这不会被破坏。在回拖管材施工完成后，需要复核管道的高程轴线，检测管道变形情况，妥善处置废弃泥浆，并对地面进行恢复。

3结束语

由于水平定向钻进技术具有的优点，使该技术在供水管道穿越公路、广场、河流等多方面得到很好的应用。采用水平定向钻进技术对供水管道进行施工，从技术层面以及施工对城市环境的影响方面、施工经济层面都具有显著优势，在应用中施工技术不断得到完善，显现出良好的社会效益和经济效益，随着不断加快的城市建设步伐，供水管道建设量随之快速增加，水平定向钻进技术必将得到更广泛的应用。

参考文献

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