非开挖管道采用导向拖拉探察管位障碍物技术应用

◎ 杭州恒泰建设有限公司 汪幼云

1 工程概况

杭州市七格污水处理厂三期工程进厂主干管过和睦港顶管工程（Ⅳ标段）位于钱塘江北侧。顶管工作井位于园梦园小区东侧；顶管接收井位于和睦港西侧。自工作井到接收井的距离为364m，采用多曲线顶进，曲率半径为800和1000米，本工程顶管共有并排的两个顶程，并排管的中心距为5.3米，采用 “F”型钢承口钢筋混凝土管顶进，管内径Φ2200。管节之间采用楔形橡胶圈密封，利用多层胶合板作衬垫材料。顶管要穿越和睦港及和睦港东西两侧的箱涵，和睦港加上东西两侧箱涵宽度共计约80米。顶管覆土13.8～10.0米。

其顶管接收井（W1-1，15.8m×9.6m）位于和睦港西侧，深约16.3m，距七堡排涝泵站排涝箱涵20.2m，距最近的建筑（杨公村民居，已规划拆迁）12.2m，井位占据现状杨公村进出道路。顶管工作井（W1-2，15.8m×9.6m）位于在建的沿江大道北边，深约16.5m，周边地形较为开阔平坦，有利于顶管施工作业。

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Φ2200“F”型钢承口钢筋混凝土管为曲线顶管。

2 地质、地下水情况

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2.1 土层情况

本工程位于钱塘江老海塘位置，地质土层如下：

2.2 地下水

勘探揭示，拟建场地共存在两层地下水，分别为赋存在浅部粉砂性土层中的孔隙潜水与赋存在深部砂砾石层中的孔隙承压水。

2.3 孔隙潜水

场地内浅部地下水属孔隙型潜水类型，主要赋存在浅部①填土层及②、③ 粉土、粉砂层中，勘探期间在勘探孔内测得地下水位埋深为0.15～4.80m，绝对标高为2.25～6.92m，主要受大气降水及受区域性侧向径流补给，并与邻近钱塘江水力联系密切，在丰水期接受钱塘江水位补给，其它期间则以侧向径流方式向钱塘江排泄，并随季节性变化，年水位变幅约为1m。

场地地下水对混凝土无腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性。

2.4 孔隙承压水

场地内承压含水层主要赋存于深部古钱塘江堆积的⑾、⒁粉砂、粉细砂、含砾中粗砂及圆砾层中，根据区域水文地质资料，承压水头标高约为-3m，水头相对稳定。

因本工程地处钱塘江北岸潮涨地，地质情况比较复杂，虽然依据现有地质勘探资料，可了解到土质情况但在上术资料中未揭示顶管位置有无抛石或孤石，但根据上百年来到钱塘江的治理措施，和江道变迁情况，不排除有抛石、孤石、顶坝等可能。光靠地质勘探资料，还不足以保证顶管施工时不会碰到地下障碍物。因此，为了确保工程能顺利进行，我们在工程中采用导向拖拉牵引技术，在顶管施工前，把地下障碍物一一排除。

3 导向拖拉牵引探察技术的应用

3.1 拖拉牵引技术简介

拖拉牵引管技术最早使用在德国，在上个世纪90年代中国地质勘探研究所在德国考查学习期间掌握了这门施工技术，并引进了一套设备，随后在河北廊坊试制生产成功，通过在上海大规模试验运用后取得了成功，并在全国范围内推广。它的工作原理是利用土层钻杆钻掘手段，在不开挖地表的条件下进行地下管道铺设的一项新的施工技术。在本例中，我们将应用导向拖拉牵引技术对本工程顶管位置进行水平探测，以探明顶管顶进过程中可能遇到的障碍物，以确保顶管施工的顺利进行。

3.2 勘察主要目的

（1）了解掌握本地区的塘滩、驳岸、河道改造情况。

（2）采用￠150水平导向钻头沿顶管方向作水平探测。

（3）主要探明该顶管位置是否存在抛石、木桩、顶坝等障碍物，探测位置为接受井W1-1～W2-1段，管顶、管中、管底各布1道水平探孔，总有效长度约为364米。

导向牵引设备布置示意见下图。

（4）为实施顶管掌握第一手资料。

3.3 导向拖拉牵引的操作

（1）设备配置

根据要求，配置一台导向钻机CASE6060；CASE泥浆混配系统1套；DIGI－TRAK控向仪 1台；Mclau GHL In地下管线探测仪1台；

（2）施工工艺流程

施工前准备→测量放线→确定穿越路线→设备就位→导向钻孔

（3）钻孔曲线设计

根据检查井位置、土质、埋深、管径等合理确定导向牵引，确定一次牵引的长度。再根据曲线设计，设计导向孔要综合考虑工程要求、地层条件、钻杆的最小曲率半径、施工场地的条件、铺设深度及地下埋设物等多方面的因素，最后优化设计出最佳的钻孔曲线，计算出每根钻杆的钻进角度。

（4）工作坑

钻杆入土点的工作坑应选在超前于原顶管接收井或工作井前方按计算好的角度设置。

（5）钻机就位

检查钻机是否工作正常，钻机定位应准确、水平、稳固。

（6）钻液的配置

钻液的好与坏对于拉管施工的成败起到了极关键的作用。钻液具有冷却钻头、润滑钻具，更重要的是可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外，既为回拖管线提供足够的环形空间，又可减少回拖管线的重量和阻力。残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。

为改善泥浆性能，有时要加入适量化学处理剂。烧碱（或纯碱）可增粘、增静切力、调节PH值，投入烧碱量一般为膨润土量的2%。

（7）试钻

启动钻机，钻入l～2根钻杆，检查设备仪器是否运转良好，发现问题及时处理，试钻时还应检查泥浆混配系统是否渗漏。

（8）钻导向孔

根据测量的轴线，操作定向钻机水平钻进，路面上部采用DIGITRAK控向仪等导航设备控制钻头的方向，严格按设计曲线形成导向孔；开钻时采用轻压慢转，进人水平段采用轻压快转以保持钻具的导向性和稳定性，根据地层变化和钻进深度，适时调整钻进参数。

在入土坑内水平段可用垫撑对钻杆进行支撑，以减小钻杆自重影响水

平段水平度。导向孔完成后，对入土坑的入土口、接收坑出土口标高和方位进行复核，确保按设计曲线成孔。施工过程中，密切注意钻进过程中有无扭矩、钻压突变、泥浆漏失等异常情况，发现问题立即停止施工，待查明原因采取相应措施后施工。并做好记录。

通过本工程实践得出非开挖管道采用导向拖拉探察技术是成功的，假如：埋设管道在10米以内的采用无线导向探察即可，埋深超过10米的应采用有线导向探察更理想。

4 经济性和实用性

随着城市建设的发展会有更多的地下管线需要埋设，而且非开挖管道埋设也会不断增多，碰到地质条件较复杂和不同的地理位置探察的手段也可以是多元化。在没有探明的情况下，盲然进行顶进实施碰到障碍物后果就非常严重。轻者影响工期，重者工程报废。

导向拖拉探察技术通过在本工程中实践，认为效果非常好，探察结果更直接明了，在地面沿线钻孔探察分析地质情况的基础上再加上这导向拖拉探察排障才比较完美无缺，非开挖管道施工前对所在位置进行这一探察非常必要的，以撑握地下是否存在障碍物提供有力依据，能保障工程能否保质、保量、保安全、按时完成建设提供保障。

导向拖拉探察费用在70元/米左右，虽然前期探察有一定的费用，但是能够为工程实施起到的作用和价值就远比所付出的高得多了。通过比较值得我们去做。

5 结语

非开挖管道实施前采用导向拖拉探察这一技术应用，可用于地质地理条件较为复杂的地段与地质勘察相结合，使为工程所提供的地质勘探资料更有价值。