浅谈非开挖定向钻进技术施工

陈国杰

(山西临汾市政工程集团有限责任公司，山西临汾041000)

随着我国城镇建设的高速推进，我国城市管网建设及旧城区管网改造工程大幅度增加，非开挖技术作为一种绿色建筑技术，能有效的实现“四节一环保”(节能、节地、节水、节材和环境保护)，缩短工期，降低工程成本。如临汾市政务中心煤气管道迁移工程采用非开挖钻进技术拖拉管就是成功一例。该工程管线全长845m，其中横穿滨河东路和临汾货运枢纽站，拖拉管管径DN500，受地面建筑物和道路不可间断通行影响，无法正常开挖施工，故将设计变更为非开挖定向钻进，非开挖长435m，分两段施工。

1 非开挖定向钻进技术简介

非开挖定向钻进技术又称拖拉管施工，是在不开挖土壤的条件下，采用非开挖钻机根据预先设计的铺管路线，驱动装有楔形钻头的钻杆从地面钻入，钻进过程采用探测仪导向，然后，卸下钻头换装适当尺寸的回程扩孔器，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径，并将需要铺装的管线同时返程拖回钻孔入口处完成管道敷设的施工方法。水平导向钻进法根据土质条件的不同一次钻进的距离可达100～600m不等，能够铺装管线的最大直径可达1m。适用于铺装PVC管、PE管、HDPE管、钢管、电缆、光缆等各种不同材质的工程管线。目前，这种方法已广泛用于通讯、电力、化工、燃气、石油、给排水以及交通、市政等不同行业和部门的地下管线安装工程。

2 拖拉管施工

2.1 施工准备

(1)在进行非开挖定向钻进施工前，首先要通过全面的调查，掌握拖拉管施工区域地表和地下地质情况，合理设计管线走向和进出洞口位置，在满足拖拉管施工控制需要的同时，选择铺设管道的材质、穿越深度，设计出钻孔的最佳线路。该工程采用SL－33T型非开挖钻机，管材采用DN500三PE防腐螺旋钢管。

(2)根据现场勘察情况，编制详细的施工方案，明确技术和安全措施，报建设、监理单位审批后实施。

2.2 布设测量监测点

采用全站仪布设钻进轨迹，严格控制穿越段各点标高。一般作业标高控制以每根钻杆为一个控制点，按设计管道坡度计算出钻进轴线上轨迹标高并标注在原位，以便在钻进时及时反馈信息，指导钻进施工技术参数的调整。

2.3 导向孔钻进施工

(1)开挖工作坑及拖管坑。根据设计的地下管线位置，开设长1.5m宽0.5m的样洞确定管位。在距离工作井5～10m处开挖一个工作坑，在末端井开挖一个50m长的拖管坑，入射角度控制在0～18度之间。

(2)工作坑内安放导向钻具。检查测量仪器，探头电池电源是否充足，绝缘性能是否良好。

(3)将探头装入探头盒内，测试接收机和同步显示器，检查转动探头盒。将探头盒与钻头接好并连接在钻杆上，开机输送钻进液，检查钻头喷嘴。

(4)钻杆放入导向钻机，就位，使钻杆在设计轴线上。逐节钻进，直至将钻杆钻入拖管坑。钻进过程中用无线手持式测量仪跟踪监测，严格控制钻头轨迹，沿设计轴线前进，如偏差大于规定要求立即调整。

(5)钻杆线性与速度控制。施工中保持钻杆线性并控制钻进速度，根据地层变化和钻进深度，适时调整钻进参数。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，待查明原因并采取相应措施后再施工。

(6)导向孔完成后，对工作坑入土口、接收坑出土口的标高和方位进行复核，确保按设计轴线成孔。

2.4 扩孔

(1)导向孔成型后，取下导向钻头，接上反扩钻头、分动器，即可进行回拖扩孔。

(2)回扩过程中始终保持合适的泥浆量，对泥浆各性能参数进行不定期检测，以调整泥浆性能指标。根据地层的实际特点，合理控制回扩钻进速度，以利排渣。

(3)在拖管坑一端的钻杆上，依次按设计方案装上不同规格的扩孔器，利用导向钻机回拉钻杆进行扩孔，直至将土孔扩大至设计孔径。根据该工程工艺设计要求，扩孔一共进行了6次，分别为φ280、φ380、φ480、φ580、φ680、φ780，最后一次回扩采用相应的挤扩式钻头，若回拖力和回扩扭矩较大，则需多回扩一次，以利孔壁成型和稳定。

2.5 拖管控制

(1)将加工好的锥形接头焊接在钢管前端与钻杆、分动器连接牢固，利用导向钻机回拉拖管。

(2)为加快拖管进度，将钢管焊接48m长，并对每个焊口进行X射线探伤。

(3)由于局部地段有建筑垃圾，为保护钢管的PE保护层不被划伤，设计在钢管外再刷7mm厚的玻璃钢。

(4)为防止拖管在空洞滞留时间过长，施工过程采取24小时不间断作业，接口焊接和防腐时间不得超2小时。

3 拖拉管施工的优缺点

3.1 拖拉管施工的优点

(1)采用非开挖技术，地上功能可正常使用。穿过铁路、公路可不阻断交通;穿过河流可保证河流通畅、不阻断通航、有利于排洪等。

(2)环保型施工。由于采用非开挖施工技术，减少了大量工程土的堆放，有利于环境保护。减少了地面开挖、恢复造成的浪费。

(3)缩短工期，节约工程成本。采用非开挖钻孔技术，施工速度快，地上工程保护好，极大地节约了建设成本。

(4)节省劳力，安全可靠。与明挖开槽埋管相比较，明显减少了劳动力。避免了深基坑施工容易造成的安全隐患。

3.2 拖拉管施工的缺点

(1)水平定向钻拖拉管施工是一项新的生产工艺技术，目前我国尚无统一的技术标准和施工验收规范。

(2)拖拉施工结束，产品管与回扩孔之间的空隙处理，不能像开槽埋管的施工方法回填密实。对于横穿道路的管线部位，孔内泥浆固结后，道路可能出现微量下沉。

(3)由于非开挖法施工铺设的管道高程近似倒置曲线，雨污水及管道内淤积污物清洗不便。

(4)当施工现场有干扰时，如无线电发射台、输电线路、变压器等将影响手持式跟踪仪的测量精度。

(5)当地质勘察不准时，会遇到障碍物出现钻进困难或塌空情况。

(6)当地下管网了解不详细或无管网资料时会破坏原有管网，造成事故和损失。

4 结语

本工程采用非开挖技术拖拉管施工，经对导向孔钻进、回扩、回拉、测量、检验等指标控制，顺利地横穿两条道路、货运站和近10m高的土山，保证了地面交通通畅及货运站正常营业，缩短了工期，节约了投资，达到了预期的建设目标。