谈非开挖定向钻进拉管施工技术

黄磊

【摘 要】目前，我国社会经济市场发展速度较快，与此同时，也促进了建筑企业的良好发展，随着人们生活水平的提高，对于建筑工程的建设也有了更高的要求。本文主要分析了工程建设中非开挖定向钻进拉管施工技术，从而能够为建筑工程的顺利实以及企业发展奠定良好的基础。

【关键词】市场经济；建筑工程；非开挖定向钻进拉管施工技术

引言

随着我国城市化进程的加快，市政工程的建设数量也逐渐增多，人们对工程建设的质量有了更高的要求，且由于市政工程的施工质量影响着整个城市的发展进程，是决定市政工程建设的重要因素。然而，在进行市政工程施工的过程中，有很对管线施工，如果要对其直接进行开挖，则会造成严重的后果，不仅影响了城市的交通，还会对城市的美观造成一定程度上的影响。

1、非开挖拉管施工技术概述及其发展

随着我国经济持续稳定地增长，城市化进程的进一步加快，我国的地下管线的需求量也在逐年增加。加之人们对环境保护意识的增强顶管技术将在我国地下管线的施工中起到越来越重要的地位和作用。非开挖技术的发展必将向规模化、规范化、国际化的方向发展。在我国经济高速增长的支持下，非开挖拉管施工技术的发展将面临前所未有的机遇，在加快引进国外先进技术的基本上，努力消化创新，加强研发和人才培养，其前景是非常乐观的。纵观国内外顶管技术的发展，发展方向将是多元化和多样化。

非开挖是指通过导向、定向钻进等手段在地表极小部分开挖的情况下，敷设、更换和修复各种地下管线的施工新技术，对地表干扰小，因此具有较高的社会经济效果。非开挖技术是指利用各种岩土钻掘设备和技术手段，在地表不开挖沟槽的条件下，铺设、更换或修复地下管道、电缆、电线等公用设施不影响任何交通和设施运行，做到最小限度地扰民碍市。在生活中非开挖拉管施工技术也会时常见到，比如对自来水管道防腐的时候使用的水浆喷射衬层就是采用这一技术原理，也是该施工技术的其中一种。并且该施工技术随着科学技术水平的提高以及城市化建设的不断深入，被广范应用在城市地下管道、电缆和线路等施工和维修工程中。但是很多人都认为非开挖拉管施工技术是一种在施工中不用开挖就能实现线路、电缆等施工和维修，其实不然，该技术只是将开挖的范围降低到最小，进而让其施工影响也降低最小，在此基础上也能让市政工程顺利进行而已。

2、非开挖定向钻进拉管施工技术分析

2.1前期调查

在工程施工之前，还应当根据设计图纸对周围环境、土质情况进行全面调查充分掌握施工区域的地表和地下情况合理、科学的设计出拉管进出口位置在满足工程施工质量和技术要求的前提下，以企业正常生产为目标进行施工从而达到提高工程施工质量的目的。在非开挖拉管施工调查工作中主要的调查内容包含了地下管线的勘察、地质条件勘察以及地标障碍物归纳等做好这些勘察工作对于整个工程施工进度、施工质量以及施工效率有着至关重要的意义。

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5m～10m处开挖一个工作坑，在末端井开挖一个10～20m长的拖管坑，入射角度控制在0度～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开挖起始工作坑、接收工作坑和钻进液储备坑、泥浆回收坑

起始工作坑和接收工作坑，应根据地形、施工场地大小、管线材质、管线种类、管径大小、管线埋设深度和地质条件设置，应满足钻孔和拉管的要求，保证施工安全。工作坑位置应满足导向距离的要求，须设在被铺设管线的中心线上。在钻进液调制箱旁设置钻进液储备坑。回收泥浆坑设置在便于回收泥浆的位置上，宜在定向钻进设备钻杆导轨一侧和泥浆回收坑之间挖引沟以便回收泥浆。钻进液储备坑和回收泥浆坑底及周边用塑料布围护，以保证钻进液的纯度和浓度，避免钻进液水分流失。

2.5钻进液配制

钻进液由水、膨润土和适量处理剂组成。膨润土通常采用一级钠基膨胀土。钻进液处理剂又称为钻进液添加剂，如降烧碱（或纯碱）、失水剂、固壁剂、粘土分散剂等。钻进液的pH值、密度、粘度等性能参数应根据不同的地质条件、孔径、鉆孔长度、钻进工艺、孔内情况等因素调整和控制。实际施工过程中，泥浆的性能参数随地层不同而随之变化，需选用不同的添加剂随时调整。钻进液主要有以下五方面的作用：（1）稳定孔壁，建立并维持钻孔的完整性。（2）利用钻进液的悬浮性和流动性，将悬浮钻头产生的钻屑带走，防止钻屑沉淀并堵塞钻杆和钻头。（3）降低管壁和孔壁之间的摩擦系数，从而降低钻进时所需的扭矩和回拉力。（4）冷却钻头。（5）软化底层，易于钻进。

2.6钻进导向孔

当铺设小直径（D≤250mm）、长度较短（L≤180m）的管线时，干式钻进靠冲击挤压成孔，不排土；湿式钻进以高压水射流切割土层，有时辅以顶驱式冲击动力头以破碎大块卵石和硬土层。当要钻进斜孔时，根据所钻孔的角度调整斜面钻头的空间位置，停止回转，只提供给进力，由于斜面受到来自周围地层的反作用力从而实现钻孔方向的改变。

2.7扩孔

导向孔完成后，卸下起始杆和导向钻头，换回扩钻头进行回扩。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。扩孔分3～5次完成，最后一次回扩需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。针对上海地区粉淤质土质的特点，实际操作时在泥浆混配系统中加入适量TERRA等稀释粉，该粉具有固化洞壁、润滑钻杆、塑管等作用并能起到防止管材变形等功能。在钻进回扩过程中，应及时做好施工原始记录，发现钻进时间、轴线角度、扭矩、顶拉力等异常情况，应立即停止施工，待查明原因并采取相应措施后再施工。为减少拉管时管壁与孔壁之间的摩擦力，减小拉管阻力同时保证管道能顺利进入孔洞。扩孔最终孔径一般控制在1.3～1.5倍管道管径。

2.8拉管工艺的控制分析

（1）管线轨迹的设计。与其它管线不同，排水管道的重力流特征决定了其必须控制较小的坡度和标高误差，这对拉管的成孔控制提出了更高要求。为了保证引导精度主要采取了以下措施：一是在管线设计时充分考虑引导实施的可行性；二是适当设置工作坑确保入土角度和标高；三是增加测定频率精确换算管位深度，每0.5m测定一次；四是尽量减少测定干扰，尽量選择在生产间隙、车辆较少的时间进行施工。（2）成孔质量的控制。重力流排水管成孔的主要特征是有一定坡度的直线段、较小的误差以及不设曲线段这是与其它管线的根本不同也是施工难点所在。为了达到这一要求主要采取了以下措施：一是开挖相当的入出土工作并，以设计坡度或较小的入出土角度控制出入土点；二是在无法做到工作坑时必须对出入口附近的少量管段进行二次排管并接顺至检查并确保有效段管线的顺直及一定的坡度。

结束语

在非开挖技术的施工中，不但能够减少工程的开挖因素，更是保证了工程工作的正常进行，降低了施工成本和施工费用，而且能够解决过去传统因素在施工中不能够满足的施工重点和施工模式。在修复旧管道及安装难度高的工程时，在环型管网完成后，如需要更新旧有的煤气管道时，能够发挥出其相应的优势，而且被逐步的代替了过去土建工程施工中的各个方式，还体现了施工技术的高速发展和科技现代化。

参考文献：

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