水平定向钻穿越技术在平顶山市城市集中供热管网扩建一期工程中的应用

曹晓通

【摘要】本文结合实际工程对水平定向钻技术在热力工程中施工工艺流程、施工方法做了详细的讲解，并就热力管道穿越城市主要道路施工技术开挖路面、混凝土顶管施工、水平定向穿越施工的成本做了对比，对类似工程有很大借鉴意义。

【关键词】设计方案；工艺流程；施工方法；造价分析对比

1、工程概况

平顶山市城市集中供热管网扩建一期工程（水平穿越建设路）概况：起点自湛河与乌江河交汇处，沿河堤自南向北转而自西向东沿湛北路路中心线偏南4米敷设至中央花园东路，沿中央花园东路现道路中心线偏西0.8m敷设至建设路北侧，单管长度为900米。管道材质为：聚氨酯预制直埋保温管；设计管径为：河堤及湛北路段管径为DN1000变径后变为DN900；全部管道敷设方式为无补偿电预热直埋敷设；过建设路采用定向钻穿越施工，采用冲击式钻孔机钻孔。此次定向钻穿越长度单根为150米。两根长度共计300米，土质为砂砾土，定向钻穿越深度为6.30米，工期30天。

2.设计方案

原设计方案为钢筋混凝土顶管施工，但顶管施工与现场实际不符，没有充足的场地；考虑路面大开挖，又不符合市政府对道路开挖的要求；与中国市政工程华北设计研究总院充分沟通，考虑用定向钻穿越的施工工艺，本工艺是公司在热力工程施工中首次采用，属于新技术应用，施工难度和技术要求都比较高。

3、施工方法

地下管线探测→进场→导向→回扩→回拖→管口处理→退场

3.1地下管线探测。

结合设计图纸和现场探测了解到已有管道分布主要是沿建设路纵向分布，本工程为横向穿越，这就必然与已有管道有一个交汇点，要想不损坏已有管道，需考虑定向钻穿越深度，建设路南、北侧共计分布八条管道。路南侧五条，路北侧三条，路南燃气直径300mm，深度2.2m；污水管径1000mm深度2.6m；自来水1000mm深度1.8m；慢车道污水直径1000mm深度3.0m；通信1.8m（深南北走向不做考虑）路北慢车道污水1000mm，管底高度为据路面4.5m；长途光缆1.8m深；国防光缆2.0m深。因为我们管道口径为1054mm考虑到扩孔为1300mm，综合路面安全，管道安全距离及各方面考虑，定向钻孔中心距离路面高度为6.3m。

3.2导向

①测量放线：根据钻机中心线与入土点、出土点成一条直线的原则，按施工布置图和穿越轴线将钻机及附属配套设备安放在预定位置，确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。

②开挖工作坑：工作坑开挖尺寸为长5m宽为5m深为7m。工作坑开挖必须符合设计图纸的要求。

③机具就位：钻机进场后，检查机具的运作情况，及时记录。机具摆放应距工作井1m以上，防止机具震动造成土塌方，钻机就位必须在穿越曲线的同一方向上。钻机就位后进行系统连接、试运转，保证设备正常工作，各系统运转正常后试转，各种参数正常后按次序钻进。

3.3回扩

导向孔完成后，必须扩大至适合成品管敷设的直径，一般情况下，扩孔器是在钻机对面的钻头出土处连接在钻杆上，再回拉进入导向孔，随着擴孔器的回扩，要在其后不断的加接钻杆。根据导向孔与适合成品管铺设的直径差异大小和地层情况，扩孔可一次或多次进行。根据本工程的敷设管径，采用分级扩孔方式进行管孔修整。我们准备分十二次逐步把孔扩到1500mm，这十二次为400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm、1000mm、1100mm、1200mm、1300mm我们把孔做到1300mm是为了和我们管材口径1054mm有一定的间隙，从而保护保温层和焊口。1300mm成孔我们还要用棉被缠绕扩孔器。从而减少对管材的压力，和管口的阻力，进行回托顶时要求回拖力在8KN以下方可成孔，准备托管回扩时泥浆的配备必须根据土质的实际情况进行，使孔洞形成良好的通道，保证施工质量。

3.4回拖

回扩孔径达到设计要求，且拉力、扭矩降到安全范围之内时便可回拖，回拖时要摆顺各条管的顺序并做好标记，一般回拖时会溢出大量泥浆，要做好泥浆排放的准备工作，准备好足够的泥浆清运车辆，用泥浆泵抽取多余的泥浆，及时把多余泥浆外运。除此之外要注意以下几点：

1、在进行回拖前，为了保护管道保温层，应在工作管热熔接口前进方向加设防护套缠绕保护层，防止损坏热熔套，确保托管质量。

2、根据现场情况配备吊车4台，焊工5人，保证回拖当天焊接品质和速度防止，防止管材脱节抱死，确保焊接管材是一条直线。

3、回拖时单根管口焊接用材料：14mm厚钢板，1.5米长，卷成直径900mm的圆筒焊接到管道上，10mm厚钢板做成一个直径为400mm的圆，焊接到缩口处。然后用直径100mm的圆钢2根，每根1米长，直径120mm的圆钢2根，每根1米长，50mm厚钢板，宽度400mm，长度为1.5米长做成拉环。另外一根回拖时安装同上，材料用原有的材料割掉后再安装到另外一根上进行回拖。

3.5管口处理

拖完管两边管口顺序摆正后用塞口塞牢管口，外套尼龙袋用铁丝扎牢，预防泥浆倒灌管内。

3.6退场

工作坑、排污坑及拖管巷道所挖出的土方根据社区要求不能堆积到现场全部外运至10公里以外指定弃土场，回填时再运输到施工现场回填。

备注： 本工程投入机械设备

主要施工机械设备表

序号 设备名称 规 格 单位 数 量 备注

1 水平导向机 南地龙DDL260T 台 1

2 管线探测仪 宁波金地700 套 1

3 导向探测仪 宁波金地600 套 1

4 对讲话机 部 2

5 叉车 辆 1

6 翻斗车 8T 辆 1

7 柴油发电机 台 1

8 泥浆泵抽水泵 台 按实际工程量配备

9 灭火器 干粉 瓶 按实际工程量配备

4. 对道路开挖修复、顶管与水平定向穿越的造价对比分析

本工程需穿越平顶山市城市主干道建设路，原设计方案大开挖施工，结合现场实际情况及市政府相关规定，开挖此段建设路无法实现，经多方面考虑，此段采用定向穿越施工，穿越长度为单根150m，双根共计300m。

4.1 道路大开挖施工造价分析

4.1.1 计算原则：按2008年版《河南省建设工程量清单综合单价》及配套费用标准计算的建安费，

4.1.2主要工作内容：整体开挖、拆除路面、恢复路面、挖方、运方、填砂、回填土方进行计算，

4.1.3 工程造价：每米价格4194元。

4.2 混凝土顶管施工造价分析

4.2.1计算原则：按2008年版《河南省建设工程量清单综合单价》及配套费用标准计算的建安费，

4.2.2主要工作内容：混凝土管顶进、混凝土管顶管平口管接口、工作坑支撑设备安拆、顶进后座及坑内平台安拆、顶进触变泥浆减阻、钢筋砼后座（C20-40（32.5水泥）现浇碎石砼）、管道内壁注浆、泥水切削机械及附属设施安拆

4.2.3工程造价：每米价格4315元。

4.3定向穿越施工造价分析

4.3.1计算原则：参照石油天然气行业定额进行计算。

4.3.2主要工作内容：钻导向孔、预扩孔、管线回拖、计取钻具安拆及定额取费。

4.3.3工程造价：每米价格3582元。

综上所述：在城市热力工程施工过程中，穿越城市主要道路时，根据市政府要求，新修道路5年内不得开挖，造成施工难度增加，但采用新工艺进行施工，不仅在施工中可行，缩短工期，减少协调难度，更重要的是，通过对不同施工方法的对比，发现整体工程造价有明显降低，在以后的工作中新的工艺及技术的应用是热力工程施工过程的重要方向。

参考文献

[1]《水平定向钻进管线铺设技术规程》中原石油勘探局工程建设总公司管道穿越工程处发布