内拖法施工工艺在长江取水（穿越江堤）工程中的运用

沈桂平

一.工程概况

本工程为长春化工（江苏）有限公司长江取水工程的非开挖铺设部分，输送介质为江水，工程地点位于常熟，管道从长江大堤下13米处穿越，全长约为2*180m，2根管中心相矩5米。本次铺设管道类型为DN600钢管，工程工期为30天。由江苏省水利勘测设计院设计。原设计的方案是，在长江里滩涂内填筑牵引平台，硬化后将定向钻固定在平台上面，把长江大堤外面厂区内的管道向长江里牵引，最后拆除围堰和平台。我们把这种方法叫外拖法施工。

我们进场后，立即到海事航道部门办理相关施工许可手续，由于申请施工时间正值长江主汛期，航道海事部门不同意在长江内填筑临时平台，要保证在7月底顺利通水，必须改变施工工艺。根据多年的施工经验，，我大胆采用内拖法进行施工，尽管风险很大，但是只要安排得当，科学施工，掌握好退潮和牵引的时间，一个潮水间隙穿越大堤是可以实现的。

二、施工组织部署

2.1 施工工艺流程

根据入土点的位置，在厂区内选一块定向钻的场地，考虑到长距离单根180米的牵引，我们在定向钻的相反方向，安置了2只地锚，用直径32MM的钢丝绳将定向钻机牢牢的拉住，防止回拖时钻机发生位移。

按照下列工艺流程进行施工：

施工现场准备→测量放线定位→管道安装连接→钻机就位→泥浆配制→导向孔钻进→分级反扩成孔→管道回拖→钻机移位→验收撤场

2.2 管材焊接

本工程穿越管道采用DN600钢管，在江边找一快200米长，2米宽的场地，将每根12米的钢管组焊成180米长管，拍片和压水试验达到要求，排空水将管道两端焊上闷板后，利用每月2次的高潮位，推入长江中，浮运到牵引轴线的出土点外侧的延长线上，并且用缆绳进行固定。考虑到管道扩孔后，长江水会沿着管道外围向大堤内倒灌，我们在管道的末端，每10米中间加焊了一道止水环，一共加焊了3道，高度分别为5CM、10CM、15CM位置分别在155米、165米、175米处。当管道回拖后，止水环会将空隙处堵牢，防止江水倒灌。

2.3主要施工设备

A. 钻机

根据本工程的穿越距离长和穿越难度，我公司决定采用ZT360-500型钻机，该钻机质量可靠、自动化程度高、操作方便，特别适合大口径、中长距离管道穿越施工。ZT360-500型水平导向钻机具有215HP的强劲动力，最大回拖力50吨，最大扭矩16700牛米。实践证明该钻机质量可靠，工作效率较高。

B.控向系统

该钻机配备了美国"DCI"公司生产的无线控向系统，设备精度高、抗干扰能力强是安全施工的最大保障.在短距离（<500m）施工时采用无线控向设备，可大大提高施工效率

该钻机配套的为一套ST1000泥浆泵送系统和一套20m3泥浆搅拌站，两套系统组合使用具有搅拌迅速、排量大、效率高等特点，可以为多孔管道穿越施工提供促够的泥浆，确保施工顺利进行

三. 定向穿越施工

3.1测量 定位 场地准备

a. 按施工布置图及规范要求将钻机及附属配套设备锚固在预定位置。

钻机安装在设计钻进曲线的轴线线上，其偏差左右不超过3cm。钻机入土角为10%（60），钻机出土角为10%（60），设计入土点弧度半径R=800米。

b.泥浆配制

按地质情况确定配制方案（泥浆的粘度、添加剂的用量），施工用水从长江中抽取，其PH值每天监测两次确保配制出的泥浆符合施工要求。

该工程采用优质定向钻专用膨润土和CETCO公司生产泥浆添加剂，以提高造浆率和成孔质量。

c.钻机试钻

钻机安装后，进行试运转，检测各部位运行情况。

3.2钻孔导向

a. 工程导向孔两次钻孔，施工长度约为180m。要注意两次钻孔的间距。入土口的标高经过测量尽管高于长江的最高（当时）的最高水位，但是我们仍将入土口四周进行了围堰加高，防止江水倒灌。

b.分析测量数据（地面绝对高程、敷设相对标高）。

c.用ABP钻进软件给出导向孔设计曲线，参照该曲线精心施工。

d.施工前对导向仪器进行严格精度校准，并适当控制钻进速度，保证导向孔的光滑度。

e.由于每根钻杆方向改变量较小，为保证左右方向，在出入钻点之间每隔6m设一明显标记。每钻进一根钻杆，探测数据采集二次（每3m采集一次）。对探测点要做好标记，认真记录钻进过程中的扭矩、推力、泥浆流量、泥浆压力、角度改变量.

f.因本施工段为长江江堤区域，最深处是大堤下13米，严格按照设计施工，随时监控大堤情况。

3.3分级反扩成孔

導向孔完成后，根据土质情况采用分级反拉旋转扩孔，采用叁级扩孔，第一级采用φ480进行扩孔，第二级采用φ680，第三级采用φ880，然后用Φ880钻头反复清孔。在管道的出土口5-10米的位置，尽量减少来回扩孔的次数，防止江水倒流。

3.4管道回拖

回拖是最关键的，根据潮水情况，牵引头出土时，应该是潮水退到出土口的位置，要尽快把牵引接头和管道牵引钢板连接好，在潮水上涨到出土口位置前，把管道牵引完成，利用三道止水翼环把水堵住。潮水周期是4个小时，我们实际只用了2个半小时就将管道回拖到指定位置。

管道回拖时，仔细观察回拖力、扭矩的大小、泥浆流量、回拖速度等数值，发现异常，立即报告，确保回拖一次完成。回拖时要利用定位船将管道末端固定好，保持轴线的准确。

结束语

两根牵引管道工程只用了25天就全部完成，经过检测均达到设计要求，运行两年全部正常。

长江取水工程，大口径的90CM以上的常规施工方法是顶管和大开挖，它的缺点就是对长江大堤的破坏很大，处理不好，会出现漏水，冲刷，管涌、甚至威胁到大堤的安全，造价也大。还有是小口径的PE管穿越，一般口径都在40CM内，我们采用的内拖法施工，把直径为60CM长180米的钢管从长江里牵引到大堤内侧，据了解尚属首次。采用内拖法施工，不但确保了工期，也节约了施工成本，对大堤的影响很小。这对今后直径在80CM内的管道穿越大堤施工，提供了宝贵的经验。