浅谈水平定向钻施工工艺在给水管道工程中的应用

胡晓　钟希林

摘 要 水平定向钻施工工艺是目前使用较为普遍的管道非开挖式施工工艺，其具备众多优点，包括：避免影响地面建筑物、不影响路面交通、施工及后期维护费用较低、对管道的安全稳定性高等。本文结合安徽省马鞍山市某给水管道工程项目，浅谈其工艺在给水管道工程中的应用。

关键词 水平定向钻 管道非开挖 给水管道工程 工程项目

1项目简介

本工程项目位于安徽省马鞍山市乌江镇区，拟建给水管道需穿越现状河流一条。拟建给水管道管径为DN500，入钻点地面标高：7.56m，出钻点地面标高：6.89m，设计管道内底标高：-12.44m。入钻点、出钻点水平间距642.11m，本次管材采用508mm钢管。

2水平定向钻工作原理及其施工设备

2.1 工作原理

水平定向钻施工，即HDD施工（Horizontal Directional Drilling），又称为拖拉管施工。其施工工艺在近年来得到迅速发展，现如今已广泛应用于市政管道施工领域。与传统的管道明挖和顶管施工工艺相比较，它具有缩短施工周期、施工精确度高、投资较省等众多优点。

水平定向钻施工工艺通常按以下三个步骤操作。

（1）钻取导向孔。根据已设计好的走向轨迹及方向，选定钻孔设备坐标，安装钻机设备（包括泥沙处理系统及其他辅助系统等），导向孔需考虑穿越地段地质勘察情况、根据预先设定好的穿越轨迹，计算其曲率半径。

（2）逐级扩孔

待导向孔钻成之后，取下钻进及导向装置，安装扩孔设备准备扩孔，扩孔设备安装先后顺序分别是：钻杆+扩孔器+钻杆，为预防扩孔过程中发生岩层坍塌，需严格控制泥浆的压力、黏度及其流量。

本次工程设计管径为508mm，拟定扩孔孔径为设计管径的1.5倍。分4次逐级扩孔：分别为400mm、550mm、630mm、800mm。最大孔径即800mm。

（3）拖管入孔

为预防管道回拖过程中防腐层不被破坏，应在套管每隔大约30m左右停放一台挖掘机或吊车，吊带≥10t，为管道提供一个稳定的支撑点。拖管施工应连续不间断进行，除不可抗因素除外，禁止在拖管过程中暂停施工。

2.2 主要设备

水平定向钻施工工艺采用的设备及主要仪器见下表：

3钻进轨迹

本项目水平定向钻钻进轨迹包括：如钻孔、造斜段、水平段和出钻孔。导向轨迹穿越河流、现状鱼塘，其中河宽约为73m，河坝约为68m，鱼塘约122m，出钻点位于一处稻田地，如钻前场施工占地面积为50m€？0m，出钻后场占地面积为40m€？0m，如钻角8€埃鲎杲？€啊？

4施工工艺

4.1工作坑与钻孔安装

在入钻角场地预先开挖一个长、宽、高为2m€？m€？m的如钻坑。钻孔设备应保证以下条件：

（1）设备钻孔中心应与管道中心线延长线一致。

（2）钻孔角度应与设计角度一致。

4.2导向孔

（1）根据设计施工图纸和相关地质勘查资料现场勘察，选定入钻点和出钻点。

（2）摸清地面、地下情况，保障测量过程中没有磁場干扰。

（3）复核入钻点和出钻点的水平距离和高差，复算设计入钻角度与出钻角度是否合理。

（4）实时监测实际钻孔轨迹是否与设计轨迹相符。

4.3逐级扩孔

分4次逐级扩孔：分别为400mm、550mm、630mm、800mm。扩孔期间应保证内部有足够的泥浆。

4.4回拖管道

（1）管线回拖前对钻机、钻具及泥浆配套系统等设备进行全面检查及维护保养，确保钻机及其动力系统性能良好。

（2）在最后一次回扩时，采取扩孔器直径比穿越管道直径大1.5倍的方式进行连接后扩孔，扩孔之后采用扩孔器-分动器-管道连接的方式进行回拖，这样就能保证在回扩过程中钻机的大部分动力应用在了拉力上，从而避免了采用切割刀造成的动力分散，确保回拖的成功。

（3）管线回拖时连接顺序：动力头—动力头保护短节—钻杆—扩孔器—旋转接头—U型环—拖拉头—管线

5结论与建议

（1）水平定向钻施工工艺是近年来普及率越来越高的一种管道非明挖施工工艺，具有明显的优点，在未来的工程中也将得到大量的运用与推广。

（2）与传统穿越障碍物的工艺，如管桥工艺、顶管工艺等相比较，每延米施工费用大大降低，节省投资。

（3）钻孔施工设备退场后应对现场进行地貌恢复工作。

（4）施工现场泥浆应经过污染测试，并对其进行相应的处理，方法包括：现场处理、运到垃圾场进行集中处理、挖坑填埋等。

参考文献

[1] 苏向军.污水管道定向钻孔拖拉法施工技术[J].中国市政工程，2008.

[2] 中国非开挖技术协会.定向钻进管线穿越铺设技术规范[S].2002.

[3] 刘军.非开挖水平定向钻进铺管施工技术及i工程应用研究[D]，西安：西安建筑科技大学，2014.