中国建筑第二工程局有限公司华东公司 上海 200120
摘要:现如今,伴随着我国经济的不断发展,市政基础设施建设也日益繁忙,在市政基础设施施工中,定向钻进施工在市政基础设施建设中的应用中发挥着不可替代的作用。基于此,本文就定向钻进施工在市政基础设施建设中的应用进行简要探讨。
关键词:定向钻进;市政基础设施;应用;
1 定向钻进施工概述
1.1 特点
对于定向钻进的特点可以简单概述为:第一,这项工艺可以节约投资成本,此外,还可以不断地减少工序,从而加快施工进度。第二,在业界,定向钻又称拉管,主要工序依次为导向 copy- 扩孔 - 注浆 - 回拖布管。该单一施工技术适用于对要求不高的管道。顶管技术主要涉及的工序为:顶进 - 出土 - 下管 - 顶进。该单一施工技术适用对要求较高的管道。第三,相对于单个技术工艺而言,这项工艺技术正是由于减少了类似连头的工作,从而可以高效地、良好地保障质量,以至于确保安全。
1.2 工艺原理
对于定向钻进工艺原理可以简单概述为:当顶管项目这项工作在完成后,再进行接收坑的开挖项目,通常首先是套顶管以及做一些处理,如按照设计路线,钻导向孔、扩孔,将管线拉入钻孔,完成铺管作业。通常情况下,参考管线以及地质情况,须进行多级扩孔在回拖管线。在顶管穿越的顶管操作坑这一位置处,将其改造为定向钻的发送沟,进行回拖作业。最后,处理相关部位,确保穿越工程的顺利完成。
2 定向施工技术的施工流程以及操作要点
2.1 施工流程控制
井施工→钻孔定向轨迹设计→管道轴线测量放样→挖出入土坑、钻机定位→试钻→泥浆制备、控向钻导向孔→多级扩孔→回拉管材(前期一定要进行管材连接加固的检查和固定工作)→注浆填充→现场清理→撤场。
2.2 定向施工技术的操作要点
第一;牵引井和控制井。定向施工技术需要针对不同的地区地质条件,加以具体化。定向施工技术的进程范围一般在15~1800m,在这段施工距离中,控制井设置在中间位置,牵引井设置于两端尽头处。为了确保符合实际要求,在设置牵引井和控制井时需要注意先后顺序,先设置控制井,再设置牵引井,并确保井距不超过100m。设立之后进行密封工作,以保证整个管道满足设计及标准要求,并与当地区域的市政基础建设相契合。
第二;钻孔定向轨迹设计。管道孔的轨道设计是基于管道截面的最佳驱动曲线设计,根据管道的坡度和高度来进行。管道钻孔的设计需要满足施工建设中的设计要求,考虑倾斜直线段和挖掘点曲线段的相对应的设计长度,并严格把握水平穿越段的各点高度。
第三;管道轴线测量放样。根据市政基础建设的设计图纸定位牵引井和控制井两者的位置,并通过水准仪对牵引井和控制井进行精准高效的控制。由于在定向钻孔施工过程中,需要使用在有效期限内且具有合格证书的高程、雷达探测仪等专业性仪器,这就对技术人员提出了更高的要求,需要其具有较强的专业技术水平。这些专业技术人才需要经过统一培训,确保熟练掌握仪器的使用方法,在施工过程中能够应对各种突发状况,以保证工程的顺利建设。
第四;钻机定位。钻头必须安装在线路延伸的起点中心,然后调整机架使钻头对准钻孔中心位置。所使用的机架应根据钻机的倾斜指示装置进行调整,其倾斜度应与设计中规定的入土角相对应。除此之外,在施工之前,还需使用雷达探测器或计算措施再一次进行复核检查,以确保施工过程顺利、安全。在安装钻井设备时,脚螺栓必须满足设备后部支撑的要求。
另外,根据设施建设的土质软硬程度以及含水量程度,所选用的锚杆也有所不同,因此在建设过程中钻机定位时需要选用的机械以及零件根据具体情况来选择。
第五;试钻以及导向孔钻进。在钻机启动之后,必须先进行不少于15min 的试运转,通过试运转确认各部位都没有问题,能够保证正常工作后方可进行导向孔钻进。为稳定入井点位置,首根杆需要采用轻压慢转的方式入土钻进,达到设计钻入角后方可开始钻进。导向孔钻进时,以钻杆的直线段的距离作为造斜段的检测控制点在设置时的确定间距,同时还需要在导向孔钻进时根据现场的实际操作进行一对一的细致记录,然后根据记录绘制出建设时所需要的剖面图。在钻进过程中,应根据设计图以及施工区域的地质情况及时调整并确定符合施工进程的推进力,防止钻杆过弯影响施工最后导致整个市政基础设施的不完善。
第六;控向钻导向孔施工。根据设计的路径将钻机固定在地上,调整钻机的入射角,使其与轨道设计角对准;然后根据设计期间钻孔过程的导向装置,密切跟踪返浆回井的情况,记录钻探过程的地质条件,以提供可靠的开扩孔洞记录。钻井期间,钻导向孔施工的每个钻杆之间角变化的范围必须严格控制,曲率偏差不应超过设计标准,以确保导向孔的高质量。
第七;成孔与泥浆护壁。导向工程施工结束后,设计成孔的直径时需要依据两方面的条件,一是施工区域的土质,二是需要依据铺设的管道口径的大小进行合理设计。一般情况下,开口直径与建设所需的铺设管道直径之间的差别为 10cm(保留5cm的管道的外壁距离),确定采用多级扩孔的级数,并根据其质量选择不同类型的钻头和泥浆制剂。一般情况下,土壤层含有更多的黏性成分的土壤,可直接用于从清水以及扩张孔和刮水钻头中提取天然浆料,如果砂层含有较高的砂含量,泥浆必须用特殊制剂选择和处理,使其达到相应的使用标准,以获得高标准的黏度和较低的水分损失率,同时抑制地质土壤的分散和保持孔壁的稳定性。
第八;回拉管材。由于其特殊的工艺和回拖力的要求,铺设管道时对于管材的质量有着极高的标准,导管壁厚要求由环刚度和 L 型拉伸涂层管等技术指标确定,所以为了确保管材的质量合乎使用标准,不同口径管材生产的标准都由国家确定。定向钻技术在使用过程中一般选用HDPE实壁管或钢管。HDPE实壁管具有良好的化学稳定性、耐老化以及较好的耐环境应力开裂的性能,因而在建设过程中适应范围极广并且连接度较好,能够帮助延长整个工程的寿命。钢管也可以由质量较好、符合对应标准的钢板通过焊接成圆筒来使用,或者使用成品的有缝或无缝钢管产品。但是不管最终所选的管材是实壁管还是钢管,都必须确保所选管材的壁厚与铺设过程中的深度以及回拖力密切相关。
第九;拖管。在正式开始实施回拖管之前,必须进行详细的检查,检查内容包括管道的焊接是否一致、管头是否固定以及分离器是否连接,检查合格后才可以安装并铺设相应的管道。在整个回拖管道的过程中,技术人员必须仔细观察机械仪器的变化,特别是扭矩(通常为5~8MPa)和回拖力的变化,查看其是否在建设标准范围之内。在整个回拖过程中,必须控制好速度,且回拖力要适当,不可过强,以免损坏管道。
结束语
综上所述,在市政基础工程中,定向钻进施工技术的应用减少了在施工过程中的环境噪声污染,减少了城市粉尘污染,同时也降低了对城市交通的影响,是一种相对无污染的施工技术;定向钻进施工技术所选用的HDPE实壁管管材与传统混凝土管管材相比,其产生的污染更少,很大程度上保护了城市环境,十分有利于城市环境美化工程和城市交通建设规划工作的开展。对城市经济发展起到相对积极的促进作用。
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