段雪昌
云南省铁路集团有限公司 云南 昆明 650000
摘 要：随着我国经济持续稳定地增长，城市化进程的进一步加快，我国地下管线的需求量也在逐年增加。加之现代文明意识和环保意识的逐渐加强，开挖路面进行地下管线施工导至的社会问题、交通问题和环境污染问题已越来越受到人们的关注，城市限制开挖施工的法规将陆续出台。非开挖技术地下管线施工具有不污染环境，不影响交通，施工周期短，综合成本低等优点，在地下管线施工中获得广泛应用。
本文以阜南县乡镇政府驻地生活污水处理PPP项目使用拖拉管非开挖定向钻，进行了认真分析和总结，提高了管道连接质量和具有显著的经济效益和社会效益。
关键词：管网连接；拖拉管非开挖定向钻进；施工技术
1 工程概况
某污水处理PPP 项目。包含23个乡镇，各乡镇污水处理厂近期总规模约为 3.045 万m3/d， 远期总规模约为5.99 万 m3/d。污水处理厂总建筑面积约31130.26平方，新建污水管道约 200458m，污水检查井φ1000 的总数为 10357 个。新建雨水管道约128985m，圆形雨水检查井为 4715 个，矩形雨水检查井为 1018 个。地形分为岗地、坡地、湾地3类，呈现“大平小不平”的地貌特征。地处北亚热带北侧、暖温带南缘，具有暖温带向北亚热带交接的过渡带气候特征，属暖温带半湿润季风气候。降水集中且变异性大，旱涝灾害频繁，年平均气温15℃。
2 拖拉管非开挖定向钻进施工特点
拖拉管非开挖定向钻进技术是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施，可广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等柔性管线铺设施工中，适用于沙土、粘土等地况，适应于软土到硬岩多种土壤条件，不适宜地下水位较高及卵石地层，我国大部分非硬岩地区都可施工，应用前景广阔。工作环境温度为-15℃～+45℃。拖拉管设备一般适用于管径φ300～φ1200mm的钢管、PE管，最大铺管长度可达1500m。
拖拉管定向钻穿越施工具有不会阻碍交通，不会破坏绿地，植被，不会影响商店，医院，学校和居民的正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通，环境，周边建筑物基础的破坏和不良影响，社会效益与经济效益显著。现代化的穿越设备的穿越精度高，易于调整敷设方向和埋深，管线弧形敷设距离长，完全可以满足设计要求埋深，并且可以使管线绕过地下的障碍物。城市管网埋深一般达到三米以下，穿越河流时，一般埋深在河床下 9—18米，所以采用水平定向钻机穿越，对周围环境没有影响，不破坏地貌和环境，适应环保的各项要求。采用拖拉管定向钻机穿越施工时，没有水上、水下作业，不影响江河通航，不损坏江河两侧堤坝及河床结构，施工不受季节限制，具有施工周期短人员少、成功率高施工安全可靠等特点。与其它施工方法比较，进出场地速度快，施工场地可以灵活调整，尤其在城市施工时可以充分显示出其优越性，并且施工占地少工程造价低，施工速度快。管道连接也在地面上进行，接头直观明了，单段管道连接合格后一次拉管铺成，提高了管道连接质量。不污染环境，不影响交通，对地层地面破坏小，成本低，工期短，社会效益与经济效益显著。
3 工艺原理
拖拉管非开挖定向钻进技术是指通过定向钻头的高压泥浆射流冲蚀破碎旋转切削成孔的，以斜面钻头来控制钻孔方向。通过钻机调整钻进参数，来控制钻头按设计轨迹钻进。用分动器将要敷设的管线与回扩头进行连接，在钻杆旋转回拉牵引下，将管线回拖入已成型的轨迹孔洞，完成管线铺设的技术。
4 装置设计及控制要点
（1）施工准备
a.导向孔曲线设计
b.地质勘察
c.勘察内容:原有地下管线及设施的直径和埋深，原有电缆线路走向，穿越地层的土质类型、含水量、透水性。
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（2）材料准备
PE100级给水管：DN600、DN400规格；对接扣件：与Φ48×2.8mm钢管相适应；可调顶托：Φ36mm；直角扣件：与Φ48钢管相适应；木板垫板：50×100mm；脚手板：50×200mm木板；钢丝：直径4mm；对拉螺栓：Φ14；三级钢：Φ12-Φ16；钢管：1.2-4。
（3）施工测量
a.根据业主提供的导线图、水准点、依据设计图中管线平、立面位置，采用GPS进行测量放线。
b.管线测量时，测定出管线轴线及施工作业影响带边界线，每间隔10m测量放样一个轴线点，设置标志桩，并标注在设计图纸上，各桩应注明里程、地面高层、管底高层和埋深。
c.测量过程中应做好各项测量记录，包括放样记录、控制桩测量（复测）记录。
（4）基坑开挖
a.开坑前要认真调查了解地下地上障碍物，以便开挖工作坑时采取妥善加固措施。
b.每段牵引需要挖掘2个工作坑，即入口工作坑和出口工作坑，均采用机械挖掘，1：0.5自然放坡支护。
（5）钻液的配置
钻液好坏对于拖拉管施工的成败起了极关键的作用，本工程的钻液配合比确定为：膨胀土20％，转液宝1％，水75％，2％膨胀土重量的烧碱。
（6）设备就位
钻孔机安装在工作井旁边，管道轴线可根据设计图纸及现场条件进行桩位放线确定，钻杆中心与管道轴线应一致。确定拉管机方位后，固定好钻孔机。根据现场测得的井位置深度以及钻孔机位置，确定钻杆造斜度，入土角应不超过15°。
（7）导向钻进
钻机运到现场后须先锚固稳定，并根据预先设计的钻机倾斜角进行调整，依靠钻机动力将锚杆打入土中，使得后支承和前底座锚与底层固结稳定。
钻进操作时钻杆的上、下接头应对正边缓慢给进动力边慢转上扣不得拧得过紧。不允许使用弯曲和有伤的钻杆。钻进速度不宜过快,应根据地层条件合理调定给进力。造斜顶进时,每次顶进尺度控制在0.5 m左右为好,曲线要缓。钻杆内不得进脏物,以免堵塞钻头喷嘴。当机油压力报警指示灯亮时说明油压不正常,要进行检查。当机油堵塞报警指示灯亮时要更换机油滤芯。改变水泵排量时先摘开离合器,不得带速换档。在水泵较长时间不工作的情况下应将其变速箱挂空档 ,然后合上离合器,以保护分离轴承。按规范开动钻机后不要马上用全负荷钻进,而应先进行试运转 ,待确定各部分运转正常后方可开始钻进。
（8）扩孔
卸下钻头 ,在钻杆尾端连接回扩头 ,开动钻机旋转 、回 拉扩头进行扩孔 。钻杆回拉扩孔过程中 ,需通过钻杆注入膨润土浆 ,以减少摩擦 ,降低回转扭矩和回拉阻力 ,同时膨润土浆还有固壁 、防止孔洞塌方和冷却钻头的作用 。
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（9）清孔
在回扩钻孔时，在钻头尾部配装拉链（杆），钻孔回扩到达工作坑时，卸下扩孔钻头，在拉链（杆）一端换装拉泥盘，进行拉泥成孔工作。当地层土质较硬，以粘质土为主时，应先采用环形盘较窄的拉泥盘拖拉，使拽拉阻力变小拉泥盘拉出顺利后，再换上环形盘较宽的拉泥盘拖拉钻孔。
（10）回拖拉管敷设管道
用现场制作的“PE管封套”将管头密封，然后在管头后端接上回扩头，管后接上分动器进行接管，将管子回接到工作井后，卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆，堵上封堵头。施工时，拉管机操作人员要根据设备数据均匀平稳的牵引管道，切不可生拉硬拽。
(11)管道焊接
管道接口质量的好坏直接影响到拉管施工的成功进行，因此要电熔连接机具与电熔管件正确连通，连接时，通电加热的电压和时间符合电熔连接机具与电熔管件的规定。电熔连接冷却时，不得移动连接件，不得在连接件上施加任何外力。电熔承插连接管材连接端应切割垂直，清洁干净连接面，表面插入深度范围刮去表面氧化层。连接前，检查连接件，使其与管材在同一轴线上。干管连接部位下端应采用支架，并固定吻合。管道连接时，施工现场允许条件下，可在沟槽上进行焊接。焊接完毕后，检查观测孔内物料是否顶起，焊缝处是否有物料挤出，合格的焊口无冒（着）火，过早停机等现象，电熔件的观察孔有物料顶出。
5 总结
使用非开挖定向钻技术改变了设计中存在的探不明、探不清、施工中设计较大变更、预估不足等问题。同时，利用非开挖定向钻技术运用研究技术可有效减少原有设计、施工中大量的人工投入成本及时间成本。
现代非开挖地下管线施工技术,是近年来发展起来的一项高新技术,是钻探工程 技术结合工程物探、计算机技术、岩土工程技术及新材料等技术的一项重要延伸。非开挖技术在国外已广泛使用,在国内也逐渐普及。与其它技术相比,非开挖技术起步较晚。但是在最近 20多年中,非开挖技术无论在理论上,还是在施工工艺方面,都有了突飞猛进的发展。非开挖技术是极为重要的一种铺设管道的工程手段,不污染环境，不影响交通，施工周期短，综合成本低等优点，在地下管线施工中获得广泛应用。
参考文献：
[1]水平定向钻进管线铺设工程技术规范（试行）[S].中国非开挖协会.2001
[2]中国地下管线探测技术规程[S].中国人民共和国行业标准. CJJ 61-94
[3]城市工程地下管线综合规划规范[S].中华人民共和国国家标准.GB 50289-98