定向钻孔铺设HDPE管技术在市政管道工程中的应用 3页

第38卷2010年第3期广州建筑GUANGZHOUARCHITECTUREVo1．38No．3．2010定向钻孔铺设HDPE管技术在市政管道工程中的应用周志杨(广州建筑工程监理有限公司，广州510030)摘要：定向钻孔铺设HDPE管技术具有安全、免开挖、工期短、对环境影响小等优势。在不允许开挖地区市政管道建设中将得到更广泛的应用。关键词：定向钻孔；HDPE管；回拖；市政管道TheApplicationofDirectionalDrillingandInstallingHDPEPipelineinMunicipalPipelineEngineeringZHOUZhi-yang(GuangzhouConstructionEngineeringSupervisionCo．，Ltd．，Guangzhou510030)Abstract：Withtheadvantagesofsafety，non-excavation，shortconstructionperiodandlittleimpactontheenviron—ment，theapplicationofdirectionaldrillingandinstallingHDPEpipelinewillbemorewidelyappliedinthecon—stuctionofmunicipalpipelinewhereexcavationisnotallowed．Keywords：directionaldrilling；HDPEpipeline；pullback；municipalpipeline1前言2应用实例定向钻铺管技术最早出现在二十世纪七十年2．1工程概况代。是传统的公路打孔和油田定向钻井技术的结广州市九佛污水处理系统——棠埔路污水收合，可用于输送石油、天然气、石化产品、水、集管道工程W27～W59管段．长960m。采用污水等物质和电力、光缆各类管道的施工。近年DN400HDPE中空壁缠绕管．管道埋设于车行道来，随着人们环保意识的不断增强和城市建设标下，埋深4～6m，原设计采用明挖施工。准的不断提高，我国城镇对雨、污水管网进行了棠埔路车行道宽7m，是当地村民出行的唯一大量的改造和建设。由于市政管网普遍需要埋人道路，村内有一座混凝土搅拌站，大量重型运输城市各级道路下，采用传统的开槽埋管方法施工车辆必须经过该施工段。根据地质报告。该段地导致的社会问题、交通问题和环境污染问题已越下水丰富，管道埋设深度刚好位于砂性土层，如来越受人们的关注。特别是在人口密集、道路狭果采用明挖施工，极易产生管涌和流砂现象，即窄的城区，根本不具备开槽埋管的施工条件，极使采用钢板桩支护，仍难避免附近地面下沉，加大地影响了市政配套设施建设的进程。定向钻铺上大量重车通行，存在极大的安全隐患。如果采管技术具有安全、免开挖、工期短、对环境影响用顶管施工，由于顶管工作井要求的尺寸较大，小等特点。在市政管道工程上显示了其独特的工作井外剩余车道无法满足重型车辆的通行要求。优势。经过多方论证，决定变更为采用定向钻孔铺设HDPE管施工。\n周志杨：定向钻孔铺设I-IDPE管技术在市政管道工程中的应用372．2施工工艺流程浆压力，取60kN／m：；定向钻孔铺设HDPE管施工工艺流程：施工——回拖管段总长度(m)，取140m；准备一钻导向孔一多级扩孔回拖敷设管道_+管厂——管节外壁单位面积的平均摩擦阻力道外壁注浆及造斜段灌砂填充一检查井砌筑一验(kN／mz)，采用护壁泥浆润滑，取3kN／m。收。代入相关数据计算，求得总回拖阻力为2．3施工准备568kN。2．3．1管材准备定向钻机根据最大回拖力的1．5倍选择，即选(1)管材、管件内壁平整，管身无气泡、杂择额定拉力为850kN的钻机。质和裂缝，管口无破损或变形。2．3．4定向钻孑L轨迹设计(2)管材、管件内径、壁厚满足要求。定向钻孔轨迹包括两个部分，造斜段(图1中(3)管材环钢度、抗拉强度等物理力学性能AB、CD段)和铺设段(图1中BC段)。因为该满足设计要求，施工前按规范要求对材料取样送段管为重力流截污管，必须按设计流水标高埋设。检。检验合格。以下是本工程W27～W31管段的定向钻孑L轨迹设(4)管道回拖前预水压试验合格。计。其一次牵引总长为140m，其中W27管中埋2．3．2确定最大回拖长度深5m，W31管中埋深5．5m，流水坡度0．1％。根据本工程的地形、地质条件及以往的施工(1)造斜段距离：经验，取4个井段为一个施工段，最大回拖长度=、／(2R1-h)140m。式中：——修正后的管中埋深，W27处取2．3-3计算最大回拖力并选定施工机械5．055m，W31处取5．555m(由于DN400的扩孑L直定向钻最大回拖力应满足管材力学性能和设径为D550，考虑管道上浮，取修正值为一55mm)。备能力要求。总回拖阻力按下式计算：——，造斜段曲率半径，根据钻杆最小曲率P=PP半径和所敷设管的曲率半径取较大值，本工程取2p一"trDkR。12O叫(d为钻杆直径，取50mm)。广4代人数据求得W27端L=24．1m，W31端=P1='rrDoLf~25．2m。式中：P-总回拖阻力(kN)；(2)钻杆入射角0：一扩孔钻头迎面阻力(kN)；只——管外壁周围摩擦阻力(kN)；a=2arctanv面代人数据求得W27端a=23．7。。W31端O,-D——扩孔钻头外径(m)，取0．55m；24．8。。D——管节外径(111)，DN400管取0．42m；(3)根据上述数据绘出W27一W31定向钻孔——迎面土挤压力(kN／m)，因回拖前已。轨迹设计图(见图1)。完成扩孔。且采用护壁泥浆润滑，迎面仅承受泥己34．8‘]一目l＼＼}}竹￡／／／／j—一造斜段一Il管道敷设直线段l】造斜段二241m140m已5．己m—图1w27-W31定向钻孔轨迹设讦图\n38广州建筑GUANGZHOUARCHITECTURE2010年第3期2．3．5开挖工作坑将管道一次性拖入已形成的孔道内每段牵引需要挖掘1个人口工作坑和1个出为了避免在回拖过程中出现拉断管的情况．口工作坑。均采用机械挖掘，采用密扣钢板桩支管道在回拖前应作如下处理：护。(1)两端管头采用电热熔接头加固，并安装固人口工作坑是为了监测钻杆的钻进角度和旋定螺杆在管头增强部位。转扭动等工作状态而设的工作坑。在钻机前面6(2)顺管外沿用4根(I)6mm的钢筋紧抱管两lOm处挖掘。尺寸为1．5mx6m，挖深比造斜段钻端，管中央用1根(P8mm的钢筋拉住管两端，在孔轨迹深约0．5m。管外围每隔10m采用(b6mm的钢筋环形抱住外沿出口工作坑是为回拖时管道入洞而设的工作的4根钢筋，钢筋纵向与管头固定螺杆焊接。用坑，其尺寸和施工方法与人口工作坑相同。钢筋承受拖管的拉力，防止断管。为保证扩孔及管道进出洞口过程中的土体稳2．7管道外壁注浆及造斜段灌砂填充定，工作坑进出洞口周边采用注浆加固。管道外壁空隙采用水泥砂浆注浆填充。造斜2．3．6施工控制井段抽出泥浆后，用中粗砂灌水填充密实。为控制导向钻杆的敷设标高．在设计的检查2．8检查井砌筑井位置设置控制井。控制井采用人工挖孔护壁作管道拖拉就位后，清理控制井，在控制井内业法施工．开挖到检查井底标高并按检查井基础按施工图要求砌筑检查井并批荡，管道与检查井要求封底。接头处采用中介层法连接。检查井壁与控制井护为防止扩孔及管道进出洞口过程中漏水漏泥，壁之间的缝隙用石屑或中粗砂填充，用水冲实。控制井洞口设置能满足不同口径要求的密封止水2．9验收胶圈。管道完成后，进行管道内窥摄像(CCTV)检2．4钻导向孔测和闭水试验，均满足设计及验收规范要求。钻机根据设计的倾角固定后，控制钻杆的入射角度和钻头斜面的方向钻进，由于在钻头位置3总结安装有带信号发射功能的探测仪器，地面接收仪定向钻孑L铺设HDPE管技术在不允许开挖地器通过接收探测仪器发出的信号，获得钻头深度、区市政管道施工中具有明显的优势，逐渐成为解方位角、顶角及导向孔施工状态等参数，再根据决城区市政管道建设难题的最佳方案之一，将得所接收的数据调整钻头的角度，使钻头按照预先到更广泛的应用。设计的轨迹前进。在钻头通过控制井时，人工复核钻头的平面位置及高程，如有差异及时调整。参考文献钻头到达出口工作坑，完成钻孔工序。『11GB50268—2008给水排水管道工程施工及验收规范s】．北京：中国建筑工业出版社，2008．2．5多级扩孔f21CECS164：2004埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程完成导向孑L穿越之后，通过更换多级回扩钻『s】．北京：中国建筑工业出版社，2004．头进行回拖，完成多级扩孑L。第一次扩孔为13]DB113—102—2008水平定向钻进管线铺设工程技术规程200mm，第二次扩孔为400mm，如此类推，扩孔『s]．北京：中国建筑工业出版社，2008．到550mm。在扩孔过程中，及时连续地注入护壁泥浆，其作用是减小切土扭矩、护孔成型、携带钻屑和冷却钻头。2．6回拖敷设管道扩孔完成后，用电热熔法将HDPE管连接成所需长度．将管道两端封闭，一端与扩孔器相连，