淺談市政給排水工程非開挖拉管施工技術

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隨著我國城市化進程的加快,非開挖技術在我國得到迅猛發(fā)展。本文結合工程實例,對拉管工藝在重力排水管施工中的技術特點、注意事項進行了分析,為非開挖拉管技術在排水工程中的推廣應用提供參考。

  【關鍵詞】:管線工程;排水施工;鉆孔導向;非開挖;拉管技術;質量控制 

1.工程概況

  某工業(yè)區(qū)的環(huán)境綜合整治項目涉及50多家企業(yè),約2.8km長的生活污水、生產廢水管網及納入城市排水管網的部分支管管網改造。為了最大程度地減少對企業(yè)的道路影響,廠區(qū)內外的污水納管工程廣泛使用了非開挖拉管技術,取得了顯著的經濟效益和社會效益。 

2.前期調查

  項目實施前,通過全面的調查,掌握拉管施工區(qū)域地表和地下地質情況,合理設計管線走向和進出洞口位置,在滿足拉管施工控制需要的同時,注意滿足企業(yè)正常生產的需要。 拉管工區(qū)域調查的內容包括:一是地下管線的探查,主要是通過查閱原始資料和地下管線探測儀測,

力求避開和避免損害既有管線;二是地質勘察,主要對管線位置的地下暗浜、既往回填、地下設施以及土質情況進行調查;三是地表障礙物調查,地表面可滿足導航設備通過,具有實施控制的基本條件。

3.拉管施工技術要點 

3.1導向孔軌跡的設計

 導向孔是擴孔拉管的母線,也是最終形成的管線孔。與其它管線不同,重力管對于深度、坡度允許誤差均有較嚴格的要求,施工難度大。因此,對于正在生產的廠區(qū),管線設計既要考慮廠區(qū)的實際情況,又要滿足施工的基本條件,以確保管線鉆進時有較小的入土角度。根據綜合設計和實際需要,工作井區(qū)間一般按100～200m的間距設置。當管線較深時,為保證入土角度,入土工作坑設計見圖1。 

3.2

回拉力的計算及定向鉆機的選擇定向鉆根據穿越長度實際需要的回拉力進行選型,回拉力的計算參考2007年福建省工程建設標準《水平定向鉆進管線鋪設工程技術規(guī)程》,具體公式如下: F拉=πLf [D2γ泥/4 - dδ1 (D -δ1)]+K粘πDL 

式中:F拉——計算的拉力,kN;L ——穿越長度,m;f——摩擦系數,f=0.1～0.3;  D——生產管直徑,m;γ泥——泥漿密度,kg/m3;δ1——生產管壁厚,m;K粘——粘滯系數,K粘= 0.01～0.03。

 本項目采用國產DDW—350鋪管鉆機、馬克3導向儀。另配功率為45kW的不停鉆射流循環(huán)泥漿攪拌系統(tǒng),可快速制備鉆進用泥漿;操縱臺全功能數字儀表顯示,具有獨立的液壓錨樁系統(tǒng)。鉆機的主要技術參數:發(fā)動機功率為200kW,最大推力/拉力為380kN,最大回轉扭矩為18kN.m,輸出軸轉速為0～110r/min,泥漿系統(tǒng)功率為45kW,泥漿泵流量為320L/min,泥漿泵壓力為10Mpa,角度為8°～20°。

3.3管材的選用

  根據設計文件,管材選用HDPE管,該管具有如下特點:①高韌性,抗拉能力強,抗刮痕能力好;②采用熱熔對接一體化連接,密封可靠,連接強度高于本身強度,適于拖拉;③可撓性能好,管道走向容易按照施工軌道進行改變;④快速裂紋傳遞抵抗能力好。 

3.4泥漿的配制

  采用聚合物加強性泥漿,由優(yōu)質膨潤土泥漿加少量聚合物制成。該配方中膨潤土和聚合

物添加量約占泥漿質量的2%。擴孔拖拉中采用同樣比例的泥漿,造壁性能良好,潤滑和降低扭矩的效果明顯,未發(fā)生塌陷等情況。

3.5導向孔的施工

 根據測量定位的軸線,操作定向鉆機水平鉆進,路面上部采用控向儀等導航設備控制鉆頭的方向和深度,嚴格按設計軸線形成一條直徑約為100mm的圓孔通道,孔道中心線即為所需鋪設管道的中心線。開鉆時采用輕壓慢轉,進人平直段采用輕壓快轉以保持鉆具的導向性和穩(wěn)定性。根據地層變化和鉆進深度,適時調整鉆進參數。施工過程中,密切注意鉆進過程中有無扭矩、鉆壓突變、泥漿漏失等異常情況,發(fā)現問題立即停止施工,待查明原因并采取相應措

施后再施工。導向孔完成后,對工作坑入土口、接收坑出土口的標高和方位進行復核,確保按設計軸線成孔。 

3.6擴孔

 導向孔完成后,卸下起始桿和導向鉆頭,換回擴鉆頭進行回擴?；財U過程中始終保持合適

的泥漿量,對泥漿各性能參數進行不定期檢測,以調整泥漿性能指標。根據地層的實際特點,

合理控制回擴鉆進速度,以利排渣。擴孔分3～5次完成,最后一次回擴需采用相應的擠擴式鉆頭,若回拖力和回擴扭矩較大,則需多回擴一次,以利孔壁成型和穩(wěn)定。針對廣東地區(qū)粉淤質土質的特點,實際操作時在泥漿混配系統(tǒng)中加入適量TERRA等稀釋粉,該粉具有固化洞壁、潤滑鉆桿、塑管等作用并能起到防止管材變形等功能。在鉆進回擴過程中,應及時做好施工原始記錄,發(fā)現鉆進時間、軸線角度、扭矩、頂拉力等異常情況,應立即停止施工,待查明原因并采取相應措施后再施工。

3.7回拖管材

  HDPE管的管材連接要嚴格按電熱熔施工要求施焊,回拖前應檢查電熱熔焊接質量,待焊接自然冷卻、檢查合格后方能進行拖管。在回拖管道過程中,密切注意孔內情況,鉆機操作手

應密切注意鉆機回拖力、扭矩的變化?；赝蠎椒€(wěn)、順利,嚴禁蠻拖。管材要一次性拖入已

成形的孔洞中,中途盡量避免停頓,以減小回拖的阻力。

4.拉管工藝的控制分析 

4.1管線軌跡的設計

  與其它管線不同,排水管道的重力流特征決定了其必須控制較小的坡度和標高誤差,這對拉管的成孔控制提出了更高要求。為了保證引導精度,主要采取了以下措施:一是在管線設計時,充分考慮引導實施的可行性;二是適當設置工作坑,確保入土角度和標高;三是增加測定頻率,精確換算管位深度,每0.5m測定一次;四是盡量減少測定干擾,盡量選擇在生產間隙、車輛較少的時間進行施工。采取以上措施后,納管工程約10km的拉管段,

標高偏差基本上控制在50mm以內,滿足了排水工藝要求。

4.2成孔質量的控制

重力流排水管成孔的主要特征是有一定坡度的直線段、較小的誤差以及不設曲線段,這是與其它管線的根本不同,也是施工難點所在。為了達到這一要求,主要采取了以下措施:

一是開挖相當的入出土工作井,以設計坡度或較小的入出土角度控制出入土點;

二是在無法做到圖1所示的工作坑時,必須對出入口附近的少量管段進行二次排管并接順至檢查井,確保有效段管線的順直及一定的坡度。

4.3沉降預防

施工中遇到的另一個問題是防沉降。由于回擴頭的質量、大小不同,加之不良土質的影響

,在水管的外邊產生間隙是必然的,這種間隙在管徑較大、埋深較淺的管段容易發(fā)生沉降,主要需要防止、控制的地方是穿越主要道路下的管段。在拉管施工中,2m以下的較小管段基本上沒有出現明顯的下降,較淺的局部地方在一至兩月以后有輕微下沉。為了杜絕在穿越道路時有下沉情況的發(fā)生,工程中主要采取的措施有:一是分多次完成擴管,這樣可以盡可能消除土體受撓動后的變形;二是選擇適于管徑的刀頭,盡量減小空隙;三是采取補救措施,對確定

必須杜絕但有可能發(fā)生下沉的管段隨管注漿。在這樣的管段回拖管材時,外側附帶25～30mm

的塑料注漿管,在完成拉管后封堵好井端管外縫隙,用注漿機注滿水泥漿。這一措施對于短距離的管段簡單可行,可有效杜絕路面下沉問題。

5.結語

 非開挖作為一種新型的地下管線建設方法,最近幾年在我國得到迅猛發(fā)展,隨著我國城市化進程的加快非開挖鋪管技術越來越受到人們的青睞。目前,在國際上非開挖技術的推進已經成為衡量一個國家地下管線施工科技含量高低的重要標志之一。發(fā)達國家非開挖技術的施

工量有的已高達40%。筆者通過在某工業(yè)區(qū)環(huán)境綜合整治項目污水納管工程中的成功應用,并取得了良好的經濟、社會效益,它對于大規(guī)模推廣該項技術在重力排水管施工中的應用具有較強的借鑒意義。