談市政給排水工程的非開挖拉管施工技術

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談市政給排水工程的非開挖拉管施工技術

摘要: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
　　
　　某工業區的環境綜合整治項目涉及50多家企業,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的道路影響,廠區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,注意滿足企業正常生產的需要。
　　拉管施工區域調查的內容包括: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探測,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,管線設計既要考慮廠區的實際情況,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的不停鉆射流循環泥漿攪拌系統,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。鉆機的主要技術參數:發動機功率為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。回擴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,以利孔壁成型和穩定。針對廣東地區粉淤質土質的特點,實際操作時在泥漿混配系統中加入適量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。回拖應平穩、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

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