供水工程鉆管道鋪設(shè)施工工藝探究

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【摘要】在供水工程施工建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)遇到穿越障礙物或既有建筑的情況，如果采用傳統(tǒng)的明挖作業(yè)方式，不僅工程量巨大，而且施工效率低、質(zhì)量控制難度較大。對(duì)此，可以采用水平定向鉆施工技術(shù)對(duì)供水管道進(jìn)行鋪設(shè)，以保證施工效果。論文從水平定向鉆施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)出發(fā)，結(jié)合具體工程案例，對(duì)水平定向鉆管道鋪設(shè)施工工藝在供水工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，希望能為類似工程的施工建設(shè)提供參考或借鑒。

【關(guān)鍵詞】供水工程；水平定向鉆；管道鋪設(shè)；工藝技術(shù)

1引言

水資源在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用，對(duì)于社會(huì)生產(chǎn)以及人們的日常生活影響巨大。新的發(fā)展環(huán)境下，伴隨著城市化進(jìn)程的加快以及人們生活水平的提高，供水工程的數(shù)量不斷增加，對(duì)于施工工藝技術(shù)的先進(jìn)性提出了更高的要求。如何才能在保證供水工程施工質(zhì)量和施工安全的前提下降低施工成本，提高施工效率，是供水工程施工企業(yè)需要解決的一個(gè)核心問題。

2水平定向鉆技術(shù)概述

水平定向鉆技術(shù)可以在不對(duì)地表進(jìn)行開挖的情況下，完成各類地下公用設(shè)施的鋪設(shè)作業(yè)，適用于沙土、黏土等地況，具有施工速度快、精度高、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，在供水、煤氣、電力、通信以及石油天然氣管道鋪設(shè)中有廣泛的應(yīng)用。水平定向鉆技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在幾個(gè)方面：（1）定向鉆穿越施工不會(huì)對(duì)交通產(chǎn)生阻礙，也不會(huì)破壞綠地和植被，不會(huì)對(duì)周邊居民的日常生產(chǎn)生活產(chǎn)生影響，具備環(huán)境友好的特性；（2）在水平定向鉆施工技術(shù)應(yīng)用過程中，采用的設(shè)備精度較高，可以十分方便地對(duì)管道的敷設(shè)方向和埋深進(jìn)行調(diào)整，而且較長(zhǎng)的管線弧形敷設(shè)距離能夠很好地滿足設(shè)計(jì)與施工要求，如果是市政工程項(xiàng)目，還能準(zhǔn)確繞開地下構(gòu)筑物；（3）市政管網(wǎng)的埋深通常會(huì)達(dá)到3m以上，如果需要穿越河流，埋深甚至?xí)_(dá)到9~18m，借助水平定向鉆施工技術(shù)，可以使其施工更加簡(jiǎn)單，而且不會(huì)對(duì)地形地貌產(chǎn)生破壞，能夠很好地迎合環(huán)保要求；（4）在利用水平定向鉆技術(shù)進(jìn)行穿越施工的過程中，不存在水上或水下作業(yè)，不會(huì)影響船舶的正常通行，也不會(huì)對(duì)河床結(jié)構(gòu)和堤壩產(chǎn)生破壞，具有施工周期短、施工安全可靠的優(yōu)點(diǎn)；（5）對(duì)比其他施工方法，水平定向鉆施工的進(jìn)場(chǎng)速度更快，施工場(chǎng)地可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活調(diào)整，在市政工程施工中，有著極強(qiáng)的優(yōu)越性，而且具有成本低、施工效率高的優(yōu)勢(shì)[1]。

3供水工程水平定向鉆管道鋪設(shè)施工工藝

3.1工程概況

東鄉(xiāng)縣布楞溝山旱地林果產(chǎn)業(yè)示范園供水工程由東鄉(xiāng)縣潤東水務(wù)生態(tài)投資有限公司負(fù)責(zé)實(shí)施，項(xiàng)目總投資2.95億元，管線涉及鎖南鎮(zhèn)、沿嶺鄉(xiāng)、汪集鎮(zhèn)、大樹鄉(xiāng)、高山鄉(xiāng)、達(dá)板鎮(zhèn)6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，輸水管線沿山脊敷設(shè)。工程分兩期實(shí)施，一期工程投資1.46億元，主要建設(shè)輸水管線25.8km、蓄水池6座、閥井54座，配套鎮(zhèn)墩等附屬建筑物；二期工程投資1.49億元，主要建設(shè)高位蓄水池8座、閥井40座、分水口13座，沿布楞溝南北兩側(cè)面山布置2066.67hm2綠化灌溉配水干管68.1km，計(jì)劃種植11.33km2生態(tài)林和9.33km2經(jīng)濟(jì)林。由于布楞溝山旱地林果產(chǎn)業(yè)示范園供水工程（一期）管線大部分沿公路布設(shè)，其開挖施工難度較大，干擾因素眾多，經(jīng)過方案論證，決定使用水平定向鉆機(jī)進(jìn)行管道鋪設(shè)施工。將施工過程分為2個(gè)階段：第一階段是按照設(shè)計(jì)曲線盡可能準(zhǔn)確地鉆一個(gè)導(dǎo)向孔；第二階段是將導(dǎo)向孔進(jìn)行擴(kuò)孔，并將產(chǎn)品管線（鋼管）沿著擴(kuò)大了的導(dǎo)向孔回拖到導(dǎo)向孔中，完成管線穿越工作[2]。

3.2施工準(zhǔn)備

在正式施工前，必須切實(shí)做好施工準(zhǔn)備工作，以確保供水工程施工作業(yè)的順利展開。具體來講：（1）應(yīng)做好施工現(xiàn)場(chǎng)的勘察工作，明確水文地質(zhì)條件和地形地貌，確定好管道走向?？辈旖Y(jié)果顯示，一期工程管線勘測(cè)結(jié)果顯示，地層中有新近系砂巖夾砂質(zhì)泥巖，中厚層狀，產(chǎn)狀近水平，成巖差，易風(fēng)化，屬軟巖。此地層中，敷設(shè)DN711mm鋼管長(zhǎng)約400m，DN610mm鋼管長(zhǎng)約690m，DN323.9mm鋼管長(zhǎng)約380m，DN273mm鋼管長(zhǎng)約145m，DN219mm鋼管長(zhǎng)約445m；其余均為濕陷性黃土。（2）應(yīng)做好測(cè)量放線工作，確保鉆機(jī)中心線、入土點(diǎn)以及出土點(diǎn)能夠處于同一條直線上，嚴(yán)格依照施工圖以及穿越軸線，將鉆機(jī)及附屬配套設(shè)備安放在預(yù)定位置。（3）應(yīng)確定好施工材料的規(guī)格，在一期工程中，鋼管的長(zhǎng)度和質(zhì)量見表1。

3.3工作坑開挖

工作坑的開挖應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形條件進(jìn)行，將工作井開挖尺寸控制在1m×1m×1m～2.5m×2m×1.5m，將發(fā)送溝的開挖范圍設(shè)定為3~15m長(zhǎng)的帶有一定坡度的溝槽。在工作坑開挖的過程中，應(yīng)做好現(xiàn)場(chǎng)管理工作，切實(shí)保障施工質(zhì)量。

3.4機(jī)具就位

在鉆機(jī)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，需要安排專業(yè)技術(shù)人員來對(duì)鉆機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查和記錄，發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)進(jìn)行處理，避免出現(xiàn)鉆機(jī)帶病作業(yè)的情況。鉆機(jī)檢查無誤后，需要設(shè)置在合適的位置，確保其與工作井的距離在1m以上，否則，鉆機(jī)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動(dòng)可能會(huì)造成塌方問題。鉆機(jī)就位后，必須位于穿越曲線相同方向上，同時(shí)，由技術(shù)人員開展系統(tǒng)連接和試運(yùn)行工作，確認(rèn)所有系統(tǒng)運(yùn)行正常，參數(shù)不存在異常后，可以依照相應(yīng)的次序進(jìn)行鉆進(jìn)施工[3]。

3.5泥漿制備

對(duì)于非開挖工程，泥漿是非常重要的材料，能夠起到保護(hù)孔壁、排除鉆屑、保持地層壓力平衡的作用，也可以對(duì)硬質(zhì)巖土進(jìn)行軟化，對(duì)鉆具以及孔壁進(jìn)行潤滑。在泥漿制備過程中，可以就地取水，設(shè)置專用的集水罐車，通過沉淀的方式使水質(zhì)達(dá)到泥漿用水要求。為了確保泥漿的性能，使膨潤土有足夠的水化時(shí)間，在用量不能改變的情況下，可以采取增加泥漿儲(chǔ)存數(shù)量的方式來解決這個(gè)問題。為了維持孔壁的穩(wěn)定性，提高泥漿攜帶能力，通常會(huì)通過加入泥漿添加劑的方式來改善泥漿的流變特性，工程中采用的泥漿添加劑有：磺化瀝青（降濾失）、水解聚丙烯酰胺（提黏、護(hù)壁）防塌降濾失劑、CMC（羧甲基纖維素）和潤滑劑。

3.6鉆孔導(dǎo)向

應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察情況，做好相應(yīng)的鉆孔導(dǎo)向工作，選擇恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)向板，啟動(dòng)泥漿泵后，對(duì)照入土點(diǎn)的位置鉆進(jìn)，鉆頭會(huì)在導(dǎo)向板的推動(dòng)下持續(xù)深入，1根鉆桿鉆完后，需要對(duì)鉆頭的實(shí)際位置進(jìn)行測(cè)量，及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)方向。這樣，才能真正保障導(dǎo)向孔曲線的施工效果。待鉆頭于出土點(diǎn)位置出土后，導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)才算完成。

3.7預(yù)擴(kuò)孔

若工程施工中使用的是大型鉆機(jī)，同時(shí)，管道的管徑較大，則需要做好相應(yīng)的預(yù)擴(kuò)孔工作，預(yù)擴(kuò)孔的直徑和測(cè)試需要結(jié)合鉆機(jī)型號(hào)和地質(zhì)情況確定。在對(duì)導(dǎo)向孔進(jìn)行鉆進(jìn)的過程中，可以使用不同的鉆頭導(dǎo)向板，配合不同直徑的擴(kuò)孔器進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)，依照準(zhǔn)250mm→準(zhǔn)300mm→準(zhǔn)400mm→準(zhǔn)600mm→準(zhǔn)800mm→準(zhǔn)900mm的順序進(jìn)行擴(kuò)孔，確保最終的成孔尺寸為管材直徑+200mm。擴(kuò)孔完成后，必須對(duì)管孔進(jìn)行必要的修整，以免在后續(xù)管道鋪設(shè)時(shí)出現(xiàn)崩塌等問題[4]。

3.8管線回拖

在經(jīng)過預(yù)擴(kuò)孔處理，確認(rèn)管孔能夠達(dá)到管線回拖敷設(shè)要求后，可以依次連接好鉆桿、擴(kuò)孔器、回拖旋轉(zhuǎn)活節(jié)以及已經(jīng)被安裝好的管線，從出土點(diǎn)位置緩慢地將管線回拖到入土點(diǎn)。在對(duì)管線進(jìn)行回拖的過程中，必須確保管線與擴(kuò)孔工具可靠連接，利用鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)后退，在擴(kuò)孔的同時(shí)進(jìn)行管線回拖作業(yè)，在這個(gè)過程中管線本身并不會(huì)旋轉(zhuǎn)。經(jīng)過擴(kuò)孔后的管控內(nèi)充滿了泥漿，因此，管線實(shí)際上是懸浮在泥漿中，受泥漿潤滑作用的影響，管線回拖的阻力較小，而且其外部防腐層也可以得到很好的保護(hù)，在經(jīng)過多次預(yù)擴(kuò)孔的情況下，最終管孔的直徑超過了管道，回拖并不存在阻礙。需要注意的是，管線回拖過程中，必須將地形條件的影響考慮在內(nèi)，控制好最大拖管距離，一期工程中這個(gè)距離為600m?；赝线^程中，需要分段進(jìn)行碰口焊接以及碰口焊縫的無損檢測(cè)工作，確認(rèn)合格后，還需要對(duì)焊縫進(jìn)行防腐處理，然后才能進(jìn)行拖管[5]。

4結(jié)語

在供水工程施工中，水平定向鉆管道鋪設(shè)施工工藝的應(yīng)用能夠促進(jìn)施工效率和施工質(zhì)量的提高，也可以有效減少工程施工對(duì)周邊環(huán)境的影響，具備良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。在實(shí)踐中，需要充分考慮施工區(qū)域的地質(zhì)水文狀況，選擇恰當(dāng)?shù)氖┕ぴO(shè)備，將水平定向鉆進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)最大限度地發(fā)揮出來，推動(dòng)施工質(zhì)量和施工水平的提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]蔡亮學(xué),王勐龍,馮宇,等.木楔效應(yīng)在水平定向鉆回拖力預(yù)測(cè)中的分析與應(yīng)用[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2020(5):139-146.

[2]張慶,鄒軍,趙玉落,等.水平定向鉆穿越湘江復(fù)雜卵石地層關(guān)鍵技術(shù)[J].煤氣與熱力,2020(10):11-14.

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[5]陳永騫,王杰.水平定向鉆牽引技術(shù)在市政管道工程中的應(yīng)用[J].四川水泥,2020(3):280-281.

作者:韓高山 單位:甘肅省東鄉(xiāng)族自治縣水務(wù)局