大管径拖拉管施工技术在连通沟渠横穿公路中的应用.pdf

云南水力发电YUNNAN WATER POWER49第 40卷第 1期0 引言水平定向钻拖拉管施工时不用开展大规模的开挖作业，该方法在需穿越河流和道路的地下管线、建筑物基础以及不适合开挖的工程建设中广泛应用。根据管径分为拖拉管和顶管，施工时一般光缆、石油、天然气等采用拖拉，泄排水一般采用顶管方法；小管径是拖拉管，大管径是顶管，拖拉管口径一般小于 600 mm，不好控制高程1。该技术施工工期相对短，对周围环境干扰小，施工安全性较高。1 工程概况洛江河至前通河连通沟渠工程，东起前通路，西至洛江河（沪渝高速公路以南），沟渠主要布置在高速公路南侧原有水渠沟位置，且侵占水田、水塘地段，此次疏挖要求沟底 2 m 宽，边坡坡比为 1 1。该工程全长 857.295 m，主要施工内容有沟渠开挖、渠堤填筑、HDPE 管施工、集水池及施工水泵提升系统安装工程。沟渠双侧堆土填筑，堆土顶宽为 2 m，顶面高程为 24 m。沟渠与锦瑞路线路交叉处，设 2 根800 mm 大管径拖拉管施工技术在连通沟渠横穿公路中的应用周春（中国水利水电第十四工程局有限公司，云南昆明650041）摘要：大管径水平定向钻施工技术作为一种新的施工技术，该技术施工工期相对短，对周围环境干扰小，施工安全性较高，在下穿城市管网施工中应用广泛。为了保护现有基础设施采用了拖拉管施工法，水平定向钻拖拉管施工时不用实施大规模的开挖作业。用导向仪控制好导向钻头按设计管道的轴线钻进施工是关键。该施工技术是绿色环保的建筑施工技术，在连通沟渠大管径 HDPE 管下穿城市公路施工中得到了应用。关键词：大管径；拖拉管；连通沟渠；横穿；公路中图分类号：TU992.23文献标识码：B文章编号：1006-3951(2024)01-0049-03DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2024.01.012Application of Large-diameter Dragging Pipe Construction Technology in Connecting Ditches and Crossing HighwaysZHOU Chun(POWERCHINA SINOHYDRO ENGINEERING BUREAU 14 CO.,LTD.,Kunming 650041,China)Abstract:The large diameter horizontal directional drilling construction technology,as a new construction technology,has a relatively short construction period,minimal interference to the surrounding environment,and high construction safety.It is widely used in the construction of underground urban pipeline networks.In order to protect the existing infrastructure,the dragging pipe construction method has been adopted,and large-scale excavation operations are not required during the horizontal directional drilling dragging pipe construction.The key is to use a guiding device to control the guiding drill bit to drill along the axis of the designed pipeline during construction.This construction technology is a green and environmentally friendly building construction technology,which has been applied in the construction of connecting large diameter HDPE pipes under urban roads.Keywords:large diameter;dragging pipe;connecting ditches;crossing;highway收稿日期：2023-11-08作者简介：周春（1980-），男，哈尼族，云南普洱人，工程师，主要从事水利水电工程、公路工程、市政工程建设等施工管理、测量工作。*50云南水力发电2024 年第 1 期HDPE 管 下 穿 路 基 进 行 水 流 连 通，单 根 长 约58.5 m，共计 117 m。管道进出口 6.5 m 范围内设置沟渠渐变段，沟渠底宽由 2 m 渐变为 3.4 m，沟帮开挖坡比为 1 1 以确保周边土方稳定。管道进出口均设置管口加固，以防水流冲刷路基，避免水土流失造成路基失稳。需要下穿锦瑞路及两侧纵向污水管，为了保护现有基础设施采用了拖拉管施工法，这是一项环保绿色的技术。2 水平定向钻施工的优点2.1 施工工期相对短HDPE 管水平定向钻穿越部位，在管道的起点设置 1 个工作坑道，在管道的终点设置 1 个接收坑道，并在管道起点布置泥浆池。钻机就位后开始引孔、扩孔、拉管，在引扩孔时安排 HDPE 管焊接相关工作，基本没有施工干扰。2.2 安全且周围环境干扰小为了使施工的过程中尽量不给交通安全、城市环境及周围群众正常生活带来影响，在不影响正常施工的前提下在施工现场周围（即出、入口和泥浆池周围）用挡板加以保护和隔离，防止人员或动物坠落发生安全事故。拖拉管施工过程中难免会对地面、地基等造成一定的扰动，进而破坏这些地下设施的稳定性和安全性。因此，在施工过程中应该尽可能采用低扰动的工艺技术来进行施工，与明挖作业相比较，这种施工技术对建筑物基础、地下管道和线路的影响会小得多。3 沟渠采用拖拉管连通的方法 3.1 施工工艺流程施工工艺流程见图 1。近接收坑道时多次复测，以保证敷管的精度。3.2.2 工作坑开挖在开挖坑道前先清除掉地面上种植的农作物等，以方便钻机安装施工。工作坑道和接收坑道的底板开挖高程，依据设计图纸管道底高程来进行计算来确定的，一般用全站仪或 RTK 测量控制轴线方向和高程3。3.3 管道焊接连通沟渠管道 HDPE800 mm 管采用的焊接方法是热熔焊接法，管道接口焊接质量会影响拖拉管是否成功能拖拉完成。要求严格按以下操作步骤进行操作4：将两管端的接口对正，同时调整好对口的两连接管间的同心度，看对接管口是否平整，处理后管道接口对齐后，用夹具夹紧；接口用热平板模加热，设置加热温度及加热压力。热熔对接焊温度一般在 200 240，该工程实际控制是 200。管道接口在加热后熔化，是有吸热过程逐渐转成散热5，整个过程持续时间约为 17 min；接口完成后，在卡具上稳住对口，让其自然冷却；在管道接口外观进行检查，检查接口热熔环向缝痕的成形是否光滑匀称、无气泡和裂纹，且焊接缝痕应该高于所焊管道的表面6；HDPE 管焊缝和管道强度检验合格后，放置管道拖拉头，用木板封堵管道末端。3.4 泥浆制配泥浆采用膨润土或黏土制配，膨润土或黏土用量主要根据管径尺寸、穿越长度及地质情况来分析确定，并准备足够的余量，泥浆制配人员按照图纸和施工技术方案实施。循环使用泥浆会出现失水、变稠等，注意观察过滤及稀释。泥浆粘度一般用马氏漏斗来测试，要求每 2 h 测试 1 次。出现异常和地质不好情况时，增加测试频率；地质较好情况，减少测试频率，并将测试结果记录好7。在拉管施工中要使用制配好的泥浆来润滑钻进设备，通过注入泥浆的润湿，使已经形成的护壁完全成型，避免管壁周围坍塌或变形。当地质及水质不良时可以考虑使用添加剂。施工操作人员要充分认识泥浆制备的效果在很大程度上决定了钻进拉管施工的成功率，有些泥浆在制配时使用了不好的膨润土或黏土，进而导致最终形成的泥浆容易产生的沉淀，及时更换为更好的膨润土或黏土，并且分析是否存在水分添加过少的问题，?图 1 施工工艺流程图3.2 施工准备阶段3.2.1 测量放样根据设计图纸来测量钻机安装的开孔点和出孔点，开孔点、出孔点位测量纵横向误差小于20 mm，并用红色喷漆或木桩做好标记2。从出孔点到回拖管线路必须保持直线。施工前标定测控仪，每钻进 2 m 进行 1 次停钻测量及记录，接周春 大管径拖拉管施工技术在连通沟渠横穿公路中的应用51必要时增加水的比例。钻进过程中产生的泥沙在这些泥浆的吸附作用下一并带出孔道，并且形成相对稳定的泥浆护壁。3.5 导向孔施工结合现场锦瑞路两侧既有管线的平面走向及埋设深度、设计钻进路线图，对既有管线进行避让。管道发送、接收工作坑（钻孔引槽）位置及钻孔引槽尺寸根据管道埋深确定，牵引管施工多余泥浆在钻孔、扩壁的同时清运。按照管道钻进路线设计图纸进行施工，采用导向钻机和导向仪相互配合方法，用导向仪检查导向钻头是否按设计管道的轴线钻进施工8。在实际操作的过程中也会出现钻头方向偏离的情况，操作人员一旦检测出这种问题，应该立刻进行对其实施纠偏工作。但是要注意一点，在纠偏时要放慢钻头的速度，否则会产生新的钻进偏差。3.6 扩孔导向孔钻进完毕后，卸掉钻头及控制方向系统，安装上回扩器进行预扩，分级扩孔，扩孔规格最终尺寸是1 000 mm。扩孔方向和导向施工的方向是相反的，因为导向施工结束之后，扩孔钻头在出孔坑道之内，此时换上用于扩孔施工的分级钻头。结合该工程实际一共进行了 9 次扩孔，分别为 200 mm、300 mm、400 mm、500 mm、600 mm、700 mm、800 mm、900 mm、1 000 mm，如果跳过一级，有可能破坏孔壁，从而造成局部塌孔。为了使扩完的孔成型较好，扩孔速度不能太快，泥浆量应该保持在孔道内充满泥浆。3.7 拉管管口径越大回拉难度就越大，HDPE 排水管800 mm 拉伸屈服应力不小于 20 MPa。管道焊接部位经检查合格后，要求一次拉入到设计位置。当遇到地层不好情况，如：塌孔，会对拉管造成一定的困难。拉管时，应将扩孔器焊接在入孔管道首端上，来确保管道能够安全顺利的回拖成功。回拉将管道牵引进管道内，整个过程需要约40 min。拉管机人员应该根据设备牵引管道的速度和实际经验来进行操作，不能随意加速拖拉。4 质量控制措施 4.1 导向孔要点结合现场锦瑞路两侧既有管线的平面走向及埋设深度，设计钻进路线图，对既有管线进行避让。管道发送、接收工作坑（钻孔引槽）位置及钻孔引槽尺寸根据管道埋深确定，牵引管施工多余泥浆在钻孔、扩壁的同时清运。按照钻进路线设计图纸进行施工。采用导向钻机和导向仪配合，用导向仪检测导向钻头是否按设计管道的轴线钻进施工。通常在勘察地下设施、钻进深度等参数时会产生一定的误差，难以做到稳定的控制，因而应该预留出安全距离，充分抵消这些误差因素。4.2 管口处理管口设置有管口加固墙进行管口加固及管口周边封堵，防止水渗入管道外侧导致慢慢稀释泥浆，出现路面沉降、开裂等现象。加固墙采用水泥砂浆勾缝，充分拌和后装袋码砌。管口沟渠底面、边坡采用铺设预制板进行加固，防止沟渠水流冲刷。管口仰坡顺线路方向采用铺设预制板进行加固。预制板铺设采用 M7.5 水泥砂浆进行勾缝。5 结束语水平定向钻拖拉管施工技术是绿色环保的建筑施工技术。根据该工程实际情况，按照施工工艺流程进行有序施工。施工人员一般是 4 人，施工工期是 7 d，引扩孔、HDPE 管焊接等相关工作都是在施工沟渠范围内同步进行，拖拉施工对公路通行、自然环境基本没有干扰和影响，开挖面积较小、安全风险又低。施工前应在路面拖拉范围设置沉降变形观测标志，等所有工序施工完成后提供数据分析结果来确定工程的施工质量或处理措施。该技术在连通沟渠大管径 HDPE 管下穿城市公路施工中得到了应用。参考文献：1王玉树，邵钰珍.水平定向钻进拉管施工技术在市政管网中的应用J.汽车世界，2019,（14）:82-87.2 杨刘，倪阳阳.非开挖定向钻拖拉管技术应用 J.建筑学研究前沿，2018,（27）:48-49.3王春生，任思光，程里浩.拖拉管技术在市政排水管网施工中的应用J.中华建设，2020,（21）:155-157.4杨磊水平定向钻技术在供水管道穿越工程中的应用J.水科学与工程技术，2019,（3）:58-60.5杨智.供水管道施工水平定向钻进技术分析J江西建材，2017,（18）:76+79.6高云来.水平定向钻拖拉法在长输管道中小型穿越中的应用J.石油化工建设，2015,（3）:75-78.7李民.非开挖定向拖拉法施工管道的岩土工程问题探讨J.上海地质，2010,（4）:64-67.8苏向军.污水管道定向钻孔拖拉法施工技术J.中国市政工程，2008,（2）:41-44.