給排水工程師對(duì)于淺談市政給排水工程非開挖拉管施工技術(shù)

1.工程概況 某工業(yè)區(qū)的環(huán)境綜合整治項(xiàng)目涉及50多家企業(yè),約2.8km長(zhǎng)的技術(shù)規(guī)程、生產(chǎn)廢排水管道網(wǎng)及納入城市施工技術(shù)的部分支管排水管網(wǎng)改造。為了最大程度地減少對(duì)企業(yè)的設(shè)備控制影響,廠區(qū)內(nèi)外的污水納管工程廣泛使用了非開挖拉管技術(shù),取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2.前期調(diào)查 項(xiàng)目實(shí)施前,通過(guò)全面的調(diào)查,掌握拉管地質(zhì)勘察區(qū)域地表和地下地質(zhì)情況,合理設(shè)計(jì)生活污水走向和進(jìn)出洞口位置,在滿足拉管施工控制需要的同時(shí),注意滿足企業(yè)正常生產(chǎn)的需要。 拉管工區(qū)域調(diào)查的內(nèi)容包括:一是地下管線的探查,主要是通過(guò)查閱原始資料和地下管線探測(cè)儀測(cè), 力求避開和避免損害既有管線;二是排水管,主要對(duì)管線位置的地下暗浜、既往回填、地下設(shè)施以及土質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查;三是地表障礙物調(diào)查,地表面可滿足導(dǎo)航設(shè)備通過(guò),具有實(shí)施控制的基本條件。

3.拉管檢查井要點(diǎn)

3.1導(dǎo)向孔軌跡的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向孔是擴(kuò)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(duì)于深度、坡度允許誤差均有較嚴(yán)格的要求,施工難度大。因此,對(duì)于正在生產(chǎn)的廠區(qū),管線設(shè)計(jì)既要考慮廠區(qū)的實(shí)際情況,又要滿足施工的基本條件,以確保管線鉆進(jìn)時(shí)有較小的入土角度。根據(jù)綜合設(shè)計(jì)和實(shí)際需要,工作井區(qū)間一般按100～200m的間距設(shè)置。當(dāng)管線較深時(shí),為保證入土角度,入土工作坑設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

3.2 回拉力的計(jì)算及定向鉆機(jī)的選擇定向鉆根據(jù)穿越長(zhǎng)度實(shí)際需要的回拉力進(jìn)行選型,回拉力的計(jì)算參考2007年福建省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程排水》,具體公式如下: F拉=πLf [D2γ泥/4 - dδ1 (D -δ1)]+K粘πDL 式中:F拉——計(jì)算的拉力,kN;L ——穿越長(zhǎng)度,m;f——摩擦系數(shù),f=0.1～0.3; D——生產(chǎn)管直徑,m;γ泥——泥漿密度,kg/m3;δ1——生產(chǎn)管壁厚,m;K粘——粘滯系數(shù),K粘= 0.01～0.03。 本項(xiàng)目采用國(guó)產(chǎn)DDW—350鋪管鉆機(jī)、馬克3導(dǎo)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(jìn)用泥漿;操縱臺(tái)全功能數(shù)字儀表顯示,具有獨(dú)立的液壓錨樁系統(tǒng)。鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù):發(fā)動(dòng)機(jī)功率為200kW,最大推力/拉力為380kN,最大回轉(zhuǎn)扭矩為18kN.m,輸出軸轉(zhuǎn)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(jù)設(shè)計(jì)文件,管材選用HDPE管,該管具有如下特點(diǎn):①高韌性,抗拉能力強(qiáng),抗刮痕能力好;②采用熱熔對(duì)接一體化連接,密封可靠,連接強(qiáng)度高于本身強(qiáng)度,適于拖拉;③可撓性能好,道路走向容易按照施工軌道進(jìn)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(qiáng)性泥漿,由優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土泥漿加少量聚合物制成。該配方中膨潤(rùn)土和聚合 物添加量約占泥漿質(zhì)量的2%。擴(kuò)孔拖拉中采用同樣比例的泥漿,造壁性能良好,潤(rùn)滑和降低扭矩的效果明顯,未發(fā)生塌陷等情況。

3.5導(dǎo)向孔的施工 根據(jù)沉降定位的軸線,操作定向鉆機(jī)水平鉆進(jìn),路面上部采用控向儀等導(dǎo)航測(cè)量鉆頭的方向和深度,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)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(shè)管道的中心線。開鉆時(shí)采用輕壓慢轉(zhuǎn),進(jìn)人平直段采用輕壓快轉(zhuǎn)以保持鉆具的導(dǎo)向性和穩(wěn)定性。根據(jù)地層變化和鉆進(jìn)深度,適時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。施工過(guò)程中,密切注意鉆進(jìn)過(guò)程中有無(wú)扭矩、鉆壓突變、泥漿漏失等異常情況,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即停止施工,待查明原因并采取相應(yīng)措 施后再施工。導(dǎo)向孔完成后,對(duì)工作坑入土口、接收坑出土口的標(biāo)高和方位進(jìn)行復(fù)核,確保按設(shè)計(jì)軸線成孔。

3.6擴(kuò)孔 導(dǎo)向孔完成后,卸下起始桿和導(dǎo)向鉆頭,換回?cái)U(kuò)鉆頭進(jìn)行回?cái)U(kuò)。回?cái)U(kuò)過(guò)程中始終保持合適 的泥漿量,對(duì)泥漿各性能參數(shù)進(jìn)行不定期檢測(cè),以調(diào)整泥漿性能指標(biāo)。根據(jù)地層的實(shí)際特點(diǎn), 合理控制回?cái)U(kuò)鉆進(jìn)速度,以利排渣。擴(kuò)孔分3～5次完成,最后一次回?cái)U(kuò)需采用相應(yīng)的擠擴(kuò)式鉆頭,若回拖力和回?cái)U(kuò)扭矩較大,則需多回?cái)U(kuò)一次,以利孔壁成型和穩(wěn)定。針對(duì)廣東地區(qū)粉淤質(zhì)土質(zhì)的特點(diǎn),實(shí)際操作時(shí)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(rùn)滑鉆桿、塑管等作用并能起到防止管材變形等功能。在鉆進(jìn)回?cái)U(kuò)過(guò)程中,應(yīng)及時(shí)做好施工原始記錄,發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)時(shí)間、軸線角度、扭矩、頂拉力等異常情況,應(yīng)立即停止施工,待查明原因并采取相應(yīng)措施后再施工。

3.7回拖管材 HDPE管的管材連接要嚴(yán)格按電熱熔施工要求施焊,回拖前應(yīng)檢查電熱熔焊接質(zhì)量,待焊接自然冷卻、檢查合格后方能進(jìn)行拖管。在回拖管道過(guò)程中,密切注意孔內(nèi)情況,鉆機(jī)操作手 應(yīng)密切注意鉆機(jī)回拖力、扭矩的變化?；赝蠎?yīng)平穩(wěn)、順利,嚴(yán)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(shè)計(jì) 與其它管線不同,水管的重力流特征決定了其必須控制較小的坡度和標(biāo)高誤差,這對(duì)拉管的成孔控制提出了更高要求。為了保證引導(dǎo)精度,主要采取了以下措施:一是在管線設(shè)計(jì)時(shí),充分考慮引導(dǎo)實(shí)施的可行性;二是適當(dāng)設(shè)置工作坑,確保入土角度和標(biāo)高;三是增加測(cè)定頻率,精確換算管位深度,每0.5m測(cè)定一次;四是盡量減少測(cè)定干擾,盡量選擇在生產(chǎn)間隙、車輛較少的時(shí)間進(jìn)行施工。采取以上措施后,納管工程約10km的拉管段, 標(biāo)高偏差基本上控制在50mm以內(nèi),滿足了管網(wǎng)工藝要求。

4.2成孔質(zhì)量的控制 重力流管道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(shè)曲線段,這是與其它管線的根本不同,也是施工難點(diǎn)所在。為了達(dá)到這一要求,主要采取了以下措施: 一是開挖相當(dāng)?shù)娜氤鐾凉ぷ骶?以設(shè)計(jì)坡度或較小的入出土角度控制出入土點(diǎn); 二是在無(wú)法做到圖1所示的工作坑時(shí),必須對(duì)出入口附近的少量管段進(jìn)行二次施工并接順至排管,確保有效段管線的順直及一定的坡度。

4.3管線預(yù)防 施工中遇到的另一個(gè)問(wèn)題是防沉降。由于回?cái)U(kuò)頭的質(zhì)量、大小不同,加之不良土質(zhì)的影響 ,在水管的外邊產(chǎn)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(méi)有出現(xiàn)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(shí)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(kuò)管,這樣可以盡可能消除土體受撓動(dòng)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(bǔ)救措施,對(duì)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(shí),外側(cè)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(jī)注滿水泥漿。這一措施對(duì)于短距離的管段簡(jiǎn)單可行,可有效杜絕路面下沉問(wèn)題。

5.結(jié)語(yǔ)

非開挖作為一種新型的地下管線建設(shè)方法,最近幾年在我國(guó)得到迅猛發(fā)展,隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快非開挖鋪管技術(shù)越來(lái)越受到人們的青睞。目前,在國(guó)際上非開挖技術(shù)的推進(jìn)已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家地下管線施工科技含量高低的重要標(biāo)志之一。發(fā)達(dá)國(guó)家非開挖技術(shù)的施 工量有的已高達(dá)40%。筆者通過(guò)在某工業(yè)區(qū)環(huán)境綜合整治項(xiàng)目污水納管工程中的成功應(yīng)用,并取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益,它對(duì)于大規(guī)模推廣該項(xiàng)技術(shù)在重力排水管施工中的應(yīng)用具有較強(qiáng)的借鑒意義。

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