地下管线非开挖敷设施工技术

地下管线非开挖敷设施工技术

李金丰王诚吕金刚李伟功

中建八局第二建设有限公司上海201206

摘要：在城市建设过程中，地下管网纵横交错。在已有道路或其他既有管线部位敷设其他管线施工条件苛刻、施工难度大、已有构筑物等成品保护要求严格。应用地下管线非开挖敷设技术，通过严谨的施工工艺、严格的过程控制，实现了短工期、低影响、强保护的施工效果。本文主要以南汇新城星空之境海绵公园项目为依托，对地下管线非开挖敷设技术的施工工艺技术及管控要点进行探讨。

关键词：非开挖；地下管线；定向敷设

1工程概述

南汇新城星空之境海绵公园项目位于上海市临港新城。项目四至范围均为主市政道路，项目内部有春涟河、青祥港两条交错河道，宽30-100m不等。经项目实施策划，项目实施前期准备及实施过程中，临时用电管线需穿越市政主路及河道，主要为穿越环湖北三路（双向六车道）敷设管线和穿越青祥港河道（常水位河面宽40m）管线敷设。拟采用水平定向钻机系统，非开挖作两束施工，非开挖导向后回扩最终成孔直径均为Φ400mm，均采用Φ400回扩器反拉旋转逐级扩孔，一次性拖入2孔管道。管线敷设完成后即可进行下道工序。

2地下管线非开挖敷设施工工艺

2.1施工工艺流程

施工准备→管线交底及管线复测→钻机就位→泥浆配制→导向孔钻进→分级反扩成孔→管道回拖→电缆井砌筑→撤场验收。

2.2施工准备

2.2.1完成地下管线探测、地址勘测、并进行交底；

2.2.2根据探测情况进行设计钻进曲线；

（1）穿越路面段，路面以下土层的最小覆盖深度须大于最终回扩直径的6倍，在穿越河床时，距离河断面（或规划河床断面）最低处宜为5m以上。

（2）地面始钻时的入、出土角一般为8°－20°（14%~35%）。

（3）入、出土点与拟穿越的障碍物，（如道路、沟渠等）宜为3根钻杆长度。

（4）第一段和最后一段钻孔应是斜直线的，即没有垂直弯曲和水平弯曲，这两段直线钻孔的长度不宜小于10m。

（5）导向孔轨迹的弯曲半径应满足电缆及电缆护管弯曲半径以及施工机械设备的钻进条件。

（6）钻进曲线与其他管线及各类构筑物之间满足最小净距要求。本工程钻进曲线如下图所示。

图钻进曲线图

2.2.3材料、施工机具准备；

施工机具准备：水平定向钻机系统，钻机系统主要包括钻机系统、动力系统、控向系统、泥浆系统、钻机及辅助机具等，另附管线探测仪、全站仪、柴油发电机等。

材料准备：主管材、电力护套管。

2.2.4定位放样、开挖工作坑

（1）根据设计图纸对工作坑位置及电力管线位置进行定位放样。

（2）工作坑规格根据现场具体实施情况及孔数的不同综合确定大小，本项目拟采用入、出土坑大小为2×1×1.5m。

（3）开挖工作坑应采用人工开挖的方式进行，机械辅助开挖时应先开挖十字样槽，确认无地下管线时方可开挖。

2.2.5配制钻进液、钻机调试

用优质专用膨润土和泥浆添加剂配置钻进液，提高造浆率和成孔质量。根据现场踏勘及相关地址资料选用砂层配合比，并根据钻进过程中监控的泥浆年度、比重等实测参数进行适当调整。本工程以CETCO公司生产的定向钻专用膨润土和泥浆添加剂配比作为参考配置钻进液。

2.3主要施工方法

2.3.1导向钻进

利用导向钻机及导向仪，通过检测和控制手段使导向钻头按设计轨道钻进。钻进过程中，探头连续测量钻孔位置参数，并通过无线数据将数据发送到地表接收器。操作者根据这些数据，采取适当的技术措施调整钻进方向，从而人工控制钻孔的轨迹，达到设计要求。

2.3.2分级扩孔

扩孔是指用回扩器以旋转、切削、回拖的方式把导向孔一次或数次回扩至预埋管线组合管径的1.2-1.5倍左右。

导向孔完成后，根据土质情况及预埋管线组合管径大小采用分级反拉旋转扩孔。本工程最终最大成孔直径为Φ400，即导向钻孔钻进完成后，采用Φ400回扩器反拉旋转扩孔。注意扩孔时，要根据实际情况调整泥浆比例。

2.3.3清孔

扩孔完成后，使用Φ400清空器对成孔进行一次清孔处理，以排出孔内多余渣土，对成孔内壁做进一步稳固。在清孔时，增加泥浆流量20%～30%，尽量携带多的泥屑，并在遇到局部塌方地段，重新扩孔成形。每次扩孔施工都要对直径、使用的回拖力、钻速、钻进液量及添加剂等数据进行记录并保存，若一次清孔未能降低扭矩和推拉力，需要进行二次清孔。

2.3.4回拉铺管

回扩清孔完成后，即可拉入待铺设的生产管。管子预先全部连接妥当，以利于一次拖入。当地层情况复杂，如：钻孔缩径或孔壁垮塌，可能对分段拉管造成困难。回拉时，应将回扩钻头接在钻杆上，然后通过单动接头连接到管子的拉头上，单动接头可防止管线与回扩头一起回转，保证管线能够平滑地回拉成功。将最回扩器接上待铺管道，最后用钻机将管道拖入洞中，一次性敷设成功。

2.3.5通牛测试及成孔加固

待拖管完成后采用铁牛，进行通牛。若通牛无障碍，则继续下一道工序，若通牛有障碍，则根据具体情况，采取针对措施。

回拖铺管结束后，为防止穿越段路面下沉或穿越路径上的建筑物下沉，在回扩孔内需进行压密注浆处理。本项目对穿环湖北三路道路铺管进行注浆加固。注浆液选用水泥浆，水灰比为1:1；注浆管采用加强型硅芯管，开孔位置在中间段，造斜段两侧各15m范围内不宜留设注浆孔；注浆管随主管材一起回拖入孔。

3工艺管控要点

（1）管材焊接：电力护套管（MPP管）焊接采用热熔焊方式，热熔连接保压、冷却时间，应符合热熔对接连接工具生产厂家与管材生产厂家的规定。在保压、冷却期间不得移动管材或施加任何外力。

（2）泥浆配制：根据钻孔截面积计算扩孔容积及泥浆用量。因地质条件仅能根据已有勘察结果进行初步估算，具体实施过程中需要实时测量泥浆粘度等相关指标，根据指标情况进行适当调整以达到实施要求。

（3）钻进轨迹的设计及测设放样：1）设计钻进轨迹应根据管材的曲率半径及相应规范，为保证管材能够顺利拖入扩孔孔径最小为管材最小口径的1.2-1.5倍。2）在进行钻进轨迹现场放样时，对地下管线交叉位置在地面标明位置及相应深度，导向钻进过程中，记录好每根钻杆的角度及深度，对每一个导向点进行高程和平面坐标跟踪测量。要求每根钻杆的深度误差范围控制在±0.20米以内，轴向偏差范围控制在±0.30米以内。

（4）钻进和回扩：钻进和回扩只允许钻杆顺时针，不允许逆时针旋转以免钻杆松脱，钻杆分离过程中钻杆必须逆时针转动以免损坏螺纹。

（5）钻孔加固：项目采用水泥浆注浆，水灰比为1：1。1）注浆管采用加强型硅芯管，开孔位置在中间段。避开造斜段两侧各15m位置；2）注浆管在随管道回拖时注浆孔用封箱带密闭，防止泥浆进入；3）注浆开始后两侧工作坑内会有泥浆和水泥浆排除，多余浆液要及时清运。4）注浆压力保持在0.4—0.6之间，如有异常需及时检查。

4结语

通过南汇新城星空之境海绵公园项目的工程实践，地下管线非开挖敷设技术具有低影响、短工期、对已有管线等保护效果较好的特点。跟随城市开发与建设，对已有项目改造或新增功能等项目均会涉及新管线敷设，且实施空间会越来越小，精准度要求会越来越高，通过本项目编制详细的施工工艺与具体的管控要求，能够实现对非开挖管线精准的定位敷设，为后续或同类工程实施提供借鉴。

参考文献：

[1]马奋涛，汪润青.市政给排水工程中的顶管施工技术[J].科技创新导报，2009，(19).

[2]吕斌.浅谈顶管施工的常见问题及处理对策.房地产导刊，2015（1）

[3]水平定向钻进技术在穿越某高速公路工程中的应用中国建筑技术集团有限公司郑州分公司.

[4]非开挖水平定向钻进导向定位技术研究燕山大学2014孙雷