牽引管施工及常見問題的預(yù)防與處理

牽引管施工及常見問題的預(yù)防與處理張曉鵬;王雷【摘要】在已建污水處理廠建設(shè)污水管網(wǎng)配套設(shè)施施工中,多采用直埋式、頂管法和牽引管法施工工藝，本文主要介紹牽引管法施工的方法及常見問題的預(yù)防與處理?！酒诳Q】《山東水利》【年(卷)，期】2011(000)008【總頁數(shù)】2頁(P24-25)【關(guān)鍵詞】牽引管法;污水管網(wǎng)江程施工【作者】張曉鵬;王雷【作者單位】山東水務(wù)眾興建設(shè)發(fā)展有限公司,山東濟(jì)南250014;山東水利工程總公司仙東濟(jì)南250014【正文語種】中文【中圖分類】TU99某市城市污水管網(wǎng)、泵站及城市防汛應(yīng)急治理工程采用BT模式由山東水務(wù)眾興建設(shè)發(fā)展有限公司負(fù)責(zé)融資投資建設(shè)，工程內(nèi)容包括75km的污水管網(wǎng)、2座污水提升泵站及城市防汛應(yīng)急工程等，工程總投資1.3億元，其中建安投資7500萬元。本項(xiàng)目污水管網(wǎng)鋪設(shè)采用了直埋式、頂管法和牽引管法施工，基本綜合了市政管網(wǎng)施工常見的施工方法。本文主要介紹牽引管法施工方法及常見問題的預(yù)防與處理。本工程中牽引管采用PE管接頭熔接形式，管徑D400~600mm,總長度5.8km。由于該處地下水位較高，管線軸線位于道路兩側(cè)的綠化帶內(nèi)且地面已附著各種樹木，采用此法可不用降排地下水和破壞地面附著物，能充分體現(xiàn)其優(yōu)越性;其次該處設(shè)計管徑為D600PE管，是本工程牽引管施工中管徑最大的，具有代表性；第三此處地質(zhì)情況比較簡單，主要是粉質(zhì)黏土，適合牽引管法施工，所以選用此段進(jìn)行施工。1牽引管法施工原理牽引管法也稱水平導(dǎo)向鉆進(jìn)法，適用于地面有障礙物、地下有管線不宜開挖等情況，其施工原理是：依據(jù)設(shè)計圖紙和地勘報告，計算符合設(shè)計要求并能滿足設(shè)備運(yùn)行的鉆孔軸線，必要時也可在管線軸線上設(shè)置工作坑，用裝有特制鉆頭的鉆桿直接從地面或從工作坑鉆入，地面儀器接收安裝在鉆頭內(nèi)的傳感器探尋到的信息，通過操作平臺上的儀器控制鉆頭按照預(yù)先指定的方向繞過地下障礙物直達(dá)目的地，然后卸下特制鉆頭換上回程擴(kuò)孔鉆頭，使其能在回拖鉆桿的同時將鉆孔擴(kuò)大至設(shè)計直徑，并將鋪設(shè)的管線回拖至鉆孔入口處完成整個管道的鋪設(shè)工作。2施工過程1） 準(zhǔn)備工作。準(zhǔn)備階段工作非常重要，必須高度重視。如準(zhǔn)備不充分，很容易埋下質(zhì)量和安全隱患。因此，施工前一定要摸清施工范圍內(nèi)是否有電纜、煤氣及熱力管道等市政管線，減少施工過程中質(zhì)量和安全事故的發(fā)生，確保施工順利進(jìn)行。2） 管線軸線放樣。根據(jù)設(shè)計圖紙，對擬施工管道進(jìn)行軸線放樣，并根據(jù)地勘報告，確定一次牽引管道長度，并計算牽引法施工中的兩個重要軌跡參數(shù)——導(dǎo)向段L（或稱曲線段）距離和鉆桿入射角a。參照《水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范（試行）》及類似工程施工經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)公式，本段牽引管軌跡參數(shù)計算如下：（1）導(dǎo)向段距離L:L=[hx（2R-h）]0.5=9.96m，本段工程導(dǎo)向段取10m。式中：h為管道埋深，本段地面平均標(biāo)高51.5m，管道埋深4m;R為導(dǎo)向段曲率半徑，取決于鉆桿的彎曲強(qiáng)度，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)不小于1200d。（2）鉆桿入射角a：通過對施工過程的觀察和施工質(zhì)量的檢查，上述參數(shù)基本能滿足施工要求。3） 導(dǎo)向孔。導(dǎo)向孔施工質(zhì)量的好壞直接影響到管線的質(zhì)量，必須對其質(zhì)量嚴(yán)格控制。導(dǎo)向孔采用特制的楔形鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中向孔內(nèi)不間斷地注入預(yù)先配制的泥漿（膨潤土或黏土和水根據(jù)地層情況配制，泥漿具有護(hù)壁、潤滑等作用），鉆壓通過操作平臺上的液壓系統(tǒng)在鉆桿尾部施加。4） 擴(kuò)孔。導(dǎo)向孔施工完畢后，將鉆頭卸下，根據(jù)地質(zhì)地層情況，換上比導(dǎo)向孔直徑大1.2~1.5倍擴(kuò)孔鉆頭，然后將鉆頭旋轉(zhuǎn)回拖，達(dá)到擴(kuò)孔的目的。若一次擴(kuò)孔未達(dá)到設(shè)計要求，可重復(fù)上述過程。5） 回拖PE管。鉆孔完成后，將預(yù)先熔接好的PE管材制作成需要的長度，將管道的一端與鉆頭相連，將其拖入施工完畢的孔洞中，啟動設(shè)備對管道進(jìn)行回拖，直至孑L洞的起始位置，即完成了埋管工序。6） 閉水試驗(yàn)。管道施工完畢后按照規(guī)范要求進(jìn)行閉水試驗(yàn)，檢查管道的密閉性，對閉水試驗(yàn)合格的管道進(jìn)行外部注漿填充。7）施工設(shè)備。本工程采用配有導(dǎo)向控制儀的國產(chǎn)DDW-350型鉆機(jī)，輔助設(shè)備有泥漿攪拌機(jī)和注漿泵，可快速制備和注入鉆進(jìn)過程中所需的各種比重泥漿。該套設(shè)備具有運(yùn)行穩(wěn)定、施工質(zhì)量可靠、施工速度快、造價低廉、占用場地少、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。3施工過程中常見問題的預(yù)防與處理3.1軌跡設(shè)計軌跡設(shè)計是牽引管法施工過程中必須重點(diǎn)控制的工序，合理設(shè)計軌跡對保證施工質(zhì)量、降低難度、加快進(jìn)度和提高工程效益起著決定性的作用。如果為了縮短鉆進(jìn)距離和降低施工難度，可以均將導(dǎo)向段、出土段設(shè)計為曲線段，但實(shí)際情況不允許將導(dǎo)向段或者出土段做成曲線段，可以在導(dǎo)向段起始處做一深度與擬鋪設(shè)管道底部標(biāo)高相當(dāng)?shù)墓ぷ骺?，將設(shè)備置于坑內(nèi)直接水平牽引管道。這種方式雖然解決了上述問題，但帶來的問題是設(shè)備需要起吊在坑內(nèi)作業(yè)，地下水位高時還需要降排地下水，需要特別注意的是如果地層地質(zhì)情況較差，工作坑要進(jìn)行邊坡支護(hù)處理，以保證施工過程中人員和設(shè)備的安全。3.2減少回拖管線阻力回拖管線過程中阻力來自三個方面：1）管道在孔內(nèi)的摩擦力；2）PE管為軟管，在回拖過程中尤其在導(dǎo)向孔段管道易產(chǎn)生彈性變形，對孔壁產(chǎn)生一個附加的阻力；3）回拖過程中堆積在管道端部泥渣產(chǎn)生的阻力，而且這種阻力隨著回拖管道長度的增大而增加。為解決這個問題，可采取如下措施：1）用一個比鋪設(shè)管道直徑略小的排渣管將孔內(nèi)的沉渣清理一遍，可以降低回拖阻力；2）如果在黏土地層鉆孔，孔內(nèi)泥漿比重必然會很大，回拖阻力也就大，此時可采用開口托管，降低回拖阻力，鋪設(shè)完畢再用水沖洗管道。3.3鉆孔時出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象卡鉆是施工中比較常見的孔內(nèi)事故，孔壁泥皮過厚、孔內(nèi)泥漿比重過大、地層地質(zhì)情況突變等因素都可以導(dǎo)致卡鉆事故的發(fā)生。此類事故多以預(yù)防為主，主要措施有:1）保持泥漿性能良好、均勻、穩(wěn)定，孔壁泥皮要薄而致密；2）必要時加入潤滑劑，提高泥漿和泥皮的潤滑性，降低摩擦系數(shù)；3）控制泥漿比重，清除泥漿中如沙等有害物質(zhì)，依據(jù)類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，泥漿含沙量不宜超過0.5%。3.4鉆頭脫落和鉆桿折斷問題鉆頭脫落和鉆桿折斷是施工過程中常見的孔內(nèi)事故，多為孔內(nèi)地質(zhì)情況復(fù)雜、回轉(zhuǎn)阻力大以及人員操作不當(dāng)?shù)榷喾N原因引起。出現(xiàn)如下情況可斷定鉆頭脫落和鉆桿折斷：1）鉆進(jìn)時扭力或回拖力突然降低；2）泵壓明顯下降；3）探測儀器接收信號無明顯變化或信號消失。解決此類問題以預(yù)防為主，施工作業(yè)時則可減少此類事故的發(fā)生，可采取的預(yù)防措施有：1）孔內(nèi)泥漿比重要根據(jù)地質(zhì)情況及時調(diào)整，避免比重過大，減少鉆進(jìn)阻力；2）鉆桿加桿時及時檢查鉆具磨損彎曲情況，出現(xiàn)問題及時更換；3）施工時要掌握操作要領(lǐng)，鉆進(jìn)及擴(kuò)孔時扭力或回拖力要保持適中，隨著鉆孔深度及地層變化及時調(diào)整；4）鉆具和其后部的鉆桿宜采用剛性連接方式，以便鉆具損壞后能順利退出孔外。本項(xiàng)目至工程結(jié)束時，未發(fā)生一起卡鉆、鉆頭脫落和鉆桿折斷等施工事故，看似有些〃運(yùn)氣”，但總結(jié)得之，施工前的縝密準(zhǔn)備和施工過程中的精心管理以及采取的“預(yù)防為主，控防結(jié)合”的控制措施起到了非常重要的作用。如在施工區(qū)域內(nèi)鉆進(jìn)、回拖時對有可能產(chǎn)生類似情況的地層預(yù)先采取控制進(jìn)尺速度、加強(qiáng)觀察泵壓變化、記錄分析施工數(shù)據(jù)、根據(jù)泥漿比重及泥漿中攜帶出孔的沉渣判斷地質(zhì)變化情況并主動調(diào)整泥漿性能等技術(shù)措施；為有效避免因人員操作不當(dāng)造成上述施工事故，采取崗前培訓(xùn)、班前設(shè)備狀況檢查及建立交接班管理制度等組織管理措施都為降低事故發(fā)生起到