非开挖水平定向钻进的施工技术及应用实例
摘要：本文对非开挖水平定向钻进技术的特点和施工工艺进行了介绍，并进一步结合新会南车给水工程等成功实例对相关的技术要点进行了分析，为非开挖水平定向钻进技术在供水工程中的推广应用提供参考。
关键词：供水管道水平定向钻进非开挖
0.前言
对于城镇供水管道的施工，普遍地使用明挖法施工，但当在横穿道路时常常容易造成交通堵塞，车流量大的主干道更是不可行，而经过绿地和园林时也会造成毁坏，甚至因为建筑物存在，不允许开挖，进而会影响整个项目的施工进度。正是在这种背景下，孕育和产生了地下管线建设的技术革命——非开挖技术。
非开挖技术是指在无需开挖地表路面的情况下铺设各种地下公
用设施（管道和电缆）的一种技术和方法，常使用水平定向钻进施工和顶管施工。它与传统的“开槽埋管法”相比具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、综合施工成本低、社会效益显著等优点。
1.前期调查
在项目具体施工前，需要进行细致全面的调查，施工地区的水文、地质勘查，以及对施工风险的评估，掌握施工涉及区域地表和地下的地质情况，分析非开挖定向水平钻进施工的可行性，并合理设计管线走向和进出洞口位置。
2.水平钻进施工技术要点
2.1导向孔轨迹的设计
导向孔是扩孔拉管的母线，也是最终形成的管线孔。与其它管线不同，重力管对于深度、坡度允许误差均有较严格的要求，施工难度大。因此，对于施工项目的情况，管线设计要考虑满足施工的基本条件，以确保管线钻进时有可行的入土角度。工作井位置一般按100—200m的间距设置，当管线较深时，为保证入土角度，入土工作坑设计。
2.2回拉力的计算及定向钻机的选择
定向钻根据穿越长度实际需要的回拉力进行选型，回拉力的计
算参考《水平定向钻进管线铺设工程技术规范》。具体公式如下：f拉=πlf [d2γ泥/4 - dδ1 （d -δ1）]+k粘πdl
式中：f拉——计算的拉力，kn；l ——穿越长度，m；f——摩擦系数，f=0.1～0.3； d——生产管直径，m；γ泥——泥浆密度，kg/m3；δ1——生产管壁厚，m；k粘——粘滞系数，k粘= 0.01～0.03。
2.3管材的选用
根据设计文件，供水管道定向钻进施工多采用hdpe材料，该管具有如下特点：
（1）可挠性能好，管道走向容易按照施工轨道进行改变；
（2）高韧性，抗拉能力强，抗刮痕能力好；
（3）抗应力开裂性好，耐化学腐蚀性好；
（4）采用热熔对接一体化连接，密封可靠，连接强度高于本身
强度，适于拖拉；
（5）耐老化，使用寿命长，耐磨性好；
（6）良好的快速裂纹传递抵抗能力；
2.4泥浆的配制
采用聚合物加强性泥浆，由优质膨润土泥浆加少量聚合物制成。该配方中膨润土和聚合物添加量约占泥浆质量的2%。扩孔拖拉中采用同样比例的泥浆，造壁性能良好，润滑和降低扭矩的效果明显，最大限度避免发生塌陷等情况。
2.5导向孔的施工
根据设计制定的轴线，操控定向钻机水平钻进，路面上部采用控向仪等导航设备控制钻头的方向和深度，严格按设计轴线形成一条直径约为lo0mm的圆孔通道，孔道中心线即为所需铺设管道的中心线。开钻时采用轻压慢转，进人平直段采用轻压快转以保持钻具的导向性和稳定性。根据地层变化和钻进深度，适时调整钻进参数。施工过程中，密切注意钻进过程中有无扭矩、钻压突变、泥浆漏失等异常情况，发现问题立即停止施工，待查明原因并采取相应措施后再施工。导向孔完成后，对工作坑人土口、接收坑出土口的标高和方位进行复核，确保按设计轴线成孔。
2.6扩孔
导向孔完成后，卸下起始杆和导向钻头，置换扩钻头进行回扩。回扩过程中始终保持合适的泥浆量，对泥浆各性能参数进行不定期
检测，以调整泥浆性能指标。根据地层的实际特点，合理控制回扩钻
进速度，以利排渣。扩孔分3-5次完成，最后一次回扩需采用相应的
挤扩式钻头，若回拖力和回扩扭矩较大，则需多回扩一次，以利孔壁成型和稳定。在钻进回扩过程中，及时做好施工原始记录，发现钻进时间、轴线角度、扭矩、顶拉力等异常情况，应立即停止施工，待查明原因并采取相应措施后再施工。
2.7回拖管材
pe管的管材连接要严格按电热熔施工要求施焊，回拖前必须检查电热熔焊接质量，待焊接自然冷却、检查合格后才能进行拖管。在回拖管道过程中，密切注意孔内情况，钻机操作手应密切注意钻机回拖力、扭矩的变化。回拖应平稳、顺利，严禁蛮拖。
3.沉降预防
防沉降是供水管道中必须重视对待的问题，管道满载水时产生的自重力非常大。而且回扩头的质量、大小不同，加之河底复杂土质的影响，在管道的外边产生间隙是必然的，这种间隙致使管段容易发生沉降。采取的措施主要需要防止、控制的地方是穿越主要道路下的管段。在拉管施工中，2m以下的较小管段基本上没有出现明显的下降，较浅的局部地方在一至两月以后或会轻微下沉。在这样的管段回拖管材时，外侧附带25～30mm的塑料注浆管，在完成拉管后封堵好井端管外缝隙，用注浆机注满水泥浆。这一措施对于短距
离的管段简单可行，可有效杜绝路面下沉问题。而且在拉管两端处各制作预应力支墩，进一步最大限度防止沉降发生的可能性。
4.实例应用
根据以上技术控制要求和施工要点，对工程项目进行实际分析，顺利完成工程项目施工的目的。
新会南车项目是广东省重点建设项目，由省铁路集团和中国南车集团强强联合，共同出资建设的项目。供水管道的建设与配套尤为重要，关系着整个项目前期准备和施工开展。供水管道主要由厂前路段和启超大道路段组成，铺设总长度约5公里，主材采用国通
dn315（sdr17）和dn225pe供水管道，环刚度为18.7 kn/㎡和13.4 kn/㎡，为热熔焊接。施工的主要难点在启超大道路段有一段长为124米长度的桥梁河面。经过对施工地区的水文、地质勘查，以及对施工风险的评估，果断选择非开挖水平定向钻进施工，整个施工过程最大角度达到-15度，水平基准深度达道-15米（如下图示），施工管道为国通dn225pe给水管道，两端工作井口管道用dn200钢管连接原有管道，电焊连接。这次施工的顺利完成，为整个南车供水项目的建设打下坚实的基础。
结语
非开挖水平定向钻进技术对于供水管道的施工具有重要战略的
意义，它极大的缩短了整个项目的施工周期和提高了工程的施工效率。市政给水管道作为一项主要的隐蔽施工工程，其在施工处理的过程中各种施工技术措施不断改进和进行综合的应用和分析。非开
