排水工程水平定向钻非开挖施工技术

水平定向钻非开挖施工技术及其优点,从前期准备、导向钻进、分级扩孔、回拉管道等方面对该施工工艺进行了论述,探讨了具体的操作规程及水平定向钻施工关键技术,并结合具体工程进行了说明。

随着我国城市化进程加快,市政排水管道建设量猛增。目前,国内大部分城市仍采用开槽埋管的作业方式。开挖路面施工会影响交通、污染环境,给市民生活带来 诸多不便,也容易造成路面质量下降,缩短使用寿命。水平定向钻施工技术的发展为解决上述问题提供了有效的途径。定向钻施工法也称为往复式潜钻施工法 (Horizontal Directional Drilling),是指无法以传统开挖、推进及作业人员无法进入工作区,须用机械方法来操作钻掘、排土、清渣及方向控制,并在扩孔后将各种管材埋入地下 的施工方法。定向钻施工法的优点有:1)需要的作业空间小,对交通影响小;2)采用机械化施工,施工迅速,工期短;3)减少因施工发生路面下陷及房屋龟 裂;4)对已有埋设物的障碍物处理减至限度;5)所需开挖空间少,安全防护容易;6)工人不需进入危险区作业,可保护工人安全;7)在人口密集地区, 对市民生活影响小;8)适合穿越铁路、公路、高速公路、河流等处的埋管施工。

定向钻与顶管施工费用的对比分析

摘要：文章通过实际的案例，对比在施工工艺允许的条件下，定向钻穿越和顶管穿越的施工费用，并得出由此选择穿越工艺的一种思路。

0 前言

由于自然条件的限制，在敷设燃气管道的建设中，不可避免的要穿越铁路、公路、河流、城市街道等特殊地段，这使得非开挖穿越技术的正得到越来越广泛的应用。崇明岛为冲积平原，水网发达，土壤含水量较高，有流沙层，在崇明岛排管过程中非开挖工艺的使用更加广泛。

管道非开挖施工方法一般有3 种：

(1)顶管法；

(2)定向钻法；

(3)盾构法。

其中盾构法施工造价十分昂贵，一般只有在管道需要穿越大型河流或者河流入海口、甚至就是海域范围时，才会考虑采用盾构施工的方式。故在崇明岛上所采用的非开挖工艺主要是定向钻工艺和顶管工艺。为进行定向钻工艺和顶管工艺的比较，在此以崇明岛上鼓浪屿路、港东公路敷设的0.4 MPa 天然气管道为例，该段排管至一条规划河流时，因该河流为崇明岛上的通航河流，不允许开挖，燃气管线穿过该条河流时不得不考虑采用非开挖工艺。工程边界条件为：规划河道现状宽度为15 m，规划蓝线控制宽度40 m；道路与河流交叉处有雨水管、污水管等管线。在分析上述现场条件后，结合崇明岛实际情况可得出以下结论：

(1)通常认为0.4 MPa 主干管网可采用钢管也可采用聚乙烯管。但由于崇明岛为冲积平原，水网发达，土壤含水量较高，且为海水，含有盐分，容易造成钢管的腐蚀，故在此考虑采用聚乙烯管；

(2)从河道的规划条件分析，穿越长度大约需100 m 左右；

(3)根据崇明燃气规划，穿越管口径为D315 中压聚乙烯管；

(4)因崇明岛目前刚刚开始开发，大部分土地还在为农田，故规划河道两侧有较为开阔的施工场地。

在实际施工中，定向钻最深可以达到20 m，顶管最深可达10 m。上海崇明地区的土质情况：标高2.0 m 以上一般是现状填土；-1.0~2.0 m 为粉质粘土；-8.0~-1.0 淤泥质粉质粘土；-17.0~-15.0 m 砂质粉土。

根据上述条件，从工艺技术的角度看无论是采用顶管或者定向钻工艺，都可以进行穿越，故设计人员从施工费用角度比较，决定采用何种穿越方式更经济合理。

MicrosoftInternetExplorer402DocumentNotSpecified7.8 磅Normal0发展过程

世界上个有据可查的关于顶管技术的记录是在1892年，最初的顶管施工作业是在1896～1900年间由美国北太平洋铁 路公 司(Northern Pacific Railroad Company)完成。我国顶管施工技术 起步较晚，自从1954年(也有认为是1953年的，无确切记载)在北京进行的例顶管施工以来，我国从国外引进顶管技术已经正好半个世纪了，早期发展 较慢，是以人工手掘式为主，设备非常简陋，也无专门的从业人员，直至 1964年前后上海使用机械式顶管，上海的一些单位并进行了大口径机械式顶管的各种试验和相关的一些理论研究。当时，口径在2m的钢筋混凝土管的一次 推进距离可达 120m，同时也开始利用中继间的相关技术。在此以后，又进行了多种口径、不同形式的机械顶管试验，其中土压式居多。由于当时的顶管掘进机的设计还停留在 比较原始的阶段，既没有完整的设计施工理论和工艺作指导，也不考虑具体的地层条件，所以当时的顶管掘进机还不够完善。土压式顶管机当时分为上部出土和下部 出土两种，但都没有引入土压力的概念。其中，也搞了一些水冲顶管的试验 。 1967年前后，上海已研制成功人不必进入管子的小口径遥控土压式机械顶管机，口径有700mm-1050mm多种规格。在他们的施工实例中，有穿过铁 路、公路的，也有在一般道路下施工的。这些掘进机，全部是全断面切削，采用皮带输送机出土。同时，已采用了液压纠偏系统，并且纠偏油缸伸出的长度已用数字 显示。1978年前后，上海又研制成功适用于软粘土和淤泥质粘

土的挤压法顶管，这种方法要求的覆土厚度较大(大于2倍的管外径)，但施工效 率比普通手掘式顶管提高1倍以上。上世纪80年代以来发展更为迅速，顶管施工技术无论在理论上，还是在施工工艺方面，都有了长足的发 展。1984年前后，我国的北京、上海、南京等地先后开始引进国外先进的机械式顶管设备，使我国的顶管技术上了一个新台阶。尤其是在上海市政公司引进了日 本伊势机(ISEKI)公司的800mm 直径的Telemale顶管掘进机之后，国外的顶管理论、施工技术和管理经验也进入中国，如土压平衡理论、泥水平顶管的各种试验和相关的一些理论研究。当 时，口径在2m的钢筋混凝土管的一次推进距离可达120m，后在1988和1992年研制成功我国台多刀盘土压平衡掘进机(DN2720mm)和 台加泥式土压平衡式掘进机(DN1440mm)，均取得了较令人满意的效果。与此同时，对顶管技术的理论研究的关注逐年增强，开始出现了比较专业的技术人 员，90年代后，以当时的顶管掘进机还不够完善。2000年后，同济大学等高校对顶管技术方面进行了不少专项课题研究，也取到了不少成果。在1998年， 中国非开挖技术协会成立，标志着我国的顶管行业开始进入规范化发展。2002年中国非开挖技术协会批准成立北京、上海、广州和武汉四个非开挖技术研究中 心，非开挖管线技术列入科技的研究进一步深入。