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(kāi)挖等情 況 。其施工原理是 ：依據(jù)設(shè)計(jì) 圖紙 和地勘報(bào)告 。計(jì)算 符合設(shè)計(jì)要求并能滿足設(shè)備運(yùn)行的鉆孔軸線 ，必要 時(shí)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(guò)操作平臺(tái)上的儀器控制鉆頭按 照預(yù)先指定 的方 向繞過(guò)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(shí)將鉆孔擴(kuò)大至設(shè)計(jì)直徑 ．并將鋪設(shè) 的管線 回拖至鉆孔入 口處完成整 個(gè)管道 的鋪設(shè)工作 。
2 施工過(guò)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(guò)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(jì)圖紙 ，對(duì)擬施工管道進(jìn)行軸線放樣 ，并根據(jù)地勘報(bào)告 ，確定一次牽引管道長(zhǎng)度．并計(jì)算牽引法施工中的兩個(gè)重要軌跡參數(shù)——導(dǎo) 向段 (或稱曲線段 )距 離和鉆桿入射角 Ot。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(jì)算如下 ：
(1)導(dǎo)向段距離 ：
= ×(2JR ) 5=9．96 m ，本段工程導(dǎo)向段取 10 m 。式中 ：h 為管道埋深 ，本段地面平均標(biāo)高 51．5 m ，管道埋深 4 m ；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 1 200 d。
(2)鉆桿入射角 0【：Ol=0．5tg- { ×(2R — ]~5／h}=34。通過(guò)對(duì)施工過(guò)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(duì)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(guò)程 中向孔 內(nèi)不間斷地注入預(yù)先配制的泥漿 (膨潤(rùn)土或黏土和水根據(jù)地層情況配制 ，泥漿具有護(hù)壁 、潤(rùn)滑等作用)，鉆壓通過(guò)操作平臺(tái)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)向孑L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(jì)要求 ，可重復(fù)上述過(guò)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(zhǎng)度 ，將管道 的一端與鉆頭相連 ，將其拖人施工完畢的孔洞中，啟動(dòng)設(shè)備對(duì)管道進(jìn)行回拖 ，直至孔洞的起始位置 ，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(duì)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(guó)產(chǎn) D D W 一350 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(guò)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(jià)低廉 、占用場(chǎng)地少 、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。
3 施工過(guò)程 中常見(jiàn) 問(wèn)題的預(yù)防與處理
3．1 軌跡設(shè) 計(jì)軌跡設(shè)計(jì)是牽引管法施工過(guò)程 中必須重點(diǎn)控制的工序 ，合理設(shè)計(jì)軌跡對(duì)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(jì)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(wèn)題 ，但帶來(lái)的問(wèn)題是設(shè)備需要起 吊在坑內(nèi)作業(yè) ，地下水位高時(shí)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(guò)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(guò)程中阻力來(lái) 自三個(gè)方面 ：
1) 管道在孔 內(nèi)的摩擦力 ；
2)PE 管為軟管 ，在 回拖過(guò)程 中尤其在導(dǎo)向孔段管道易產(chǎn)生彈性變形 ．對(duì)孔壁產(chǎn)生一個(gè)附加的阻力 ；
3)回拖過(guò)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(zhǎng)度的增大而增加 。
為解決這個(gè)問(wèn)題 ，可采取如下措施 ：
1)用一個(gè) 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)~11果在黏土地層鉆孔 ，孔 內(nèi)泥漿比重必然會(huì)很大，回拖阻力也就大，此時(shí)可采用開(kāi) 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(shí)出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象
卡鉆是施工中比較常見(jiàn)的孑L內(nèi)事故 ．孔壁泥皮過(guò)厚 、孔內(nèi)泥漿 比重過(guò)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(shí)加入潤(rùn)滑劑 ，提高泥漿和泥皮 的潤(rùn)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(guò) 0．5％。
3．4 鉆頭脫落和鉆桿折斷問(wèn)題鉆頭脫落和鉆桿折斷是施工過(guò)程 中常見(jiàn)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(shí)扭力或 回拖力突然降低 ；
2)泵壓 明顯下降 ；
3 )探測(cè)儀器接收信號(hào)無(wú)明顯變化或信號(hào)消失。解決此類問(wèn)題以預(yù)防為主，施工作業(yè)時(shí)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(shí)調(diào)整 ，避免 比重過(guò)大 ，減少鉆進(jìn)阻力 ；
2)鉆桿加桿時(shí)及時(shí)檢查鉆具磨損彎曲情況 ，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更換 ；
3 )施工時(shí)要掌握操作要領(lǐng) ，鉆進(jìn)及擴(kuò)孔時(shí)扭力或回拖力要保持適 中，隨著鉆孔深度及地層變化及時(shí)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 出孑L外。
本項(xiàng)目至工程結(jié)束時(shí) ，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(guò)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(shí)對(duì)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(dòng)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)生起到了關(guān)鍵性的作用 。
4 結(jié)語(yǔ)
本文是根據(jù)該工程施工過(guò)程中取得的施工經(jīng)驗(yàn)完成的 ，因項(xiàng) 目工期 緊 ，時(shí)間倉(cāng)促 ，沒(méi)有對(duì)具體地層適合何種配 比的泥漿 比重以及對(duì)施工質(zhì)量和施工安全 比較有利 、何種地層該用何種鉆壓、何種轉(zhuǎn)速對(duì)鉆進(jìn)或 回拖管道 比較有利 等進(jìn)行詳細(xì)的分析研究 ，略顯不足 ，需在 以后工作中不斷的完善 ，以便更好地發(fā)揮該技術(shù)在城市管網(wǎng)建設(shè)中的優(yōu)越性。
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