1、1导向钻进管道敷设工艺的质量技术控制要点摘 要:随着近年来拖拉管（导向钻进）管道敷设工艺的逐渐广泛应用，这一非开挖管道工艺能最大限度地降低地下管线施工时对地面交通与周边环境的影响。但该工艺的新颖性也决定了其在施工过程中质量技术控制标准参差不齐，本文主要从拖拉管（导向钻进）管道敷设工艺的材料选用及施工流程中工序的施工方法进行剖析与探讨，归纳出该工艺的部分质量技术控制要点。 关键词：拖拉管；导向钻进；管道敷设；非开挖 Abstract: Along with the recent years towable tube ( directional drilling pipe laying techn
2、ology ) gradually extensive application, the Trenchless Pipeline technique can minimize the underground pipeline construction on the traffic and environment effects. But the technology novelty also determines the construction process in quality control of uneven technology standard, this article mai
3、nly from the hauling pipe (directional drilling pipe laying technology) material selection and construction process construction method for analysis and discussion, the author summarizes the technology part of the key points of quality control. Key words: towable tube; directional drilling; pipe lay
4、ing; 2non excavation 中图分类号：P756.2 文献标识码：文章编号： 拖拉管管道敷设工艺亦称为导向钻进穿越法，是一种在不开挖地面条件下就可以在地下快速敷装管道的施工方法。该工艺技术是近年来新发展起来的新型工艺，有效地避免了管道敷设施工时对地面交通、环境的影响。 现主要从该工艺各关键工序及材料方面剖析其施工过程中的质量控制要点。 导向钻进工艺是一个三维的施工过程，即导向钻机设在地面上，在表层开槽、清除杂填土后，采用雷达探测仪导向，控制钻头按管道设计轴线钻进，经多级扩孔后，将管道回拉就位，完成管道敷设的施工方法。其主要工艺流程为： 图 1 拖拉管（导向钻进）管道铺设工艺流程图
5、 其关键工序质量控制主要如下： 1.泥浆制备 泥浆的制备主要用作导向钻进时的泥浆护壁，需按现场实际地层条件配制，其粘度以维护孔壁稳定并能将钻屑携带出地表为原则。现场一3般采用原土造浆，同时因应钻进地层地质条件不同适当添加膨润土的方式。 泥浆主要功能具体有如下几点： （1）维护孔壁稳定及防止其坍塌 其静水压力可抵抗作用在孔壁上的土压力和水压力，并防止地下水渗入； 在孔壁上形成薄而致密坚韧的不透水的泥皮，从而使泥浆的静水压力有效地作用于孔壁上，有效防止孔壁的剥落； 具有一定的渗透性，从孔壁表面向地层内渗透到一定范围后将粘附在土颗粒上，这种附着作用可减少孔壁的透水性及维持孔壁的稳定性。（2）具悬浮土
6、渣功能，可有效防止或减少土渣沉淀堆积。 （3）具有将钻屑、土渣携带出地表的功能，其主要通过泥浆循环系统实现。 （4）具有冷却和润滑钻头、钻具的功能。 导向钻进工艺泥浆制备的主要控制指标是泥浆粘度和失水率。粘度主要控制在 1825s。失水率主要控制在 1015ml/30min，水敏性易坍塌和松散地层宜控制在 5ml/30min 以下。 2.分级扩孔 导向钻孔完成后，使用由小到大不同口径的扩孔器在导向孔轨迹内回转切削，从而不断扩大口径，最终切削成所需孔径的工序，称之为分级扩孔。 4扩孔孔径的大小应根据地层条件和管道管材类型确定，并在实际施工吕进行经验总结与调整，控制适当的扩孔孔径。因为扩孔孔径过小
7、，孔壁与回拉管材接触面过窄，摩阻力较大，将影响回拉作业；扩孔孔径过大，则容易因管材与孔壁间空隙过大而造成孔凹陷，且扩孔孔径较大时，扩孔钻头类型和土层条件将直接影响扩孔速度。为保证扩孔后管材回拉顺利，扩孔的终径一般宜采用拟拖进管材外径的 1.11.3 倍。 3.管材选择 拖拉管工艺使用的管材一般适宜选用 HDPE（高密度聚乙烯）平壁管，即内外壁光滑的均质实心的高密度聚乙烯管壁管材。其主要采用热熔对接，具有强度高，能承受较大拉力等的特点，主要表现为优良的耐低温冲击性、柔韧性，同时还具备良好的耐腐蚀性和易加工性。 对于管材选用时，应遵循以内径满足设计参数为标准，例如设计标注选用 DN500 管材，则
8、应选用公称外径（OD）560mm，壁厚 26.7mm，公称内径（D）570 mm 的 HDPE 管材。 HDPE 管材在管材在选用时应参照其物理性能是否符合下列参数： 密度：0.940.96g/cm3； 短期弹性模量：800MPa； 抗拉强度标准值：20.7MPa； 抗拉强度设计值：16.0MPa； 环刚度，即抵抗环向变形的能力：8kN/m2； 管材同时必须满足回拉力要求，按不大于 12MPa 控制允许拉应力，主要以管材不发生塑性变形为限。 54.管材连接 拖拉管工艺中 HDPE（高密度聚乙烯）平壁管主要采用专用热熔器具进行热熔对接的连接方式。热熔对接连接是将与管轴线垂直的两对应端面与加热板面
9、接触，加热至熔化，然后撤去加热板，将熔化端压紧，并保压、冷却，直到冷却至环境温度的过程。 管道连接前，应采用专用割刀或切管工具进行管材切割，切割断面应平整、光滑、无毛刺，且垂直于管轴线，以保证热熔对接时管材能有效熔接。 热熔连接工具的温度控制必须精确，加热面温度分布亦应均匀，且加热面结构应符合焊接工艺要求。热熔连接前后更应使用洁净棉布擦净加热面及管材断面上的污物，以保证加热面与管材断面有效接触受热。 待连接管材的连接端应伸出焊机夹具一定自由长度，并校直对应待连接管材，使其在同一轴线上，且错边不应大于壁厚的 10%且不大于3mm。加热完毕，待连接管材应迅速脱离加热器具，并检查待连接件的加热面熔化
10、的均匀性和是否有损伤。随后使用均匀外力使连接面完全接触，并翻边形成均匀一致的凸缘，凸缘开关大小应均匀一致，无气孔、鼓泡和裂缝。同时凸缘应处理平整以减少管材回拉时管件阻力。热熔后管材间焊缝强度必须大于管材强度的 125%，以避免管材在回拉过程中于焊缝这一薄弱位置出现断裂等情况。 图 2 热熔对接连接方式示意图 6热熔连接后，在保压、冷却期间不得移动连接件或在连接件上施加任何外力，以确保管材连接面完全熔接前不因产生变形而导致其有效抗拉应力下降。 5.回拉管材 拖拉管工艺最后的一个关键步骤便是管材的回拉，进行回拉管材作业前，应进行回拉力计算，以确定施工机具对管材施加的回拉力的大小。其主要按以下图示及
11、公式计算： 图 3 回拉力计算示意图 式中 Pt回拉力（kN） ； Py扩孔钻头迎面阻力（kN） ； Pf管周摩阻力（kN） ； Dk扩孔钻头外径（m） ，一般取管道外径 1.11.3 倍； D管道外径（m） ； Ra迎面土挤压力（kPa） ，按地区选取不同数值，如冲积平原地区，护孔泥浆粘性土在 5060kPa，砂性土在 80100kPa； L管道长度（m） ； f管周与土的单位侧壁摩擦力（kPa） ，按地区选取不同数值，7如冲积平原地区，粘性土在 0.30.4kPa，砂性土在 0.50.7kPa。 理论上 Py、Pf 虽与管道埋深有关，但通过工程实践摸索证明，当在护壁成孔稳定前提下，回拉力与
12、管道埋深关系不大，与护壁成孔是否稳定有关。 在回拉管材作业过程中，应密切注意钻机回拉力及扭矩变化，采取措施尽可能减少摩擦阻力。回拉后，造斜段以及管道外壁均须注浆充填密实，以避免施工地段的地层因空隙而无法维持土体自身整体稳定性，控制土体沉降。 并且在回拉后，管材需要一定时间以恢复回拉时产生的轴向形变，其值大小与回拉力大小、材料物理性能、管材长度、温度有关，故通常需等待 24 小时后，再进行管道切断。 参考文献: 1.中华人民共和国国家标准，岩土工程勘察规范（GB 50021-2001） ，北京：中国建筑工业出版社，2001 2.中华人民共和国国家标准，给水排水管道工程施工及验收规范（GB 50268-97） ，北京：中国建筑工业出版社，1997 3.中华人民共和国国家标准，工程结构设计基本术语和通用符号（GBJ 132-90） ，北京：中国建筑工业出版社，1991 4.中国工程建设标准化协会标准，埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程（CECS 164：2004） ，北京：中国建筑工业出版社，2004 5.龚晓南，土力学，北京：中国建筑工业出版社，2002 6.龚晓南，地基处理，北京：中国建筑工业出版社，2005 87.建筑施工手册 （第四版）编写组，建筑施工手册（第四版） ，北京：中国建筑工业出版社，2003
