小型定向钻机双向曲线穿越铺管技术应用

1、小型定向钻机双向曲线穿越铺管技术应用    摘要：结合具体工程，小型定向钻机铺管在现场空间狭小情况下，双向曲线施工技术在400mm污水管穿越铺管中的应用。 双向曲线穿越技术即为在平面上和剖面上都具有较大弯曲弧度的穿越铺管技术。 【关键词】小型定向钻机双向曲线400mm污水管大弧度弯曲 一、工程概况 福州市江厝路污水管穿越工程，目的是把湖前小区的生活污水集中收集,泵送进入洋里污水处理厂，属于福州市06-1标城区污水管网改造项目。施工地点位于福州市鼓楼区江厝路，北侧紧临湖前农贸市场门口的支线17#污水井，南侧在江厝路主干线W5井，斜穿江厝路。铺设400

2、15;19.1mmFPPE管1根，管长为104m，采用倒虹方式施工。 本区地下管网复杂，两边的空间狭小，北侧距市场店面仅为3.0m，南侧距陡坎仅有1.7m空间。设计部门及业主经过长时间的探讨及研究，终未能有合理的方案，工期一拖再拖，整个一标段的后续工作被迫停止。在福建东辰市政工程有限公司介入本项目后，经谨密的研究，决定采用双向曲线穿越铺管技术方案施工。工程施工平面示意图如图1-1，剖面示意图如图1-2：     二、现场勘察 2.1地形地貌 江厝路西侧、西北侧为五凤山；南侧为陡坎，最高有15.0m左右，有明显的山包整平痕迹;东侧跨越湖前河与福飞南路连接，

3、地势为西、南高，东、北低。经与当地居民了解，原有一条15m宽小河，由西向东流入湖前河。穿越地段原地貌大致如下图2-1：    九十年代中期，城市建设需要，河流改为地下箱涵，遂称为大腹山冲污暗渠。 2.2穿越地层的地质概况 根据承包方原明挖支线管与主管的施工情况得知，南侧为花岗岩全风化残积土层，北侧埋深1.5m以内为杂填土，下部为粘土，参考以往曾在东侧300m左右施工的记录，原河底应为淤泥土层。 2.3原地下管网探测 非开挖施工前，对现场所有地下原管网进行详细的探查，全面收集原管网的资料，在现场地面标注其平面位置和具体埋深及管线的性质，防止施工时造成破坏。

4、现场严重影响施工的管线是3.5×3.5m暗渠和2200mm雨水管。 三、铺管施工 3.1工作坑开挖 图3-1为17#原井示意图：     施工时在井壁东西两侧各凿开0.7m×0.7m方硐，如图3-1黑影部分所示，东侧在管底向上0.7m，西侧在管顶向上0.7m，在东侧井壁外侧开挖长2.5m，宽1.5m，深2.8m接管坑，并截取原管1.5m，封好两侧管口，确保泥浆不会渗入管内。 图3-2为W5原井，以相同的方法凿开井壁两侧，在井壁西侧开挖长2.5m，宽1.6m，深3.1m接管坑，并截取2.0m原管（因为主管为600水泥管，支管是400PE

5、波纹管）并封堵管口，东侧从原管顶向上开挖长8.0m的下管斜槽。 3.2导向孔轨迹设计 导向孔轨迹主要由平面、剖面轨迹组成，主要形式为斜直段造斜段平直段造斜段斜直段。 3.2.1平面设计 平面轨迹是本工程的关键点，是区别于正常项目施工的重点，如图3-3所示，平面轨迹分解为五个部份，即a、b、c、d、e五段，A、B、C、D四点分别为相对应的拐点。    本工程的轨迹是大弧度平面弯曲的倒虹孔，平面上弯曲的垂距约为31m，平面穿越垂距b段弯曲垂距+c段垂距+d段弯曲垂距。c段是斜穿的关键段，江厝路主要由c段来完成穿越。c线段与江厝路走向的夹角大小关系到能否完成穿

6、越的成败，经过现场的测量和计算，其夹角为210、斜率为0.41，换算成仪器的倾角是36%。按每根钻杆的变化倾角9%来计算，即12m平面造斜段：从0-36%或36%-0增加的垂距为2.302.4m，完成的穿越垂距为2.35×2+64×0.41=30.94m。 平面轨迹各段的描述如下： a段：平面直线段长12.0m，目的是导向孔沿箱涵走向平行向下施工，使轨迹深度达到5.6m，导向孔倾角趋于平缓，保证从箱涵底部安全穿越。 b段：平面造斜段长12.0m，改变平面穿越方向，目的是斜穿箱涵及江厝路，A为b段的起点。 c段：平面直线段长64.0m，完成横穿的主要任务，B为起点。 d段：平

7、面弯曲段长12.0m，改变穿越平面方向，为正位进入W5井摆正方向，C为起点。 e段：平面直线段长4.0m，进入W5井位，D为起点。 3.2.2剖面设计 主要控制点为导向进入原17#井（A1）和W5井（D1）的埋深和倾角，如果不合理会给原管造成损坏，使施工时的泥浆渗入，给后续施工带来困难；B1、C1点是进入箱涵和离开雨水管的关键点。如图3-4所示描述如下：    导向时A1点埋深在2.8m，倾角在-35%左右，D1点埋深在3.1m，倾角在+35%左右，B1点埋深5.6m，倾角应在-10%以内，最好趋于0，C1点埋深4.3m，倾角在+20%左右。 3.3导向

8、施工 导向定位系统采用DigitrakEclipse步履式导向仪与ZT-25型非开挖铺管钻机配合施工。 Eclipse定位仪，因其精度高，传感器发出的信号强，被誉为国内最可靠的步履式定位系统之一。 ZT-25型钻机的主要参数：扭矩7000N.m、回转转速0-100r/min，回拖给进力250KN；泥浆最大排量250L/min，泥浆泵最大压力8Mpa，使用钻杆的规格73mm×3000mm。 导向施工时，参照图3-3和图3-4分别把A、B、C、D四个平面拐点及BC直线段和A1、B1、C1、D1剖面关键点，在地面上相对应位置用白漆标注明显标志，为施工导向孔时参考。  &

9、#160;  钻机摆设范围被限制后,钻机就位入射角调整为-35%，按预定好的轨迹逐根钻杆施工，剖面轨迹是以仪器测量参数对照来控制，及时调整轨迹，确保导向孔和设计轨迹的偏差小于10cm。平面轨迹的控制如图3-5所示，钻孔施工进入A点后，开始平面造斜，参照a段面向角12的造斜能力来估算面向角为3的造斜参数，每施钻完一根钻杆，都要标注钻头的平面位置，并测量其垂距S1、S2、S3、S4、以SA=0为基准S10.18S20.65m，S31.35m，S42.35m，偏差要在5cm以内，即能够进入平面斜直段（BC直线段）施工。按同样的原理施工d段平面造斜段，如图3-5所示,C点Sc2.35mS51

10、.35mS60.65mS70.18mSd=0，即完成平面控制施工。 3.4回拖扩孔 本工程铺管轨迹平面弯曲弧度相对较大，剖面上进、出口部分也有较大的弧度弯曲，根据孔径与管径系数1.21.5倍的施工要求，最大孔径采用580mm扩孔器施工，分三级四次回扩，第一次用380mm扩孔器，第二次用480mm扩孔器、，第三次、第四次用580mm扩孔器回扩施工。 3.5铺设管线 把每根8m长的FPPE短管采用热熔焊接技术连接成104m的整根管柱，远离下管坑的尾端用管帽密封，管柱前端用预制专用于400×19.1mm的园椎形铁件拉管头牢牢固定后与钻具连接，回拖铺设管线。 3.6接管施工 清淤工作完成后，

11、17#井如图3-6：     在工作坑的东侧，砌一个暗井，把拉管与原管接入暗井内，暗井与17#原井用500mm短管相接，原管、井壁、地面恢复原状。同样方法施工W5井后，本次铺管施工工作全面完成。 四、结束语 当今的城市地下管网错综复杂，道路拥挤不堪，许多新增的管网采用明挖施工工艺根本无法实现，非开挖铺管技术正好解决了如此工程的难题。但是正常的非开挖施工对场所要求较高，有些现场因为某种因素的影响，远远无法达到正常施工的条件。在日益竞争，技术手段不断创新的市场经济环境下，如轻易放弃，不但给企业造成经济上的损失，也会给业主留下负面的影响。 本工程通过参考剖面弯曲弧度来设计平面轨迹，在极其有限的空间内创造条件，消除施工条件严重不足的因素，安全