试论污水管网工程中的拖拉管.docx

试论污水管网工程中的拖拉管嘉善县污水处理一、二期工程总投资超2个亿，污水管网中DN300以上污水管道近100公里，其中包括穿越不允许封闭或停航的沪杭铁路复线、320国道、善江一级公路、嘉善港航道等。为了加快污水管道敷设进程、减少对原有基础设施的破坏，自2003年6月以来，我们较大程度的使用了非开挖技术，包括顶管施工技术和水平定向钻穿越铺管技术（俗称“拖拉管”）。在谈公路等20多条路段中共实施了非开挖技术将近20公里。现主要将在“拖拉管”工程实践中所得的粗浅见解和体会介绍如下，抛砖引玉，与同行们共同商酌。一、“拖拉管”铺设的优点随着城市建设的大规模发展，人们对生活环境的质量提出更高的要求。各级政府都致力于新区开发和老城区改造。而城区水污染的治理和水资源的保护又是重中之重。采用敷设300以上的截污、输送干管将收集到的污水送至污水厂治理，但随之而来的困难是污染源到污水厂均需经过人口稠密区或大型建筑物、构筑物及支流小河等。所以非开挖技术成为首选。非开挖敷设管道技术在近年得到广泛的应用，由于它不需要开挖面层，能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道, 节省大量投资和时间。对城区的交通、噪音、粉尘的危害和影响大大降低。是真正的无污染、高效率的施工技术。在非开挖技术行业中，定向钻进（拖拉管）一直是主要的增长领域。目前，在天然气、自来水、电力和电信部门定向钻进已是一种普通的施工工艺，最近由于在施工精度上的改善和钻机扭力的增强，定向钻进也被用于污水管和其它重力管线的铺设。纵观其优势有: 1、顺利穿越障碍。采用“拖拉管”技术，可控制方向、可避绕地下障碍物，河流、湖泊、公路、铁路、闹市区、建筑物等，再也不能成为铺设管线的障碍。2、减少对已建基础设施的破坏。 水平定向钻机在路面下钻孔铺管，不需要破坏路面，使已建的街道免遭开肠破肚之苦。且路面修复需要基层分层压实，再修复高标准的路面面层，代价实在不低。3、不影响城市交通。传统的地下管线铺设需要挖开路面，施工期间必然造成交通中断、阻塞、拥挤，而“拖拉管”技术采用地下钻进方法，不影响河流航运或地面的交通秩序。 4、加快施工进度 。采用“拖拉管”技术，钻杆自动装卸，效率更高安全性更好，可以加快施工进度，缩短周期，管线埋藏越深，这种优势越明显，而开挖方式则需要挖开路面、运走土方、铺设管线、回填沉降、恢复路面等过程。且机械挖土容易损坏各类原有地下管线，人工开挖效率低、工期长、相对费用高。5、综合效益好。采用开挖方式铺设管线，施工现场经常是尘土飞扬、泥泞不堪。而“拖拉管”技术施工则相对文明，场地整洁，不会造成环境污染，其综合经济效益和社会效益高于开挖施工，是一种经济、高效、环保的施工方法。二“拖拉管”技术原理简述“拖拉管”技术是指利用水平导向钻机的设备和技术手段，在地表不开挖沟槽的条件下，铺设、更换各种地下管线的施工技术，国外叫做Trenchless Technology或No-Dig。目前发达国家应用此技术铺设管线的已占到7%-10%。它的主要特点是，根据预先设计好的铺管线路，驱动装有契形钻头的钻杆从地面钻入，先钻一个导向孔，在此过程中，用产生1215MP高压水流的注塞泵不断向孔内喷水，使其冲割土层，同时利用土层的反作用力改变偏向钻头的方向，使其沿着设计的方向运行。地面仪器接收由地下钻头内传送器发出的信息，控制钻头按照预定的方向绕过地下障碍物直达目的地。然后卸下钻头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩大器，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径，最后将需要敷设的管线牵回钻孔入口处。钻机。尤其是地表发射钻机，通常为履带式，可依靠自己的动力自行进入工地。配置有一个钻杆自动装卸系统，定长的钻杆装在一个“传送盘”上，随钻进或回扩的过程而自动从钻杆柱上加、减钻杆，这种操作与一个自动的螺纹拧紧和卸开装置配合进行。由于钻杆自动装卸系统加快施工速度，从而提高施工安全和减小劳动强度。“泥浆”。常用的钻进液或称“泥浆”是膨润土和水的混合物，其性能取决于其成分配方。在整个钻进过程中，特别的混合机组提供的钻孔混合液不断地从钻头的钻口嘴喷出，在钻进和反向扩孔的过程中，起着射流切削，形成孔壁，稳定钻道，润滑钻具，冷却钻头，携带岩屑等关键作用。1泥浆在钻头前面起射流作用，有助于软化切削土层，易于钻进。2泥浆在孔的四周形成泥饼，也称之为孔壁，使形成的孔不塌方。3泥浆使钻杆、钻头和管道得到良好的润滑，减少回拖阻力。4泥浆在钻孔内流动，可冷却钻头钻具和探测仪的探棒。5泥浆可悬浮切削下的泥土和岩粉，并将它们携带出孔外。三值得注意的几点在近一年的拖拉管工程实践中，我们体会到要真正做好这项工作，除了必须全面掌握拖拉管工艺的使用技术，还要了解其他相关事宜。诸如：施工场地情况，机械进出道路情况，周围居民居住情况，水电保障情况，地质结构情况，地下管线情况，使用管材情况，泥浆排放情况，等等。现将主要三点与同行探讨如下：1全面了解地质结构及地下管线情况拖拉管穿越施工的关键是做好导向孔曲线的设计和地质勘察。导向孔的设计和施工受许多因素的制约，其中最主要的是地上和地下条件，地上条件包括地形、地貌以及周围建筑物、道路、河流等；地下情况包括原有地下管道、地下水和地质结构等。因此，在导向孔设计和施工之前必须进行详细的现场勘察，取得第一手资料，为编制施工方案和计算工程造价提供依据。由于现代城市的地下铺设了各种设施，例如：电话线，电力线，有线电视线，交通信号路灯线，煤气管道，供水、排水、洪水控制设施及管道，甚至国防通信电缆等等。由于地下设施位置和深度记录的不准确不完善，城市档案资料不全，有的甚至根本无图可查。如果不搞清楚，一旦遭到损坏，后果不堪设想。 我们在每次实际操作前除了做好穿越地层的土质类型、含水量、透水性、含砾石比例等地质勘探资料的收集外，还一个不漏地把相关单位或部门请到现场，面对面地把管线性质、水平位置、垂直深度和离计划路径的左右方位、管线的直径及所需要的最小净空等交代清楚，作好记录，并在地面作好标记。在实际操作时还对特殊部门如电缆管理部门，请他们派人来现场监督。要求施工单位精确测绘管线起点、折点、交点、终点、分支点、变坡点和变径点的座标和高程，认真作好数据计算、展点绘制、落实措施、保证施工方案切实可行。 2管材的选型和加固自上世纪90年代以来，在供水和排水管网工程中，塑料管已相当程度地取代了金属管和有筋砼管。塑料管有许多优于金属、砼管的优点，如：强度高、质量轻、耐腐蚀、耐冲击、绝缘性好、材料致密不渗水、表面光滑水力条件好、加工容易、搬运方便、便于施工等。聚乙烯（PE）管道系统因为具有柔韧和可以熔接的特点，特别适合拖拉管铺设技术。而高密度聚乙烯（HDPE）管道因其密度小，环刚度大，更适合在路面下作排水拖拉管铺设。据有关资料称，我国1981年试制HDPE管，通过技术鉴定后投入生产，铺设了2000多KM供水管道，至今没发现爆破和开裂。目前主要产品有：中空壁缠绕管，双壁波纹管，双壁工字管，（给水用）直壁管等。由于国内尚无检测整根管材拉力的机构，HDPE管的断裂拉力目前尚不清楚，均是在工程应用中凭实践经验感性体会甄别。由于直壁管价格远大于中空壁缠绕管，所以我们在工程实践中，采用何种管材，须视拖拉距离和地质的具体情况而定。a当管径大于DN500时就采用中空壁缠绕管；b当管径小于DN300且距离较长时就采用直壁管；c当管径介于DN300400之间时，为了节约投资，我们还是采用中空壁缠绕管。由于小管径中空壁缠绕管有效管壁薄，抗拉力相对较小，我们就采用加固措施，提高其抗拉力。在管中穿4根1216的钢绞线或钢筋，在两端用管帽锚固。使拉力转移到钢绞线或钢筋上，而作用于中空壁缠绕管上的是既有拉力又有推力。为了防止管段中间部位受推力而壅起，我们在管子外面再加上4根12的钢筋，并用-30*3扁铁5000进行圈箍。3熟悉钻机特性，切实提高铺管精确度和成功率“拖拉管”技术在污水管铺设中的应用属刚刚起步，先进的技术还得靠人来掌握。而现在前来投标的施工单位大部分是看好“拖拉管”技术的前景，刚买来钻机不久，操作人员根本没有全面熟悉钻机特性，从而使操作出现失误。常见的失误有：不能切实掌握好钻进方向及坡度，使偏差过大；泥浆的配制和使用不合理，产生“液压锁”现象；扩孔太小、回拖速度太快，使路面地层挤破裂并隆起。在此，仅将我们的粗浅做法简述如下：a钻机的导向是行走定位系统，它包括探测器、接收器和远程显示器三部分，探测器装在钻头内，接收器根据探测器发出的信好来判断钻头的位置和方向，远程显示器则将接收器接收的信息传递给钻机操作员，操作员便据此操控钻杆以弧形路径或上或下，或左或右避开路线上的障碍物。在钻头旋转着朝前推进的过程中，每逢遇到坚硬障碍物，钻头就会出现偏差，而偏差并不是立即显示出来，有时需要停一会儿，偏差才显示在定位器上。要求钻机每钻进1M，导航员即须用探测器探测一次，做好导向孔的地面测量和放线工作，使钻机操作员能及时调整导向孔方向，控制钻进速度给进力和水压，使导向孔按照设计的轨迹施工。另外，在回扩过程中，由于回扩头自重而产生一定量的成孔下垂现象，造成导向过程准确而实际施工高程下降的问题，根据我们的工程实践，可根据土质情况，通过预先设置1015CM的变量，即能有效的解决。b泥浆是由膨润土、水和处理剂组成的介于胶体和悬浮体之间的分散体系。泥浆俗称钻孔施工的“血液”，有许多失败的工程，都是因为泥浆质量太差或泥浆性能不符合当时的地质条件造成的，所以泥浆的配置就显得至关重要。泥浆的含砂量越小越好（一般不大于2%），PH值一般在89。泥浆配置过程中，必须按照先加苏打，然后加入膨润土，再加入固体或粉末化学添加剂，最后加入液体的化学添加剂或聚合物的次序，绝对不可颠倒次序,完全搅拌好之后才能使用。C扩孔过程中，要依次加大回扩头，经过多次扩孔，最终成孔直径一般比管子外径大200mm（或是管径的1.251.5倍）。管子在孔中是处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑，这样既减少了回拖阻力，又保护了管子外表面。回拖管线时HDPE管前部套有管