非开挖污水管道拉管施工工法

1、非开挖污水管道拉管施工工法中交xxx有限公司1 前言 拉管施工技术是一种不开挖或者少开挖的管道敷设施工技术。非开挖技术是近几年才开始使用的 一种技术，它涉及的是利用少开挖，即工作井与接收井要开挖，管道不开挖来进行地下管线的敷设或 更换, 通过工作井把要敷设的管子拉入土内，同时可以曲线穿行以绕开一些地下管线或障碍物。随着国家海洋战略 的实施，为满足海洋发展的需要，加速了沿海的资源开发，海底成孔托管技术的利用和发展也随之崛起。目 前，陆上海上拉管工艺同步发展为更好的建设基础设施，更通畅更高效的敷设管线设施，提供了有效的方法。 特别新建管线、海底管道和施工占路对社会的影响成为传统施工工艺难以解决的矛

2、盾，拉管技术为解决这一 日益突出的矛盾提供了很广泛的应用。在诸多拉管施工成功案例中，由XXX承建XXX工程和XXX中央商务区名人岛连岛路海底成孔托管 工程最为典型，具体如下：XXX道路工程原设计采取型钢支护施工的294m污水管道位置，地质条件发生变化，存在淤泥层夹 流砂层地质，施工时出现塌方，导致无法采用开挖方式施工污水管。经工艺优化为拉管施工顺利完成 该区 段的污水管道施工，缩短了工期、有效减少了施工成本。XXX中央商务区名人岛连岛路海底成孔托管工程污水管道敷设穿越段长度 360m，采用定向钻孔拉 管工艺克服了传统铺管船法易受船舶资源、恶劣海况、海底管线影响的难点，海底拖管工程进展顺利， 质

3、量过硬，得到了监理及业主的一直认可。2工法特点2.1拉管工法优越性 该工法较传统工艺相比，其在地质情况比较差、开挖深度大、存在施工占路、管线 交叉、征地困难、船舶影响等情况可以有效缩短工期，节约成本，安全性高。同时海上拉管施工将海域 的施工面“搬 到” 了陆域，不需要船舶施工，有效的避免了海况、天气、船舶影响等带来的阻碍与风险。2.1.1采用拉管工法的其他优点（1）对交通干扰最小；（2）对周围房屋、海域环境的损坏少；（3）全年可施工，施工安全，效率高；（4）社会效益高，且综合成本低，工时少；（5）导向管施工时，深度位置可以由导向仪测量，并根据设计轨迹进行校正调整。（6）有效保护管材，避免因机械

4、设备、船锚、回填料等意外碰撞导致破损。3 适用范围 拉管工艺适宜用在水利、燃气、电信和电力等管道穿越公路、铁路、建筑物、河流、航 道、古迹 保护区、闹市区、农作物及植被保护区等，特别是在地质情况比较差、开挖深度大、存在施工占 路、管线交叉、征地困难、海域船舶影响等难题时宜采用。拉管直径在DN800以内的偏多。4工艺原理拉管施工技术是一种不开挖或者少开挖的管道敷设施工技术。非开挖技术涉及的是利用少开挖， 即工作井与接收井要开挖，管道不开挖来进行地下管线的敷设或更换，如图4-1拉管工艺立面图所 示。利用置于地面的铺管机，沿待铺线的设计轨迹先钻成一个先导孔（导向孔），然后将导孔回扩（回扩直径按4-2

5、公式计算），扩大至适合生产管道敷设的直径，然后将待敷设的生产管拉入孔内。回扩直径如下：D=K1d （4-2）式中：D一适合生产管道敷设的钻孔直径；K1为生产管外经K1为经验系数，一般为（1.21.5 ）； d一管外径。图4-1拉管工艺立面图5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程图5.1-1拉管施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1施工准备（1）地质勘察施工前先对现场进行地质勘探，地质勘探主要了解有关地质和地下水的情况，为选择钻进方法和配 制钻液提供依据。现场勘察内容包括：原有地下管线及设施的直径和埋深，原有电缆线路的走向等情况， 并在地面作好标记，穿越地层的土质类型、含水量、透水性。（2）

6、定向钻孔轨迹设计牵引管施工前要做好导向孔曲线的设计，导向孔的设计和施工受许多因素的制约，其中最主要的是施 工现场的地面或海底面以上及地面或海底面以下条件，地面或海底面以上条件包括地形、地貌、周围建筑 物、道路、水深、海况、船舶等；地面或者海底面以下情况包括原有地下管线、海底管线、地下水和地质 结构等。因此，在导向孔设计和施工前必须进行详细的现场勘察。1）钻进前依据设计图纸要求的管道内底标高和相对应的原地面标高先计算出钻杆应达到的深度来确 定定向钻孔轨迹。2）定向钻孔轨迹线段由造斜直线段、曲线段、水平直线段（与管道排水坡度一致）等组成。3）入土造斜段与管道直线段之间及管道直线段与出土造斜段之间，

7、有一根钻杆长度达到管道直线 段坡度要求。4）入土角度不超过15，出土角度按导向钻杆及拖拉管材允许曲率半径较大值确定，一般不宜 超过20。（3）施工平面布置根据施工要求，在各分段施工节点井位前后各需开挖一个工作坑和接收坑。在管道的起点设置一个工 作坑，在管道的终点设置一个接收坑。在坑前方还需要停放施工机械以及导管拆装施工操作面，需占用 16mx 5m的地方做工作坑、接收坑和施工操作空间。5.2.2施工测量（1）平面控制放线 平面控制及放线，依据现有边线，通过勘测方提供的控制点引测本工程的定位点，为 保证施工各 阶段控制点网，坐标及高程的准确，首先对施工现场内各控制桩加以保护。并把各控制点引测 至

8、现场 外加以保护，以便竖向引测放线。同时要做闭合校核。施工前通过全站仪沿地面上拉管的中心线每3m设置一桩（有障碍物的除外），并沿拉管的中心线 撒好白灰线且测出桩高程，算好桩高程与设计拉管流水面的关系。（2）高程控制 高程控制根据勘测方提供的水准点引测施工现场的高程控制点。根据本工程的实际情况，在现场选择固定的地方做临时水准点，并做好保护。定期复核，确保精度满足规范要求。（3）工作坑开挖 应根据钻机的出入射角开挖出、入土两个工作坑，工作坑大小根据实际预埋管道的大小、 材质、现场场地要求及管道敷设的深浅决定（如图5-2.2-1所示），一般待拉的管在DN500以下的入土 工作坑 挖掘尺寸为：（长X宽

9、X深）3mx 2mx 2m,出土工作坑挖掘尺寸为3mx 2mx2m。工作坑深度根据拉管流水面高程确定。图 5.2.2-15.2.3设备就位、导向钻孔（1）原理导向孔钻进一般采用小直径全面钻头，进行全孔底破碎钻进，在钻头底唇面上或钻具上，安装有 专门 的控制钻进方向的装置，在钻具内或紧接其后部位，安装有测量探头。管道拉管工法是在不开挖地表的情况下，用导向钻凿技术，将一无线电发射器置入钻头盒内，导 向钻进过程中，地面接收仪随时显示钻头的深度、倾角、温度等参数（如图5.2.3-1所示）。施工人员 在地面导航仪引导下，从起点到终点钻一个与设计轨迹尽量吻合的导向孔。（2）施工机械的安装、调试1）钻机安装

10、在管道中心线延伸的起始位置，机架方位应符合设计的钻孔轴线。按钻机倾角指示装 置调整机架，符合轨迹设计规定的入土角，施工前采用测量计算的方法复核。2）钻机安装后，起钻前用锚杆锚固，满足钻机回拉力支撑要求。3）开钻前测试探头反射信号是否正常，再将导向钻头以水平入土角度钻入土中，通过给进和钻进 过程直到接收坑。（3）定向钻进施工1）钻机开动后，先进行试运转，时间不少于15分钟，确定各部分运转正常后方可钻进；首根钻 杆入土钻进时，采用轻压慢转的方法，稳定入土点位置，符合设计入土倾角后方可开始钻进。2）导向孔钻进前，必须先对雷达探测仪进行校准，合格后方可使用；导向孔钻进时，造斜段探测 控 制点设置间距为

11、1.5m,直线段按一根钻杆长度3m设置。3）钻进过程中探测发现偏差时应立即通知钻机操作人员进行纠偏，主要方法为通过导向仪对钻头的钻进方向进行导向，予以纠偏；若发现偏位较大，则应该将钻杆拉回至未出现偏位的区域，重新定 位重 新钻进，确保钻杆钻进的偏差控制在规范允许偏差范围内（高程+40mm、-80mm ；中线平面位置士100mm）。4）在导向钻钻进过程中，探头连续测量钻孔位置参数，并通过无线或有线方式将测量数据发送到 地表接收器。操作者根据这些数据及处理得到的图像，采取适当的技术措施调整孔内控制钻进方向的 装 置，从而人工控制钻孔的轨迹，达到设计要求。5.2.4扩孔及泥浆护壁（1）首先安装扩孔器

12、（如图5.2.4-1所示），定向钻进及扩孔时及时配制泥浆，泥浆在专用的搅拌器中配制，并具有足够的供应量，从钻孔中返回的泥浆应及时外运，满足工程文明施工和环保要求。 泥浆性能指标符合下列要求：粘度应能维护孔壁的稳定，并将钻屑携带到地表；泥浆的PH值应控制在 810之间。经过测量，本工程原地质泥浆PH值在3-4之间，为保证施工时泥浆的PH值满足施工要 求，需采用氢氧化钠进行中和至弱碱性，最终施工时泥浆的 PH值控制在810之间。护孔泥浆压力视不同扩孔阶段分别选用泥浆压力和流量。根据本工程地质报告，该层属高压缩性软土，欠固结土，力学强度低，工程性能差，泥浆黏 度 大。设计拉管为。500,扩孔的最终直

13、径宜采用管道外径的1.3倍。(4)扩孔时从e i00、e 200、e 300、e 400、e 500、e 600至e 700,为保证拉管的安全 顺利完成，施工时e 700扩孔需要扩两次，以保证扩孔的稳定性。图5.2.4-1扩孔器安装5.2.5管道焊接(热熔焊接)管道接口质量的好坏直接影响到拉管施工的成功与否，因此要严格按以下操作步骤执行：对管子的端面进行铣削，当形成连续的切削时，退出卡具，检查管子两端的间隙(不得大于3mm）。 连接工具加热面上的无污物采用洁净棉布擦净，电熔连接面应清洁干净。热熔对接连接，两 管段应各伸出卡具一定的自由长度，校对连接件，使其在同一轴线上，不宜有错边。将加热板放到

14、连接管的两切面中间(安装如图5.2.5-1所示)，加热，热熔连接加热时间和 加热温度应符合热熔连接工具生产厂和管材、管件生产厂的规定。图5.2.5-1加热板安装（4）加热板置于机架上，闭合卡具，并设系统的压力。加热达到吸热时间后（如图5.2.5-2 所示：加热板加热管头），迅速打开卡具，取下加热板。热熔连接保压冷却时间，不得移动连接件或 连接件上不得施加任何外力。（5）加热板温度适宜（22010），当指示灯亮时，最好在等10分钟使用，以使整个加热板温 度均匀。（6）迅速闭合卡具，并在规定时间内，匀速地将压力调节到工作压力，同时按下冷却时间按钮。达到冷 却时间后，在按一次冷却时间按钮，将压力降为

15、零，打开卡具，取下焊好的管子。图5.2.5-2加热板加热管头（7）合格的焊缝应有两翻边，焊道翻卷的管外圆周上，两翻边的形状、大小均匀一致，无气孔、鼓 泡和裂纹，两翻边之间的缝隙的根部不低于所焊管子的表面。5.2.6牵引管道（1）管道回拖力计算最大控制回拖力应满足管材力学性能和设备能力要求， 总回拖阻力（P）的计算可下面公式进行：式中P总回拖阻力（kN）P=P1 十 PF公式=n Dk2Ra/41公式PF2P1=n D0Lf1公式3PF扩孔钻头迎面阻力（kN）；P 管外壁周围摩擦阻力（kN）；Dk 扩孔钻头外径（m），一般取管道外径1.2 1.5倍；D0管节外径（m）；Ra 迎面土挤压力（kN/

16、m2）；般情况下，黏性土可取500600kN/m2，砂性土可取8001000kN/m2；L回拖管段总长度（m）；fl 管节外壁单位面积的平均摩擦阻力（kN/m2）；根据上述计算公式，计算管材最大的回拖 力，以此最大回拖力确定拖管设备的型号及功率。（2）管材抗拉力试验对于塑性材料，它表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应 力之前，变形是均匀一致的，但超出之后出现断裂情况。最大抗拉力一般采用试样实验值确定。陆上和海 底拖管工程一般均采用PE管材，PE管材的抗拉力通常采用万能材料试验机来进行材料抗拉试验。试验 中取一定长度的试样进行拉力试验，其管材的抗拉值应满足管材的最大回拖力，方能

17、进行拖管施工。（3）管材回拖 完成孔径扩孔后，根据成孔情况清孔后既而进行管道回拖。回拖具体步骤如下：1）管道安装完成后，在管端焊接上一个回拖封头，确认连接牢固后才能用于管道回拖；根据钻孔 在出入土点对接坑之间的曲线长度在管道另一端割除多余管子并焊上盲板。2）为减少回拖过程中阻力，保护好管道，根据导向出土位置和管 道预制情况，沟内注水。管道放置在圆木上，在圆木上涂上黄油，圆木每12m左右放置一个。3）把钻杆、回拖万向节、回拖管道依次连接成一体，仔细检查每一个连接螺栓，确保每一个环节牢 固，可靠。4）慢慢转动钻杆，并给泥浆，确定万向节工作良好，扩孔器泥浆孔没有堵塞后开始回拖管道。5）记录回拖中的扭

18、矩、拖力、泥浆流量、回拖速度等值，出现异常立即报告；设专人观察沿线是否有漏浆现象，如有异常及时报告。管道焊缝和管道强度检验合格后，即可进入拉管施工。首先用现场制作的“ PE管封套”将管头密封，然后在管头后端接上回扩头（拉管拉头与拉管连接如图5.2.6-2所示），管后接上分动器进行接 管，将管子回接到工作井后，卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆，堵上封堵头，进行水压试验。图5.2.6-2拉管拉头与拉管连接牵拉管材施工时，拉管机操作人员要根据设备数据，密切注意钻机回拉力、扭矩变化，采取措施尽可能减少摩擦阻力， 均匀平稳的牵引管道， 切不可生拉硬拽。图5.2.6-3拉管拉入土中5.2.7注浆加固PE管

19、道拉通后，为了避免地面沉降，需要进行注浆加固。由于受场地条件限制，本次采用 孔内注浆的加固措施。拉管施工前在PE管前端连接两根与PE管同长度的25钢管，与PE管一同拉入土中并一同到达拉管设计终点桩号。到达终点后，解除25钢管与PE管的连接，在两根钢管前面各加一根6m长同直径 的注浆花管（如图5.2.7-1步骤1）。根钢管管拉进方向图5.2.7-1步骤1移动拉管机到1#接收坑，同25钢管连接并回拽。每拽入6m,把钢管和拉管机的连接取消，换成和高压注浆泵连接。注入1： 1水泥、粉煤灰浆液（0.4Mpa），补充PE管周围的空隙。然后再换再拉，再拉再注，反复进行。直到把钢管全部拉出1#接收坑，注浆过程

20、也就全部结束了（如图5.2.7-2步骤2）。管坑曰根钢管注浆方向步骤2图5.2.7-2步骤2在注浆施工时应注意：根据实际情况每3-6m注浆一次，根据计算注浆量一定大于泥浆量，注浆时尽量保持不要间断。当 花管拖入地面时一定要用堵头堵死，防止浆液从花管前端流出。5.2.8工作坑土方回填 回填土应在试压合格、和竣工测量后进行。回填土应选用细土、好土进行回填，不 得含砾石、垃 圾，回填应两侧分层对称回填，中水管道回填管顶以上0.5m处，并应注意保护绝缘，如 不慎破坏应及时修补。回填土夯实至管顶0.5m处，平敷黄色印字的塑料标志带，搭接长0.2m。标志 带中间不得撕裂和扭曲。6材料与设备6.1主要材料6

21、.1.1材料要求（1）进场的PE管材的强度及环刚度必须满足设计要求（如图6.1.1-1所示），管材进场后将 管材 供应厂家的资质、管材的出厂合格证及厂家检测报告向监理部报审，经项目监理部审批同意后才能用 于本工程。11管材的外观颜色应一致，内壁光滑平整无毛刺、无划伤等缺陷。管材外壁应有统一的标识(生产企业、产品名称、公称直径、环刚度及生产日期等)6.2主要使用设备以XXX非开挖污水管道拉管为例，其主要使用设备见表6.2.1表6.2.1主要施工机械表序号名称规格/型号1铺管钻机DL-3202泥浆搅拌系统3钻杆73mmX 8mm/30004回扩器 300mm0 700mm5电焊机BX1-3006搅

22、拌机JZC3507砼锚喷机PZ-5B8装载机ZL-409内燃空压机LGFYD-10/710电葫芦CD1D2-511轻卡车汽解放12泥浆泵13注浆机HBY-50/7014发电机组15导向仪月蚀能力数量完好率备注最大拉力32T1100%45KW1100%200m100%4100%24KVA2100%5.5KW1100%5.5KW1100%2m3190%12m3.7Kg/cm2185%5T30m290%185%2100%备用50m3/min190%120kw190%备用最大深度15m190%主要采用国产DDW-320铺管钻机(如图6.2-1所示)，无线制导导向仪。另配功率为320L/min的大排量泥

23、浆泵和容量2m3的撬装式泥浆快速搅拌站；操纵台全功能数字仪表显示。图6.2-1 DDW-320型钻机主机月蚀导向仪是在水平导向钻机钻进的 过程中，用来跟踪和定位钻头位置的设备，此仪器可以提供 钻机过程中每跟钻杆的斜度、旋转方位、深度 等信息。7质量控制7.1相关规程本工法必须遵照执行的国家及有关部门、地区颁发的标准、规范给水排水管道工程施工 及验收规范（GB50268-2008）；给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）；埋地 塑料排水管管道工程技术规程（CJJ143-2010）；埋地聚乙烯给水管道工程技术规程（CJJ 101-2004 ）。7.2检验与验收7.2.1管材（1

24、） 管材使用前必须进行验收，产品合格证、质量保证书和各项性能的试验、检验报告等有关资 料应齐全。（2）对管材进行规格尺寸和外观性能检查、验收应在同一批管材中抽样。7.2.2管材接头（1）外观质量：检查施工现场用眼观察焊口质量，检查焊缝尺寸，形状和均匀程度。（2）焊口应有双反边形状，大小均匀一致，无气孔、鼓泡和裂缝。内侧凸出部分，应平整。（3）焊口有以下表象之一视为不合格，应重新熔接。1）焊道窄、高、双反边不足；2）中间有凹陷；3）焊道中间有深沟；4）接口严重错位；5）双反边不均匀。（4） 切割焊口剖面检查，沿轴线剖取三条试样，观察断面应无气孔和脱焊，弯曲180度焊接处 应无裂缝出现。（5）焊接

25、质量检验 施工之前必须进行接头拉伸强度试验，接头试样应由施工单位现场操作提供，数 量不应少于3样。接头试验拉伸强度应不小于管材拉伸强度90%。）检查数量：外观质量全数检查；热熔焊缝焊接力学性能试验按200个接头不少于1组做接 头 热熔焊缝焊接力学性能试验。）检查方法：观察；检查焊接力学性能检测报告。上述检验中若有不合格的则应加倍抽检，加倍检 验仍不合格时应停止焊接，查明原因进行整改后方可进行焊接。7.3通管试验7.3.1通管试验所用“牛”的几何尺寸外径为铺管内径的75%,长度依据所铺管道的最小弯曲半径确定。7.3.2通管试验时所用的二端“牵牛”绳索必须使用坚实的尼龙绳，严禁使用钢丝绳。标高控制

26、整个工程施工过程中，标高问题贯穿始终，也是重要的技术参数，在设计施工曲线时，每 隔6m在该处地表点测量该点标高并标示出来，要求测量前先清除地表杂物。导向孔施工前应对导向仪进行标定或复检，以保证探头精度；精确调整钻机的位置和角度，以保证入 孔位置；导向孔每隔3m测一次深度，如发现偏差应及时调整，以确保导向孔偏差在设计范围内；钻机应 严格按照测量员的指令进行操作。质量要求7.5.1管道敷设规定要求保持管内壁干净，拉管过程中封堵内壁。7.5.2拉管过程控制操作手严格按照地面预布控制桩的平面位置和高程控制钻头走向，每隔水平距离3m校核一次。8安全措施8.1须遵守的有关安全的法律法规本工法所涉及到的有关

27、安全的国家法规有中华人民共和国劳动法、中华人民共和国安全生产 法、安全生产管理条例、特种设备安全监察条例等。8.2安全措施8.2.1安全措施根据现场实际情况，本工法施工主要在地下穿行，危险源相对较少，主要表现在扩孔时张拉和工 作井 开挖的基坑防护、检查井开挖施工、临边临水作业等，所采取的安全措施和安全预警事项有：（1）该施工区域属高压缩性软土，欠固结土，力学强度低，工程性能差，泥浆黏度大。开挖工作 井 后，容易塌方，需要进行支护，井边用钢管进行围护，设置警示标志。（2）牵拉管材施工时，拉管机操作人员要根据设备数据，密切注意钻机回拉力、扭矩变化，采取 措 施尽可能减少摩擦阻力，均匀平稳的牵引管道

28、，切不可生拉硬拽，避免拉断杆件或螺丝，伤及到操 作人员 和路人。（3）在检查井开挖时，开挖深度在4m左右，由于地下水位高、地质差，为避免出现塌方等危险 情 况，需要进行钢板桩围护后再开挖施工。（4） 临边临水作业时，严格穿戴救生衣及安全帽；对存放机械的基础外围进行临边防护；操作人 员必须持有相关证件并严格遵守操作规程。9环保措施9.1须遵守的有关环境的法律法规本工法须遵守的主要法律法规 中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国节约能源法、 排放污染物申报登记管理规定、中华人民共和国清洁生产促进法等。9.2在环保方面主要采取以下措施9.2.1钻进过程措施定向钻进及扩孔时及时配制泥浆，泥浆在专用的

29、搅拌器中配制，并具有足够的供应量，从钻孔中 返回 的泥浆应及时外运，不能对工地造成污染，必须满足工程文明施工和环保要求。9.2.2泥浆的PH值泥浆的PH值应控制在810之间。本工程原地质泥浆采用氢氧化钠进行中和并使PH值达到8 10,使用后的原材料要及时回收，不能污染现场，严禁排泄入海。本工法在进行施工时，主要采用机械和仪器钻孔施工和拉管，对环境造成的影响较小，有利于环保和 绿色施工，适合大力推广。10效益分析以XXX道路工程非开挖污水管道拉管及XXX中央商务区名人岛连岛路海底成孔托管工程为例进行分析，采用拉管施工的效果看，施工速度快，受干扰少，有效节约成本。经过现场实践，XXX在采取拉管工艺

30、施工后，对工人窝工、机械停滞等费用的节约起到了关键作用，详见表10.1表10.3。连岛路海底成孔托管工程较传统管船敷设方法成本低、施工速度 详见快，表10.4表10.6。表10.1米用钢板桩支护施工的污水管道费用清单工程量单价合价序号项目单位分部分项费用406821.471挖淤泥32247.29010.3123169.562余方弃置32247.29022.8751395.523填方3416.76063.4126426.754填方m31440.41013.3819272.695缺方内运m31440.41027.1839150.346塑料管道敷设mm294.000691.37203262.787砌筑检查井座9.0004904.8744143.83二措施费项1434088434088合计84090