浅析市政供水管道施工中水平定向钻施工技术

赵卓

摘  要： 铺设管道需要市政供暖、电力、天然气、下水道等，在传统市政水管的施工中，采用了开槽明挖法施工，主要是开挖和埋入管道，不仅效率 低下，挖掘速度缓慢，阻碍了交通的正常运行，也容易造成环境污染。显然，这项传统技术已不适合当今市政给水管施工。水平定向钻的应用可以在减少 开挖或有规划地开挖，同时满足了许多技术、经济等方面的要求，是目前具有活力的技术。本文分析了水平定向钻井技术在市政水管施工中的應用。

关键词： 水平定向钻技术;市政水管;应用

近年来，水平定向钻技术在管道施工中得到了广泛应用，它有效地杜 绝了穿路、跨河等施工中的疑难杂症，在管道施工中得到了应用。

1 工程概况

民用供水业务改造工程户外改造管顶覆土深度设计不小2.2m。供水管 道管材DN100及以上采用钢骨架PE复合管材，电熔连接; DN100以下管材采 用PE管材，热熔连接，管道与阀门间采用法兰连接。新建管线包括部分小区 主供水管及单元楼前支线供水管。管线施工时需破除现有路面、停车场、绿 化等区域，居民小区内部通道拥挤，地下管线主要为雨污水、热力、通信、 燃气、输油管等管线，除雨污水外其他管线埋深均小于新建给水管。

2 水平定向钻施工原理

水平定向钻的钻机系统是钻进作业及回拖作业的主体，由钻机主机、 转盘等组成，钻机主机放置在钻机架上，用以完成钻进作业和回拖作业。 转盘装在钻机主机前端，连接钻杆，并通过改变转盘转向和输出转速及扭 矩大小，达到不同作业状态的要求。利用高压液压系统为钻机提供钻进动 力。钻进过程中经常采用手提式无线控向系统，控制钻头在地下的具体位 置和其他参数，通过三维的数据的分析引导钻头进行水平方向和垂直方向 的调整，进而引导钻头按照正确的钻进方向钻进。根据不同地质条件、土 壤状态信息配制相适应的泥浆，为钻机系统提供适合钻进工况的泥浆。

3 水平定向钻施工特点

（ 1 ）施工周期较短，受季节施工影响小;（ 2 ）施工占地比其他施 工方法占用面积小，所需要的施工人员少，进出场施工可以灵活调整; （3 ）施工过程中可以不阻碍交通、不影响社会生产经营活动;（ 4 ）施工 成本有优势;（ 5 ）施工结束时，管材与扩孔之间存有空隙，对管材沉降 要求比较高的工程存在一定的风险。

4 水平定向钻施工

4.1  施工准备

小区施工前对现有管线用途、材质、埋深、走向进行确认，结合现场 新建管线长度等实际情况规划水平定向钻的入钻、出钻坑的位置，对重点 管线不确定时进行人工挖探，工作坑开挖位置确保无管线满足开挖尺寸需 求。同时进行PE管或钢骨架PE复合管电容连接工作，连接完成后对本段施 工管道进行打压试验确保连接点质量满足要求。

4.2  水平定向钻施工

4.2.1  管道布设和焊接

根据小区内单元楼距主管道的距离，排布管道。布设时应考虑的因素 有：管道焊接后是否有大的折角、场地长度是否满足连接后管道长度、管 道存放期间给居民生活出行或道路交通造成的影响，同时还用考虑感到连 接后进行打压试验的安全性。管道焊接采用电容套筒连接，焊接过程中对 焊接工作温度、通电时间、接头处顺直度等关键工序进行重点检查，连接 完成后按照管道设计工作压力的1.5倍进行打压试验。

4.2.2  钻机就位及引孔施工

在已开挖的入钻坑位置就位钻机，在单元楼前施工时要满足钻机的机 械臂安装和拆除钻杆的工作空间，钻机站位应稳定牢靠，在钻进的过程中 不会出现退移情况，做好机械周边的安全防护，阻断非施工人员进入的机 械工作范围内。钻机及配套设施准备就位后，制备泥浆，根据设计文件计 算的入钻角度进行试钻，在确认钻机各系统都能够平稳运行后，根据既定 的钻进参数进行正常钻进施工。在导向孔施工过程中，技术员要确保曲线 偏移不能超过规定设计范围，每根钻杆问的角度变化也要得到严格控制， 确保导向孔高质量一次完成，同时在地表对钻头的埋深及位置进行标记， 便于后续施工管理。导向孔施工是水平定向钻施工的关键，根据既定的参 数调整钻头入土点的角度，使钻孔接近设计轨迹。导向孔成孔与否直接影 响后续扩孔和管道回拖的施工质量。

4.2.3  扩孔与管道回拖

扩孔能使土壤和泥浆等充分混合，并形成稳定的孔道空间，同时减 少阻力，便于管道回托。钻头到达出钻坑后，取下导向钻头，接上反扩钻 头，即可进行回拉扩孔或进行管道回拖工作。回拉扩孔根据管径确定，每 次扩孔直径增加100 ～ 150mm为宜，扩孔时应按不同地质层选择不同类型 的反扩钻头，根据不同的地层配置泥浆，保持孔壁稳定。如果穿越地质层 中含砂量高，需选择优质泥浆，用膨润土进行泥浆护壁处理，使泥浆达到 一定黏度，更好地保持孔壁稳定。扩孔直径一般为管径的1.5～2.0倍。回拖 是定向钻施工的最后的关键施工步骤。回拖一般采用的钻具组合为：钻杆 +桶式扩孔器+万向节+新建的管线。回拖的目的是将焊接完成的管道经过 扩孔后的导向孔从出钻坑回拖至入钻坑，从而完成整个定向钻施工。回拖 过程中，减小回拖阻力是管道回拖的重点，应注意以下几点：一是由于回 拖管道口径大、距离长，管道自重大，会在地表产生摩擦阻力，通过在管 道上间隔一定距离加装减阻的排轮。二是回拖时泥浆润滑性能要高，泥浆 润滑剂是必不可少的成分，优质高效的泥浆能有效减小回拖阻力，加快施 工顺利完成。三是管道入土时折角较大，增加管道与土体的摩擦，在管道 回拖前，调整工作坑的坡度，满足管道回拖需求。

4.2.4  结束施工

完成管道回拖后，及时对现场的泥浆、渣土等进行清运，利用工作坑 尽快完成管道的汇点熔接。根据管道分布划分区域， 进行二次打压确认无渗 漏后，回填工作坑回复原状，同时对管道消毒、清洗，准备进行管道切换。

5 水平定向钻施工中存在的问题

5.1  卡钻

卡钻情况在引孔施工时会有出现，一般利用钻机将钻杆钻头向后拖拽 一到两节钻杆（ 3-6m ），通过无线控向系统在地表标出钻头位置在，确认 无建构筑物、管线后采取加大泥浆注入量，调整扭矩力、增加推力再次顶 进。

5.2  卡管

在拖管过程中，如出现管道拖不动情况，根据已拖入管道长度排查卡 管原因。如无障碍物通过与其他机械或利用钻机本身，逐步增加拖力达到 原拖力的仍不能拖动，则将管道退出。检查并改善相关保障措施，如采用 更大的回扩头，使用添加剂，使用具有更大动力的钻机等措施。

5.3  冒浆

如果在施工过程中因埋深或地质原因出现冒浆污染绿化、道路等现象 ，应及时采取措施，如减小泥浆压力，添加堵漏剂等，同时做好冒浆点的 清理工作，不让冒浆范围继续扩大。在穿越过程中，安排专人在穿越线上 方巡查、监护地面情况，巡视人员做到扩孔器到哪里，人就到哪里，并随 时和司钻人员保持联系，发现面冒浆情况及时反馈，进行处理。

6 结束语

随着基础设施建设的完善，降低对道路、绿化的破坏，减少对居民生 活的干扰，水平定向钻进技术在市政供水管道施工中展现出的优势是显而 易见的， 大大提高了管道建设的总体效率。选择性能优良的设备 ，制定合 理的施工工艺 ，科学的组织施工和有效的防护措施是工程顺利完成的主要 因素，还需要对水平定向钻施工进行更深入的研究，不断地补充、完善、 掌握该项施工工艺。

参考文献：

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[2]周林.水平定向钻进技术在市政供水管道施工中的应用研究[J].建材与装 饰，2019（07）：22-23.

[3]刘新建.浅析定向钻管工程施工质量控制[J].科技信息，2019（11）：404.

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