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摘 要牵引法目前在城市管线工程中应用较为广泛,特别是在市政污水处理工程中,较大直径的截流污水管道在难以采用明挖或需要穿越江河的时候,往往采用牵引管施工方法。它既可以保留地面全貌,又能快速完成管道安装任务。将结合某污水管道施工的实践,对牵引管施工方法进行探讨。
关键词牵引法;污水管道;施工方法
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)102-0044-01
某市政工程截污主干管工程,牵引管道总长度3560M,管经为DN700、DN600、DN500、DN400,管材HDPE中空壁缠绕加强管,按现场实际情况,施工段地下情况分布非常复杂,土质多以流塑性淤泥流砂为主,所以给施工带来了难度,为保证工程按时按质的完工,经多方论证,决定采用钻进牵引法施工最为合理。
1施工技术措施
本工程采用定向钻孔方法施工,埋深可以满足设计要求,而且具有施工工期短、质量好的优点。定向钻穿越方案的关键在于钻导向孔、管线安装及扩孔、回拖管道,由于地下情况分布非常复杂,土质多以流塑性淤泥为主,会增加成孔难度,因此要仔细认真,全面掌握地质资料,切不可掉以轻心。针对不同穿越地段的地质情况,采用不同穿越工具并采用不同穿越工藝以确保工程能够安全圆满成功。施工中要严格执行设计要求和规范规定,各工种、各岗位认真负责,密切配合,做好充分准备,仔细分析各种可能发生的情况,制订相应的处理措施,详见安全生产措施。控向、司钻制定钻进方案,保证导向孔曲线平滑;泥浆岗位全面掌握地质资料按地层配制,保证钻孔需要,使成孔良好。
2工艺流程
1)准备工作。①前期调查:进场后调查施工范围内地下管线情况,摸查清楚后才能进行施工。②方位定位:根据施工图纸,进行测量放样。并根据施工范围的地质情况、埋深、管径确定管材和一次牵引的管道长度,并设计好钻杆轨迹。
2)打导向孔。定向钻机采用钻进液辅助碎岩钻头钻压从钻杆尾部施加。钻头通常都带有一个斜面,所以钻头连续回转时则钻出一个直孔,而保持钻头朝某个方向不回转加压时,则使钻孔发生偏斜。探测器或探头可以安装在钻头内,也可安装在紧靠钻头的地方,探头发出信号,被地面接收器接收或跟踪,从而可以监测钻孔的方位、深度和其它参数。在那些从地表不能稳定跟踪钻孔轨迹的地方,或因钻孔深度太大,用无线电频率方法难以保证定位精度的地方,也可采用有缆式导向系统,其缆线通过钻杆连接。首先将探测棒插入导向头内,导向头后端与钢管连接,然后用顶管机给钢管施加压力,推进导向头,将导向头打入地下;导向仪可随时接收导向头的方位与深度,顶管机可根据此信息及时旋转导向头,使导向头随时改变深度和方向,在地下形成一条直径为100mm的圆孔通道,孔道中心线即为所需敷设管道的中心线。
3)扩孔、成孔。在孔洞形成后,将导向头卸下,装上一钻头,钻头孔径比孔洞大1.5倍,然后将钻头往回拖拉至初始位置,卸下该钻头,换上更大的钻头,来回数次,直到符合回拖管道要求。为了防止塌孔,在注射的水中加入外加剂,该外加剂有固化洞壁。润滑钻杆等作用。
4)牵引管道。钻孔完成后,将管材按连接成需要长度,将管材两端封闭,一端与钻头相连,将其一次性拖入已形成的孔洞中,即完成整个埋管工序。
5)泥浆质量控制。泥浆是定向穿越中的关键因素,我们将针对不同的地层采用不同的泥浆,由于在穿越的地段有流塑性淤泥,地质情况比较复杂,对泥浆的要求比较高,为对付这种情况我们将采取以下措施:①水源经过沉淀池沉淀,沉淀之后的水存入水罐,在水中加入纯碱,提高水的PH值。②按照事先确定好的泥浆配比用美国进口百莱玛膨润土加上泥浆添加剂,配出合乎要求的泥浆。③使用的泥浆添加剂有:磺化沥青(降滤失)、聚丙烯酰胺(NH2-PAN)、改性聚丙烯酰胺(PHPA)[提粘]、防塌降滤失剂(KH-931)、CMC、正电胶和液体DRISPAC等。④为了确保泥浆的性能,使膨润土有足够的水化时间,在用量不能改变的情况下,我们采取增加泥浆储存罐的数量。⑤废泥浆的处理:用泥浆泵抽到准备好的泥浆罐中,泥浆经过沉淀后,再在经过泥浆回收系统回收利用;回收不了的泥浆排送到指定的地方。⑥泥浆在各个阶段的配制方法如下,这些泥浆配制方案都是针对流塑性淤泥提出的;如果地质情况有变化,其配制方案也随之变化:钻导向孔阶段要求尽可能将孔内的泥沙携带出孔外,同时维持孔壁的稳定;其基本配方是:7-8%预水化膨润土+0.2-0.4%增粘剂+0.3%降滤失剂+0.1%-0.5%正电胶。预扩孔阶段要求泥浆具有很好的护壁效果,防止地层坍塌,提高泥浆携带能力;其基本配方为:7-8%预水化钠基膨润土+0.3-0.5%提粘剂+0.4%降滤失剂+0.1%液体DRISPAC。扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携砂能力;同时还有很好的润滑能力,减少摩阻和扭矩;其基本配方如下:7-8%预水化钠基膨润土+0.3-0.5%提粘剂+0.4%降滤失剂+2-3%的润滑剂(RT-988)+0.1%液体DRISPAC。
6)砌筑检查井。牵引管施工完成后需要进行检查井施工,在牵引管末端砌筑检查井。
7)验收。根据设计及验收规范进行闭水试验等验收工作。
3施工设备
采用国产DDW-350牵引钻机,马克3导向仪。另配功率为45KW的不停钻射流循环泥浆搅拌系统,可快速制备钻进用泥浆;操纵台全功能数字仪表显示,独立的液压锚桩系统。钻机整体性能优越。
回扩钻具和辅助设备的选择范围非常广泛,许多都具有特殊设计的提高性能特点。扩孔器大多为子弹头形状,上面安装有碳化钨合金齿和喷嘴。扩孔器的后部有一个旋转接头与工作管的拉头相连。对复杂地层条件进行了有利的特殊设计,其包括用于岩石中扩孔的扩孔头。
钻杆要求很高的物理机械性能,必须有足够的轴向强度承受钻机给进力和回拖力,足够的抗扭强度承受钻机施加的扭矩;要有足够的柔韧性以适应钻进时的方向改变;还要尽可能地轻,以方便运输和使用;同时,还要能耐磨损与擦痕。
定向钻进技术要依靠准确的钻孔定位和导向系统。随着电子技术的进步,导向仪器的性能已有明显改善,能获得相当高的精度。
导向系统有几种类型,最常用的如“手持式(walk-over)”系统,它以一个装在钻头后部空腔内的探测器或探头为基础。探头发出的无线电信号由地面接收器接收,除了得到地下钻头的位置和深度外,传输的信号还往往包括钻头倾角、斜面面向角、电池电量和探头温度。这些信息通常也转送到钻机附属接受器上,以使钻机操作者可直接掌握孔内信息,从而据此作出任何有必要的轨迹调整。走过式系统的主要限制,是必须要到达直接位于钻头上部的地面。这一缺陷可采用有缆式导向系统或装有电子罗盘的探头来克服。有缆式导向系统用通过钻杆柱的电缆从发射器向控制台传送信号。虽然缆线增加了复杂性,但由于不依靠无线电传送信号,对钻孔的导向就可以跨越任何地形,并且可以用于受电磁干扰的地方。
其它重要的附助设备包括:聚乙烯管焊接机、管道支护滚筒和电缆牵引器。
4管材的选择
管材主要分为两种,一般的中空璧缠绕牵引管和PE环保健康给水管,两种管材质量不同,价格差别较大。相比较而言,PE给水管质量高,牵引距离长,施工质量更有保证,所以我们拟采用(HDPE)双壁缠绕管,该管材符合以下要求:①抗外压能力强,能承受较大拉力的管材。②具有较好的柔韧性,能较好的适应沉降,从而提高管道的抗震能力。③单位重量轻。在牵引过程中减少与孔壁的摩擦力,提高施工效率和节约成本。
参考文献
[1]孔祥斌.非开挖牵引管在污水管道工程中的应用[J].广东建材,2009,02.
关键词牵引法;污水管道;施工方法
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)102-0044-01
某市政工程截污主干管工程,牵引管道总长度3560M,管经为DN700、DN600、DN500、DN400,管材HDPE中空壁缠绕加强管,按现场实际情况,施工段地下情况分布非常复杂,土质多以流塑性淤泥流砂为主,所以给施工带来了难度,为保证工程按时按质的完工,经多方论证,决定采用钻进牵引法施工最为合理。
1施工技术措施
本工程采用定向钻孔方法施工,埋深可以满足设计要求,而且具有施工工期短、质量好的优点。定向钻穿越方案的关键在于钻导向孔、管线安装及扩孔、回拖管道,由于地下情况分布非常复杂,土质多以流塑性淤泥为主,会增加成孔难度,因此要仔细认真,全面掌握地质资料,切不可掉以轻心。针对不同穿越地段的地质情况,采用不同穿越工具并采用不同穿越工藝以确保工程能够安全圆满成功。施工中要严格执行设计要求和规范规定,各工种、各岗位认真负责,密切配合,做好充分准备,仔细分析各种可能发生的情况,制订相应的处理措施,详见安全生产措施。控向、司钻制定钻进方案,保证导向孔曲线平滑;泥浆岗位全面掌握地质资料按地层配制,保证钻孔需要,使成孔良好。
2工艺流程
1)准备工作。①前期调查:进场后调查施工范围内地下管线情况,摸查清楚后才能进行施工。②方位定位:根据施工图纸,进行测量放样。并根据施工范围的地质情况、埋深、管径确定管材和一次牵引的管道长度,并设计好钻杆轨迹。
2)打导向孔。定向钻机采用钻进液辅助碎岩钻头钻压从钻杆尾部施加。钻头通常都带有一个斜面,所以钻头连续回转时则钻出一个直孔,而保持钻头朝某个方向不回转加压时,则使钻孔发生偏斜。探测器或探头可以安装在钻头内,也可安装在紧靠钻头的地方,探头发出信号,被地面接收器接收或跟踪,从而可以监测钻孔的方位、深度和其它参数。在那些从地表不能稳定跟踪钻孔轨迹的地方,或因钻孔深度太大,用无线电频率方法难以保证定位精度的地方,也可采用有缆式导向系统,其缆线通过钻杆连接。首先将探测棒插入导向头内,导向头后端与钢管连接,然后用顶管机给钢管施加压力,推进导向头,将导向头打入地下;导向仪可随时接收导向头的方位与深度,顶管机可根据此信息及时旋转导向头,使导向头随时改变深度和方向,在地下形成一条直径为100mm的圆孔通道,孔道中心线即为所需敷设管道的中心线。
3)扩孔、成孔。在孔洞形成后,将导向头卸下,装上一钻头,钻头孔径比孔洞大1.5倍,然后将钻头往回拖拉至初始位置,卸下该钻头,换上更大的钻头,来回数次,直到符合回拖管道要求。为了防止塌孔,在注射的水中加入外加剂,该外加剂有固化洞壁。润滑钻杆等作用。
4)牵引管道。钻孔完成后,将管材按连接成需要长度,将管材两端封闭,一端与钻头相连,将其一次性拖入已形成的孔洞中,即完成整个埋管工序。
5)泥浆质量控制。泥浆是定向穿越中的关键因素,我们将针对不同的地层采用不同的泥浆,由于在穿越的地段有流塑性淤泥,地质情况比较复杂,对泥浆的要求比较高,为对付这种情况我们将采取以下措施:①水源经过沉淀池沉淀,沉淀之后的水存入水罐,在水中加入纯碱,提高水的PH值。②按照事先确定好的泥浆配比用美国进口百莱玛膨润土加上泥浆添加剂,配出合乎要求的泥浆。③使用的泥浆添加剂有:磺化沥青(降滤失)、聚丙烯酰胺(NH2-PAN)、改性聚丙烯酰胺(PHPA)[提粘]、防塌降滤失剂(KH-931)、CMC、正电胶和液体DRISPAC等。④为了确保泥浆的性能,使膨润土有足够的水化时间,在用量不能改变的情况下,我们采取增加泥浆储存罐的数量。⑤废泥浆的处理:用泥浆泵抽到准备好的泥浆罐中,泥浆经过沉淀后,再在经过泥浆回收系统回收利用;回收不了的泥浆排送到指定的地方。⑥泥浆在各个阶段的配制方法如下,这些泥浆配制方案都是针对流塑性淤泥提出的;如果地质情况有变化,其配制方案也随之变化:钻导向孔阶段要求尽可能将孔内的泥沙携带出孔外,同时维持孔壁的稳定;其基本配方是:7-8%预水化膨润土+0.2-0.4%增粘剂+0.3%降滤失剂+0.1%-0.5%正电胶。预扩孔阶段要求泥浆具有很好的护壁效果,防止地层坍塌,提高泥浆携带能力;其基本配方为:7-8%预水化钠基膨润土+0.3-0.5%提粘剂+0.4%降滤失剂+0.1%液体DRISPAC。扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携砂能力;同时还有很好的润滑能力,减少摩阻和扭矩;其基本配方如下:7-8%预水化钠基膨润土+0.3-0.5%提粘剂+0.4%降滤失剂+2-3%的润滑剂(RT-988)+0.1%液体DRISPAC。
6)砌筑检查井。牵引管施工完成后需要进行检查井施工,在牵引管末端砌筑检查井。
7)验收。根据设计及验收规范进行闭水试验等验收工作。
3施工设备
采用国产DDW-350牵引钻机,马克3导向仪。另配功率为45KW的不停钻射流循环泥浆搅拌系统,可快速制备钻进用泥浆;操纵台全功能数字仪表显示,独立的液压锚桩系统。钻机整体性能优越。
回扩钻具和辅助设备的选择范围非常广泛,许多都具有特殊设计的提高性能特点。扩孔器大多为子弹头形状,上面安装有碳化钨合金齿和喷嘴。扩孔器的后部有一个旋转接头与工作管的拉头相连。对复杂地层条件进行了有利的特殊设计,其包括用于岩石中扩孔的扩孔头。
钻杆要求很高的物理机械性能,必须有足够的轴向强度承受钻机给进力和回拖力,足够的抗扭强度承受钻机施加的扭矩;要有足够的柔韧性以适应钻进时的方向改变;还要尽可能地轻,以方便运输和使用;同时,还要能耐磨损与擦痕。
定向钻进技术要依靠准确的钻孔定位和导向系统。随着电子技术的进步,导向仪器的性能已有明显改善,能获得相当高的精度。
导向系统有几种类型,最常用的如“手持式(walk-over)”系统,它以一个装在钻头后部空腔内的探测器或探头为基础。探头发出的无线电信号由地面接收器接收,除了得到地下钻头的位置和深度外,传输的信号还往往包括钻头倾角、斜面面向角、电池电量和探头温度。这些信息通常也转送到钻机附属接受器上,以使钻机操作者可直接掌握孔内信息,从而据此作出任何有必要的轨迹调整。走过式系统的主要限制,是必须要到达直接位于钻头上部的地面。这一缺陷可采用有缆式导向系统或装有电子罗盘的探头来克服。有缆式导向系统用通过钻杆柱的电缆从发射器向控制台传送信号。虽然缆线增加了复杂性,但由于不依靠无线电传送信号,对钻孔的导向就可以跨越任何地形,并且可以用于受电磁干扰的地方。
其它重要的附助设备包括:聚乙烯管焊接机、管道支护滚筒和电缆牵引器。
4管材的选择
管材主要分为两种,一般的中空璧缠绕牵引管和PE环保健康给水管,两种管材质量不同,价格差别较大。相比较而言,PE给水管质量高,牵引距离长,施工质量更有保证,所以我们拟采用(HDPE)双壁缠绕管,该管材符合以下要求:①抗外压能力强,能承受较大拉力的管材。②具有较好的柔韧性,能较好的适应沉降,从而提高管道的抗震能力。③单位重量轻。在牵引过程中减少与孔壁的摩擦力,提高施工效率和节约成本。
参考文献
[1]孔祥斌.非开挖牵引管在污水管道工程中的应用[J].广东建材,2009,02.