石 靜，李明生，高 陽(yáng)

（1.窯街煤電集團(tuán)有限公司技術(shù)創(chuàng)新中心，甘肅 蘭州 730084；2.窯街煤電集團(tuán)有限公司機(jī)動(dòng)部，甘肅 蘭州 730084；3.窯街煤電集團(tuán)有限公司三礦，甘肅 蘭州 730084）

1 非開(kāi)挖拉管技術(shù)概況

非開(kāi)挖拉管技術(shù)是一項(xiàng)非常成熟的非開(kāi)挖技術(shù)，又稱為水平定向鉆技術(shù)，可在不開(kāi)挖地表的情況下進(jìn)行管道敷設(shè)，有效避免管線施工對(duì)路面的擾動(dòng)、環(huán)境的污染，且施工成本較低，周期較短，綜合效益較高。

非開(kāi)挖拉管技術(shù)主要是采用地下定位系統(tǒng)，通過(guò)導(dǎo)向、分級(jí)擴(kuò)孔的方法，確保鉆機(jī)按預(yù)定的軌跡行成導(dǎo)向孔，從而達(dá)到準(zhǔn)確鋪管的目的。鉆機(jī)就位后開(kāi)始鉆進(jìn)，首先是鉆一個(gè)導(dǎo)向孔，在鉆進(jìn)的過(guò)程中，鉆頭是偏心的鉆頭，泥漿系統(tǒng)注入高壓水，高壓水往外噴射，在噴射的過(guò)程中調(diào)整鉆進(jìn)的方向。導(dǎo)向孔施工完成后，卸掉導(dǎo)向鉆頭，根據(jù)管徑選擇對(duì)應(yīng)規(guī)格的擴(kuò)孔器進(jìn)行安裝，最后拉管回拖。

導(dǎo)向孔按照設(shè)計(jì)的曲線鉆進(jìn)，每鉆進(jìn)一根鉆桿，導(dǎo)向員測(cè)量一次，利用導(dǎo)向頭內(nèi)探頭盒發(fā)射的電磁波讀取鉆孔的深度、頂角、鉆具面向角等基本參數(shù)[2]。該技術(shù)主要包括導(dǎo)向孔的施工及擴(kuò)孔拉管技術(shù)，其中最為關(guān)鍵的是導(dǎo)向孔的設(shè)計(jì)和施工，在導(dǎo)向孔設(shè)計(jì)和施工之前必須有現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)的地勘資料。

非開(kāi)挖拉管技術(shù)施工的鉆具、儀器、設(shè)備主要有導(dǎo)向鉆具、鉆桿、反向擴(kuò)孔器、鉆進(jìn)液等。

2 應(yīng)用案例

窯街煤電集團(tuán)公司三礦新建1 座膏體充填站，用電負(fù)荷約3400 kW，雙回路電源均引自二平臺(tái)變電所，單回供電距離約2.5 km，其中二平臺(tái)變電所至綠錦環(huán)保公司院內(nèi)選用絕緣導(dǎo)線敷設(shè)，綠錦環(huán)保公司至三礦膏體充填站選用交聯(lián)聚氯乙烯電纜敷設(shè)。電纜敷設(shè)時(shí)須穿過(guò)窯街鎮(zhèn)榮鑫大道，現(xiàn)有的榮鑫大道兩側(cè)均架設(shè)有10 kV 市政線路，不便于新增線路的敷設(shè)。同時(shí)為了美化市容市貌，當(dāng)?shù)卣笮陆ǖ缆穬?yōu)先選擇纜線入地，因此，膏體充填站電源進(jìn)線只能采用暗敷設(shè)。

傳統(tǒng)的纜線暗敷設(shè)方式有直埋、排管、電纜溝、電纜隧道等，這些方法對(duì)于車流量較小的道路可以，而且最好采用分段開(kāi)挖回填的方式，但遇到車流量大的道路這些施工方式就不能滿足要求了。若對(duì)榮鑫大道路面進(jìn)行開(kāi)挖，施工期間勢(shì)必導(dǎo)致周圍交通堵塞、破壞已有的基礎(chǔ)及道路設(shè)施、造成環(huán)境污染等一系列問(wèn)題。

目前我國(guó)管線施工非開(kāi)挖方式主要有頂管技術(shù)和水平定向鉆技術(shù)兩種。頂管技術(shù)需要在頂管的兩側(cè)各挖一個(gè)大坑，然后把機(jī)器放進(jìn)坑里，邊鉆邊頂過(guò)去，一般適用于大管徑的管路敷設(shè)，這種技術(shù)工程量大、造價(jià)高、工期較長(zhǎng)。

水平定向鉆技術(shù)一般不受管路埋深的影響，該技術(shù)適用于小數(shù)量、小管徑的管線施工，滿足當(dāng)前的環(huán)保要求，因此在本項(xiàng)目電源進(jìn)線施工中采用非開(kāi)挖水平定向鉆技術(shù)施工。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘、調(diào)取榮鑫大道及三礦洗煤廠相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙后，纜線所經(jīng)過(guò)路徑未有其他管道和纜線，周圍地質(zhì)及施工技術(shù)條件較好。本次非開(kāi)挖拉管要求管路埋深≥1.2 m（凍土層以下），穿越直線距離約40 m。

2.1 定向鉆機(jī)的選用

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的地形、已有地下管線、周圍地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)曲線、施工方案及施工組織設(shè)計(jì)等因素，確定鉆孔設(shè)備采用DDW-15T 型水平定向鉆機(jī)施工，該鉆機(jī)給進(jìn)—回拖力為15 t。控向系統(tǒng)選用美國(guó)生產(chǎn)的F5控向儀。

2.2 拉管材質(zhì)選擇

根據(jù)工程特點(diǎn)選擇MPP 電力電纜保護(hù)管[3]，MPP 管采用改性聚丙烯為主要原材料，具有抗高溫、抗壓、較好的電氣絕緣性、質(zhì)輕光滑摩擦阻力小、可熱熔焊對(duì)接等特點(diǎn)。膏體充填站供電電源選用MYJV22-6/10 kV 3×95 mm2型交聯(lián)聚氯乙烯鎧裝電纜2根，選用外徑100 mm的Mpp管2根獨(dú)立穿管敷設(shè)。

2.3 定向施工

施工場(chǎng)地的布置。三礦洗煤廠圍墻側(cè)為定向鉆入土點(diǎn)、鉆機(jī)的安裝點(diǎn)和鉆具的堆放點(diǎn)，施工工作坑的規(guī)格尺寸為：2 m（長(zhǎng)）×3 m（寬）×3 m（深）；綠錦環(huán)保公司圍墻側(cè)為鉆頭的出土點(diǎn)；出土角、入土角均為18°[4]。

鉆進(jìn)液。鉆進(jìn)液可冷卻、潤(rùn)滑鉆頭，軟化地層，輔助破碎地層，調(diào)整鉆進(jìn)方向，攜帶碎屑，穩(wěn)定孔壁，回?cái)U(kuò)和回拉時(shí)潤(rùn)滑管道。本次定向鉆采用膨潤(rùn)土泥漿并添加少量聚合物作為鉆進(jìn)液，是土和水的混合物。導(dǎo)向孔施工完成后，泥漿可穩(wěn)定孔壁，便于回?cái)U(kuò)。

定向施工。本穿越工程的主要幾個(gè)工序：測(cè)量放線→工作坑開(kāi)挖→定向鉆進(jìn)導(dǎo)向孔施工→反向擴(kuò)孔、成孔→牽引管線→回填→清場(chǎng)。施工工藝流程如圖1所示。

圖1 非開(kāi)挖拉管技術(shù)施工工藝流程

鉆進(jìn)時(shí)保持推力均勻，勻速前進(jìn)，根據(jù)阻力大小判斷是否有硬物或土層的變化，以確定注水機(jī)給水壓力及給水量。當(dāng)遇到堅(jiān)硬物質(zhì)不能正常鉆進(jìn)時(shí)，記錄鉆桿長(zhǎng)度，確定障礙物位置，重新改移鉆進(jìn)路徑或者更換鉆頭。施工時(shí)使用的導(dǎo)向系統(tǒng)，使鉆機(jī)操作者可直接掌握孔內(nèi)信息，可據(jù)此做出必要的軌跡調(diào)整。

施工注意事項(xiàng)。施工前應(yīng)該仔細(xì)研究、調(diào)查清楚已有地下管線的情況；全面掌握周圍地質(zhì)情況；鉆進(jìn)速度不宜過(guò)快，應(yīng)根據(jù)地層條件合理調(diào)定給進(jìn)力；施工時(shí)，每次頂進(jìn)尺度控制在0.5 m左右，曲線段施工時(shí)速度要慢；鉆桿內(nèi)不得進(jìn)雜物，以免堵塞鉆頭噴嘴；不允許使用彎曲和有傷的鉆桿；鉆桿的上、下接頭應(yīng)對(duì)正，緩慢給進(jìn)動(dòng)力緩慢轉(zhuǎn)上扣，不得擰得過(guò)緊；拉管時(shí)，及時(shí)封堵管口，避免管內(nèi)有積水。

2.4 存在的問(wèn)題

施工中常見(jiàn)的問(wèn)題是防沉降，本工程根據(jù)周圍圖紙及施工經(jīng)驗(yàn)，在拉管施工中，2 m 以下的較小管段基本上不會(huì)出現(xiàn)明顯的下降，故本項(xiàng)目施工中不考慮路面沉降的問(wèn)題。

定向鉆井技術(shù)中，由于須避開(kāi)常見(jiàn)的地下障礙物、河流等管道，管道鋪設(shè)的埋深遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常排水管的埋深，局部深度甚至大于5 m。一旦管道有這樣的深度泄漏，挖掘和緊急修復(fù)就無(wú)法實(shí)施。有一種可行的方法是取消整個(gè)非開(kāi)挖管道的新排水管，但會(huì)增加維修成本和難度。

管材接口制作不標(biāo)準(zhǔn)，影響工程整體施工質(zhì)量。

3 效益分析

3.1 安全效益

非開(kāi)挖拉管技術(shù)不開(kāi)挖地面，可有效避免埋深溝槽開(kāi)挖施工時(shí)的塌方問(wèn)題，無(wú)需施工人員在地下管溝內(nèi)施工，防止作業(yè)人員由于施工帶來(lái)的安全問(wèn)題，是一種安全有效的施工技術(shù)。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

非開(kāi)挖拉管技術(shù)施工周期短，施工各類成本較低，本工程從設(shè)備進(jìn)場(chǎng)到離場(chǎng)共計(jì)約5 h，施工效率高。由于本次直線穿越距離較短（約40 m），非開(kāi)挖施工較開(kāi)槽施工節(jié)省投資約1 萬(wàn)元，但在長(zhǎng)距離地下纜線敷設(shè)中經(jīng)濟(jì)效益更突出，節(jié)省投資更明顯。

3.3 社會(huì)效益

非開(kāi)挖施工時(shí)產(chǎn)生的噪音及振動(dòng)很小，不擾民，避免了開(kāi)挖時(shí)塵土飛揚(yáng)、泥濘不堪的現(xiàn)象，不影響周邊環(huán)境及交通的正常通行，社會(huì)效益較明顯。