郭顏榛

(甘肅省水務投資有限責任公司，甘肅 蘭州 730000)

引洮供水二期工程是國務院確定的全國172項節(jié)水供水重大水利工程項目之一，也是國家確定2015年開工的27項重大水利項目之一。工程供水范圍為定西市、白銀市、天水市和平?jīng)鍪械陌捕▍^(qū)、隴西縣、通渭縣、會寧縣、武山縣、甘谷縣、秦安縣、靜寧縣等8個縣區(qū)，惠及人口達348萬人，新增灌溉面積29.2萬畝。

引洮供水二期工程六干渠利用會寧縣中川東渠、北川渠原渠線，自老鴉岔總干渠24#隧洞進口取水，經(jīng)中川、高陵、高廟、古城、祖厲河至會寧縣東山水廠，全長32 km，設計流量1.5 m3/s、加大流量1.65 m3/s，控制灌溉面積1.3萬畝；建筑物設計采用上游隧洞、暗渠輸水和下游壓力管道(DN1 000 mm、壁厚14 mm涂塑復合壓力鋼管)有壓輸水相結(jié)合的方式，達到了全程自流；六干渠末端615.17 m(樁號31+065.05～31+760.79)管道工程設計采用頂管法和開挖埋管法施工，該段管道途徑住宅區(qū)域、交通道路及東山森林公園等，對居民生活、城市交通和周圍環(huán)境影響大，施工條件和地質(zhì)條件都十分復雜，因此，經(jīng)多方案比選采用了HDD非開挖施工技術。

1 HDD施工技術簡介

1.1 施工技術原理

HDD施工技術的優(yōu)點是不開挖地表建筑，完成一個先導孔，使其后序工作能穩(wěn)步進行，在鉆桿頂端部位換接上較大直徑的擴孔鉆頭及直徑大于擴孔鉆頭的待鋪設管道，隨后在回拉擴孔工序進行的同時，將待鋪設的管道一起拉入到鉆孔中，最終完成鋪管作業(yè)。

1.2 施工技術的特點

HDD施工技術是利用固定在鉆孔附近具有穩(wěn)固基礎水平面的水平定向鉆機，根據(jù)現(xiàn)場的條件初步選定施工的入射角度，隨后根據(jù)實際施工情況進行調(diào)整，最終確定一個適合施工的入射角度鉆入地下，當入射鉆頭達到方案指定的目標方位，隨后提出鉆頭完成先導孔，其后根據(jù)次序更換較大孔徑尺寸規(guī)格的擴孔器械，目的是將事先形成的先導孔逐步增大至施工所需的孔徑大小，隨后將所需鋪設孔徑大小的管道一次性回拉到設計位置，保證管道順利安全鋪設。

1.3 施工技術優(yōu)缺點

開挖埋管法在管線沿線對地面破壞大，破壞性強，占用交通資源，給本來不太富裕的交通造成更大的壓力，但是HDD法施工占用工作面積小，施工便捷，基本不妨礙地面交通和地面建筑物，不影響人們的日常生活和工作秩序，大多數(shù)項目不需要開挖工作井和接收井，基本沒有土方開挖和回填量。

開挖埋管法在遇到地下轉(zhuǎn)彎施工麻煩，容易造成開挖工作量大，投資高、安全隱患較多；HDD施工過程中不僅可以在直線的管道軌跡中鉆進和鋪設，而且還可以沿著多種曲線和直線組合在一起的管道鋪設軌跡中鉆進，在遇見障礙物時通過相對比頂管法容易。

開挖埋管法需要投入大量的機械、設備、人力及財力，而且在有的小斷面尺寸很慢保證滿足設計要求，經(jīng)常出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，影響工期和增加投資。采用HDD法施工既實現(xiàn)了機械化、信息化又能節(jié)約時間、節(jié)約費用、保證工期。

開挖埋管法在遇到公路、鐵路、村莊、溝渠等障礙物時造價大、施工工期長，采用HDD法施工可減少甚至避免搬遷，更加有效控制工期，從而得到更多的經(jīng)濟效益和社會效益。

采用HDD法施工對環(huán)境不造成影響，符合環(huán)保要求。

水平定向鉆技術能夠普遍用于很多施工作業(yè)的過程中，比如管道施工，抽氣作業(yè)，防滲作業(yè)等等，并且水平定定向鉆技術所用的水平定向鉆機適用于各種性質(zhì)的土質(zhì)，無論水利供水管道在什么樣的土質(zhì)環(huán)境下施工，水平定向鉆技術都可以滿足條件。另外，水平定向鉆技術不僅適用于加固公路與跑道的路基，而且也廣泛應用于市政工程的管道鋪設和燃氣輸送工程的管道安裝，因此水平定向鉆技術不僅僅是優(yōu)點多而且較為突出，適用范圍較廣，在今后的各個領域的施工中都可以用到，在不久的將來HDD施工技術將普遍應用到各行各業(yè)中。

2 HDD施工保證措施

2.1 施工技術階段劃分

HDD施工技術鉆孔施工中可以分為三個階段，即形成先導孔、回拉擴孔和管道鋪設，有時第二階段和第三階段也可合并為第二階段，即回拉擴孔的同時進行管道鋪設。形成先導孔過程中先導孔鉆進是使用帶斜坡面的、直徑一般較小的鉆頭依照施工方案中預先設計的軌跡進行鉆進，從而先完成較小直徑的導引孔，繼而能夠為后續(xù)回拉擴孔和管道鋪設提供有利引導作用。HDD施工技術鉆進設施依據(jù)設計軌跡要求布設并提前調(diào)整好鉆具(機架)在入口處的初始入射角度，開始導向/定向鉆進，鉆進過程中技術人員通過監(jiān)測和可控的技術手段使鉆孔按方案設計的軌跡延伸，且保證鉆孔過程中的偏差值在可控范圍內(nèi)，并從另一端預先設定的區(qū)域內(nèi)鉆出地表，完成先導孔的施工。在鉆進施工過程中，為避免鉆桿被所在土層夾緊、抱死，根據(jù)實施考慮需要由泥漿泵通過鉆桿、鉆頭打出膨化水泥泥漿量的多少，同時也在一定程度上起到固化通道、防止管道塌陷的作用。

施工程序：(1)現(xiàn)場踏勘、設計待鋪管道的軌跡→(2)測量放線→(3)施工便道修筑及作業(yè)帶清理、場地平整、施工圍護→(4)設備搬遷、井場布置→(5)系統(tǒng)安裝、調(diào)試→(6)控向系統(tǒng)調(diào)?！?7)試鉆→(8)鉆先導孔(先導孔對接)→(9)擴孔、清孔→(10)管道回拖→(11)設備轉(zhuǎn)場→地貌恢復、泥漿處理。

2.2 夯管鋪設偏差及精度控制

1)在施工過程中可能造成偏差的主要原因包括以下幾個方面：

軌道安裝偏差；

軌道設計用料與現(xiàn)場環(huán)境不相符或不融合，不能起到很好固定鋼管的作用；

基礎不穩(wěn)定；

鋼管本身剛性小，易彎曲；

鋼管間焊接偏斜；

施工所遇的地質(zhì)層軟硬不均勻，管道斜交；

夯進管道時遇到障礙物；

管道直徑與長度不匹配。

2)夯管精度控制：

嚴格控制流砂層中夯管的精度控制；

嚴格控制卵礫石地層中夯管的精度控制；

回拉管道時，應精心控制好回拉速度，密切關注回拉力、回拉扭矩、孔內(nèi)回拉應力及泥漿壓力、流量等；回拉管道應保持平順，盡量避免停頓，回拉管道應一次性全部拉入孔內(nèi)，并回拉至設計位置；如回拉過程出現(xiàn)停頓應立刻根據(jù)情況采于補救措施確保管道偏離軌跡在可控的范圍內(nèi)，否則要立刻停止回拉工序。

2.3 提高夯管效率的措施

(1)注漿潤滑：泥漿在工程中使用很多，特別是在鉆孔施工中，泥漿可謂是真?zhèn)€工序的“血液”，需要不斷的注射；血液的質(zhì)量決定了人身體狀態(tài)的好壞，同樣泥漿的質(zhì)量的好壞對鉆孔施工是否順利和安全也起到?jīng)Q定性的作用，漿液可以起到潤滑劑的作用，能夠大大減少地層與鋼管之間的摩擦，減小鋼管進入的阻力，因此注漿潤滑是提高夯管效率的最有效、最經(jīng)濟的輔助辦法，材料一般分膨潤土(使用于砂土層)和人工合成的高分子造漿材料(使用于黏土層)。

(2)管道外表涂蠟：石蠟對金屬有較好的親和力，起到減阻的作用。

(3)切削頭：在鋼管被夯入土層的一端焊上特制的切削頭，不僅起到保護管頭不變形的作用，而且還使管段阻力減到最小。

(4)其他措施：管內(nèi)排土和更換管錘。

3 結(jié)語

水平定向鉆施工技術相比傳統(tǒng)管道開挖法技術有著很多的優(yōu)勢，在甘肅省引洮供水二期工程六干渠東山水廠管道工程施工中應用，成功穿越了會寧縣祖厲河、居民住宅小區(qū)、城市交通道路及東山森林公園等，有效縮短了建設工期，減少了工程投資，避免了對居民生活、城市交通的影響，確保了引洮供水二期工程的通水目標，為水平定向鉆施工技術在我省水利行業(yè)中的應用奠定了堅實的基礎，也為廣大水利施工人員提供了更大的便利和技術支撐。