崧泽高架路新建工程2标段

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摘要：结合崧泽高架路排水管网系统中污水管铺设施工, 以SZW-7～SZW-8污水管(DN300)为例，对污水管非开挖铺设施工进行了研究与分析, 详细介绍了管道非开挖技术水平导向钻进法施工工艺，总结了水平导向钻进法在地下管线领域内施工应注意的主要问题, 对今后同类地下管线铺设施工具有一定的参考意义。

关键词：崧泽高架路，污水管，非开挖，水平导向钻进法，铺设

中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

崧泽高架路新建工程2标排水管网系统沿地面道路布置，施工里程K1+054.42-K2+550.00, 全线排水系统各种规格管线总长约6191m。主要工程包括雨水管、污水管、检查井、出口挡墙、出口闸门、转折井、交汇井、雨水口等内容。

本工程SZW-7～SZW-8污水管(DN300)穿越洋泾港，管底标高-1.3m，地面标高5.2m，沟槽开挖深度约6.7m，在本管道北侧有一10KV高压电杆，导致管道沟槽无法开挖，同时紧邻污水管道南侧洋泾港桥，管道无法向内移动。因此采取非开挖施工铺管穿越洋泾港及诸光路，管材由FRPP300㎜变更为300㎜HDPE管。根据地形，整个穿越铺管走向平面略为U形。

2 水文及地质特征

本工程沿线浅部上层中的地下水属潜水类型，地下水稳定,水位埋深分别在0.20～3.00m。潜水位的动态变化主要受控于大气降水量，并与沿途地表水有着一定的水力联系，年水位的变化幅度一般在0.5～1.0m之间。

洋泾港主要功能为引水、排水和调水，无通航要求，河滨宽度10～30m。诸光路下有地下管线分布。场地地势较平坦，地貌类型单一，属滨海平原地貌类型。本段路基土层表层为填土，主要由灰黄色粘性土组成，夹少许碎石、砖块等，层厚0.50～2.50m；人工填筑土层以下为第四纪冲洪积层。

3 污水管非开挖铺设(以SZW-7～SZW-8为例)

3.1 非开挖技术简述

非开挖技术是利用微开挖或不开挖技术对地下管线、管道和地下电缆进行铺设、修复或更换的一门科学。

非开挖技术通过导向、定向仪、探棒工作等手段铺设、更换和修复各种地下管线的施工新技术，对地表干扰小，具有较高的社会经济效果。目前被广泛应用于给水、排水、电力、通信、燃气等领域的新管道建设和旧管道修复，也可以应用于文物、古建筑的保护等方面。

3.2 水平导向钻进法

通常管线铺设采用的施工技术包括：水平导向钻进法、顶管法、微型隧道法、夯管法等。跨洋泾港、诸光路污水管采用水平导向钻进法铺设。

水平导向钻进法将钻探技术和控向技术巧妙结合起来，通过预先设计的铺管线路，由钻机驱动装有楔形钻头的钻杆从地面钻入，再按照预定的方向绕过地下障碍，直至目的地，然后卸下钻头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩孔器，使之能够在拉回钻杆的同时水平钻孔至所需直径，并将需要铺设的管线同时返程牵回至钻孔入口处，以保证铺设管线不会由于空间不足而受到破坏，在扩孔的同时注入化学泥浆以保证钻孔不致坍塌。

3.3 施工准备

3.3.1 图纸会审

污水管道施工前，做好污水管道图纸会审工作，解决好施工图纸问题和施工难题，确保管道顺利铺设。

3.3.2 施工技术交底

施工前，由技术负责人进行施工技术交底，向施工作业队明确施工规范和质量标准、施工措施、质量目标与安全施工要求。

3.4 施工机械

水平导向钻进法施工采用的主要机械设备见表1。

表1 主要机械设备表

3.5 施工工艺流程

3.6 水平导向钻进施工方案

3.6.1 现场勘察情况

根据工程要求，水平导向钻进施工人员在主管部门技术负责人指导下，对现场进行实地勘察。

施工期间，在钻机就位及工作坑位置采用护栏作围护，及时外运泥浆和土堆，保护绿化及道路整洁。

3.6.2 导向钻进轨迹的设计

钻进轨迹包括入孔，为了保证管道的顺畅，钻进轨迹必须符合管材对曲率半径的要求。

根据上海市《排水管道定向钻孔拖拉法施工及验收规程》（试行）入土角度不大于10°,出土角度不大于20°。

本次钻进轨迹设计还兼顾对路中心雨、污水管的避让，作如下设计：设计入土角a=-9°，出土角a=15°，最大穿越深度-1.3米，最深段穿越长度99米左右，路径总长预计183米。

定向钻孔轨迹线段宜由斜直线段、曲线段、水平直线段（与管道排水坡度一致）等组成，为保证水平直线段精度要求，造斜段水平距离L，根据上海市《排水管道定向钻孔拖拉法施工及验收规程》（试行）公式5.2.1及公式式5.2.1-1计算确定，计算图示见“图1 造斜段水平距离计算图”。

图1 造斜段水平距离计算图

Ho=H-Do/2式5.2.1

L=2A+[Ho-A(Sinα+Sin2α+…+Sin(nα))]/tg(nα)+A(Cosα+Cos2α+…+Cos(nα)) 式5.2.1-1

n：取值在3～5范围；

Ho：管道中心埋深；

H：管底埋深取6.5m；

Do：管道内径；

A：钻杆长度取3m；

α：两杆间转向角取3°。

经计算入土处造斜段造斜段水平距离L=48.8m, 出土处造斜段造斜段水平距离L=35.7m。

半径确定，经计算曲率半径R=58m。

Rmin=ED/（2p）=804.1×0.35/（2×17.8）=7.9m

E：PE管弹性模量取804.1Mpa；

D：管材外径取0.35m；

p：管材弯曲应力取17.8Mpa。

R=58m> Rmin= 7.9m。

3.6.3 工作坑的开挖和钻机放置

本施工路段采用人工开挖样槽后，再人工开挖3m×2.5m×1.8m坑。钻机放置在整平好的施工区域，以方便导向孔钻进。

3.6.4 泥浆液配置

本工程采用CETCO公司生产的定向钻专用膨润土和泥浆添加剂，以提高造浆率和成孔质量。

膨润土（Hydraul EZ(易钻)）作为制浆的基本元素，提升泥浆悬浮钻屑的能力，使得钻屑能够浮在泥浆中，随泥浆循环流出钻孔，保持孔内清洁，稳定孔壁，防止塌孔。

聚合物（Insta Vis Plus(万用王)）包覆粉砂土颗粒，抑制粉砂土松散坍塌，提高携带性和护壁性能。

泥浆用量计算:

钻孔容积:V=(0.352×3.14×52)=20 m3

地层系数:3

总泥浆用量:2×3×20=120 m3

3.6.5 导向孔钻进

根据设计钻进路径图,调整好钻杆入土角,逐根钻进。每钻进一根钻杆测量深度及方向，做好钻进路径统计表记录。在地表测量点做好标记，以便二次进时核对深度及位置。

钻杆的深度偏差控制在±0.20m，轴向偏差控制在±0.30m。记录好钻进过程中的扭矩、推力、泥浆流量、泥浆压力、角度改变量等参数。

该段工程分一次钻进分级扩孔，最终最大成孔直径为φ630mm。扩孔时，使用根据地层实际情况配置的泥浆，确保孔壁稳定，泥浆流动顺畅。当第一级扩孔时，减慢扩孔速度，同时减小泵压，增大转速。扩孔完成后，再用φ630mm清孔器对孔进行一次清孔处理，排出孔内多余渣土，对成孔内壁做进一步稳固。