摘要：近年来,在许多市政工程中,非开挖水平定向钻施工具有明显的经济效益和环境效益、安全效益。在城市繁华区和地下、水文地质情况复杂或者临近邻街建筑的情况下,排水管道或者其他管线的施工,需要采取非开挖方式、技术解决问题。本文结合我区北主排渠东侧道路污水管工程施工实际，对水平定向钻施工应用进行具体阐述。
关键词：水平定向钻 非开挖施工 市政工程
Abstract: in recent years, in many municipal engineering, the excavation directional drilling construction has the obvious economic benefits and environmental benefits, security benefits. In the city"s busy area and the underground, hydrogeology conditions in the complex or neighbour street building, drainage pipeline or other pipeline construction, the need to take the excavation way, technology to solve the problem. Combining with the north east of our Lord row canal road the sewage pipe project construction practice, the construction of directional drilling applications to the paper.
Keywords: directional drilling trenchless construction municipal engineering
中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：
1、前言
供排水管道施工非开挖水平定向钻进是利用岩土钻掘、定向检测控制等技术手段，在不破坏地层表面和地表不挖槽的情况下，对供水、污水等管道进行铺设的施工技术。在供排水施工中采用水平定向钻钻进的方法是从施工区段下方穿越铺设管线，可将管线铺设在工程量最佳位置穿过，从而可以减少对交通、环境、周边建筑物的破坏。采用非开挖水平定向钻可以高精度的控制安装管道的埋深、方向，还可以绕过地下障碍物。这种施工方法具有速度快、施工条件简单等优点。
2、水平定向钻非开挖施工技术介绍
水平定向钻钻进中，大多数工作是通过回转钻杆来完成的，钻机的扭矩、轴向给进和回托力，是控制拖管施工的重要技术参数。
水平定向钻施工一般分三步进行：
2.1钻导向孔。利用水平定向钻钻进设备在入口处开始钻进，钻进过程中通过导向仪监测和控制使钻孔按设计的轨迹延伸，并从另一端钻出地表，完成导向孔的施工。
2.2扩孔。如果待铺管线的管径较大，不能同时完成扩孔和回托作业时，必须进行逐级扩孔。根据设备能力、地层条件和现场的情况来确定每次扩孔的直径。一般采用回扩器分级回拉扩孔，由DN100开始逐级增长；为了保证管线能够顺利铺设成功，最终的扩孔直径应该是待铺管线直径的1.25～1.5倍。另外，根据孔径、不同地层成孔情况的好坏及孔内残余泥土量的多少，决定是否有必要进行清孔。
2.3铺管。铺管是非开挖水平定向钻进技术铺设地下管线方法中的最后一道关键工序，也是实现非开挖铺管目标的最后一步。原则上要求扩孔（或清孔）与铺管一气呵成，中间不允许有长时间的非作业停顿，尽量减少因钻孔暴露时间过长而引起孔内垮塌的危险。
铺管一般过程：扩孔（或清孔）完毕后，孔壁成型。首先在出口处将已经焊接好的管线依次装上连接头、万向接、扩孔钻头。接着在入口处启动钻机，把扩孔钻头连接到钻杆上。然后在确定各部件连接牢固后指挥钻机开始回拉钻杆。当拉到扩孔钻头快要进入孔口时，同时指挥钻机开始喷射泥浆，旋转回挖。至此，铺管作业完成。
在回拉铺管过程中，要密切注意拉力、扭矩、泵压等参数的变化，同时还要随时关注现场有无异常情况出现，及时处理多余的泥浆。前、后场之间密切配合，用对讲机互通信息，随时保持联系。另外，对后场的管线要派专人进行维护，增加拖管器防止管道划伤，确保回拉时管线安全。
另外，特别应该注意的是施工前首先要对施工现场进行管线勘察，并结合建设单位提供的施工区域地下管网和障碍物等资料，搞清楚施工区域的地下管线、电线、电缆和通讯等设备，以防施工时受损，确保工程的顺利进行。利用钻进规划软件规划出模拟的钻进路径图，使操作人员可以预先大概直观地观察到本工程整个定向钻进过程，初步了解施工所需的钻杆数量和泥浆用量等，便于有计划地进行施工组织管理。
3、应用实例
北主排渠东侧道路污水管工程为高新区排水管网工程的一部分，敷设管材为D500PE给水管(≥o.8MPa)，实际施工管道长度为115m。为确保工程顺利施工，拟采用DitchWitchJT7020(回拖力为25t)水平定向钻机来完成本次工程。本工程在穿越段东侧有一条D2000污水主干管，其轴线为南北向，正好与本次穿越污水管轴线相交，根据要求本次铺设的污水管管顶要与已建的污水管底之间的间距要保证在3m以上。本穿越工程施工工期为10d。
4、施工要点
依据施工图纸，确定穿越人土点位置，并打桩做好标记。首先在入、出土点位置设计井位，降坡2―2.5m，打6m的钢板桩做围护，然后挖掘长6.0m、宽4.0ITI、深6～7m的工作坑，深度根据各工程点管道标高而定。另外在人钻位挖一个长3m、宽1.5m、深1m的作业坑，出钻点位挖一个长20m、宽2ITI、深0～2.5m的发送沟。入土角为确定钻机的摆放位置，并使钻机的中心点与穿越方向重合。钻机应试运转并调整好适合本次施工的参数，按设计曲线要求钻导向孔，在穿越曲线上每隔4.5m设数据控制点，以此控制导向孔不偏离设计曲线。导向孔钻成后，卸掉钻头及控向系统，安装扩孔器进行预扩孔，根据施工经验，本次扩孔采用逐渐增大扩成孔，扩孔器的规格为声600、91800，为使扩完的孔成型较好，扩孔速度不能太快，扩孔时间应大于3rain／根，泥浆黏度保持在45～50s之间，泥浆量保持在孔内充满足够泥浆。扩孔完成后进行回拖作业。
水平定向钻穿越入、出土角按设计确定，确保管道在地下的深度要求和施工安全。根据不同土质选取不同的钻进速度，选配不同性质的泥浆(泥浆黏度在45～50s之间)。开钻前应认真进行参数标定，确保穿越控向数据的确定，严格控制偏差在规范允许的范围之内。
5、水平定向穿越施工技术质量保证措施
5.1钻机安装牢固后方可开钻。根据穿越管径的大小、长度和黏具的承载力调整回拖力。
5.2污水管标高控制措施:①钻导向孔施工前，用水平仪将钻线各控制点处的地形标高转测出来，并做出记号。然后根据地形标高、设计图纸上管底标高换算出个控制点的深度，做出设计数据表。钻导向孔时根据设计表对每个控制点进行控制，如有偏差及时纠正。②直观控制：导向孔施工前，在人、出钻工作井处各找两个点，井位两侧水平仪测出标高，使这两点标高一致，并打木桩做好标记。然后在这两个点上拉一条细线，当导向钻头至工作井时，用塔尺进行直观测量，这样可算出导向孔进行纠正。
5.3预扩孔质量控制措施
⑴预扩孔是管道回拖成功的关键程序，为了保证回拖拉管工序的顺利进行，确保穿越万无一失，预扩孔采用2级扩孔。第一级采用乒600挤桶式扩孔器进行第一次预扩孔；第二次采用声80挤桶式扩孔器进行第二次预扩孔。
⑵本次为大管径管道施工，扩孔直径要达到800mm，为了保证成孔质量，采用以下措施控制施工质量：①施工中加大泥浆配比，增加泥浆黏度的方法来维护钻孔的稳定。具体为：回扩孔时泥浆的马氏黏度值必须保证在45～55s之间，泥浆比重应大于1.03，泥浆注入土中与黏土混合后产生的泥浆比应大于1.10(根据土质情况而定)；为了增加钻孔的护壁效果，防止塌孔，在泥浆中按比例加入高分子聚合物，使钻孔壁形成一层保护层达到良好的护壁功能。②施工时要连续进行，保证在钻孔中的泥浆黏度适中处于一中黏滞状态，使泥浆没有时间沉淀，保证孔壁稳定性。在预扩孔时扩孔速度不能太快，扩孔时间应大于3min／根，并均速扩孔不得忽快忽慢，使孔内泥浆均匀分布，严禁回扩器向扩孔方向推以减少泥浆的不均匀分布。③每次预扩孔结束后要根据扩孔情况，合理确定下一级扩孔尺寸和扩孔器水嘴的数量及直径，保证泥浆的压力和流速，从而提高携带能力，避免泥屑床生成。④最后一次扩孔(≯800ram)与回拖工序要连续进行，间隔时间不得超过5h。
6、结语
水平定向钻施工技术在非开挖领域极具潜能,尤其在城市繁华区、穿越河道、路口和地下、水文地质情况复杂或者临近建筑的情况下,排水管道或者其他管线的施工,不能明开挖施工时,可以采取非开挖方式――水平定向钻施工技术。非开挖技术必将以其施工条件简单、施工周期短等优势占领城市管网施工市场，它对于大规模推广该项技术在重力排水管施工中的应用具有较强的借鉴意义。
参考文献：
[1]陈志成,《水平导向钻进非开挖铺管技术应用》[J].市政技术,2005,23(1)
[2]《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268-2008
[3]陈志成.水平导向钻进非开挖铺管技术应用.管道工程,2005（1）