【摘要】隨著城市電力管線纜化的推進,非開挖技術的應用提到議事日程，筆者總結了在電力工程中應用水平定向鉆的質量控制及對策的膚淺經驗,與同行商策。
　　【關鍵詞】水平定向鉆；城市電力管線纜化；質量控制；對策
　　
　　1．問題的提出
　　
　　隨著城市化的發展，城市電力管線纜化成了必然的趨勢，限制傳統的“開膛破肚”的施工方法，非開挖技術的應用已提到議事日程，逐漸獲得了社會的認可，應用非開挖施工技術的國家、行業或地方標準、規范也陸續頒布實施。
　　非開挖技術主要有盾構、頂管、暗挖、定向鉆等，其中定向鉆施工技術主要用于有壓管、電力、通信管線等小管徑施工，而在電力領域中相對滯后。
　　定向非開挖施工技術自1994年進入我國以來，以其獨特的優越功能正迅速推廣，與其他非開挖技術相比水平定向鉆具有施工速度快，占地少，成本低的優點，隨著定向設備的改進及施工技術水平的提高，該技術在電力管線纜化施工中占的份額將會增大。以下結合洛江區萬虹路拓改市政電力管線的施工，淺談水平定向鉆的應用及質量控制。
　　
　　2．水平定向鉆施工的應用
　　
　　2．1水平定向鉆施工技術的原理
　　水平定向鉆進非開挖技術是鉆探技術在地下管線工程中的拓展和延伸，它利用巖土鉆掘、定向測控等技術手段，在不開挖地表的條件下進行地下管線的鋪設，更換或修復的一項新技術。
　　2．2水平定向鉆的施工工藝
　　水平定向鉆進非開挖施工技術主要包括導向孔鉆進和擴孔拉管兩部份，先利用導向鉆機，隨鉆測量儀以及有關鉆具沿鋪設管線的設計軌跡鉆進一個導向孔；然后擴孔，將孔徑擴大到鋪管所需求的口徑，并將管線同步或分步再拉入孔內，實現不開挖鋪設管線。水平定向鉆進非開挖鋪設地下管線技術施工工藝流程為：現場勘察→導向孔軌跡設計→測量放線→開挖工作坑→鉆機就位→導向孔鉆進→擴孔→拉管→回填。
　　施工要點：
　　（1）根據設計單位交付的設計資料做好施工準備；
　　（2）用導向頭鉆孔，在地下形成一直徑為100mm的圓孔通道；
　　（3）擴孔至所需鋪設的尺寸；
　　（4）將管材連接成需要長度，一次性施入已形成的孔洞中；
　　（5）牽引管施工完畢，砌筑工作井。
　　2．3工程質量的控制
　　對于水平定向法穿越段管線的施工工藝，工程質量控制包括兩部分：鉆孔軌跡的質量與穿越段管線回拖質量控制。在地質條件和鉆進工藝參數一定的前提下，鉆孔質量直接影響到穿越工程的成敗，后者則關系到管道的安全運行。
　　2．3．1鉆導向孔的質量控制
　　鉆導向孔的質量主要是指鉆孔曲線的實際軌跡是否與鉆孔的設計軌跡相符合。一般而言，實際鉆孔軌跡越接近設計軌跡，則表明鉆孔質量越好。
　　（1）導向強度計算公式
　　定向頂進的造斜程度為“導向強度”。運用材料力學桿件受力變形解析方法（見圖1），以斜掌面積、斜焊角、鉆桿剛度和地層硬度為自變量、建立導向強度量化計算公式如下：
　　
　　
　　式中：B－導向強度，°/m；E－鉆桿彈性模量Mpa；D－鉆桿外徑，mm；
　　d－鉆桿內徑，mm；A－斜掌面積，CM2,θ－鉆焊角，°；
　　σ－土的壓入硬度，Mpa；F－摩擦系數。
　　
　　作為試算例子，當改變不同的參數值時，計算所得導向強度的變化情況如圖2-—4中曲線所示。計算所反映的規律均與工程實際吻合。從圖2中可以看出導向鉆頭斜掌面的斜焊角設計在250左右可以獲得最有效的導向強度。
　　
　　圖1鉆具在孔內的受力圖
　　
　　
　　
　　圖2斜焊角和鉆桿直徑對導向強度的影響
　　
　　
　　圖3斜掌面積和土的硬度對導向強度的影響
　　
　　
　　
　　圖4彈性模量和鉆桿直徑對導向強度的影響
　　
　　（2）鉆孔彎曲的曲徑半徑
　　鉆孔軌跡的曲率半徑要由挖向系統操作人員預先根據設計提供的資料計算出結果，鉆進時通過調節每根鉆桿的角度而實現對鉆孔曲率半徑的控制。對于給定了直徑的定向鉆孔穿越管道，鉆孔的曲率半徑R由R=1200D求得，其中D—穿越軌道外徑，mm。
　　2．3．2管線回拖質量的控制
　　穿越管道的回拖完成即標志著管道鋪設的完畢，其質量包括管道的熔接強度、外保護層的完整及管道的彎曲應力符合要求。
　　（1）鋪管前的熔接
　　對于常用的MPP改性聚丙烯電力電纜護套管的熱熔連接可進行一些簡單的壓力、沖擊等道試驗，以驗證拖管時管道是否受損，能否投入使用。
　　（2）管道彎曲應力核算
　　管道彎曲應力可對照鉆導向孔記錄與設計的鉆孔曲率半徑進行核算，確定孔內鋪設的管道彎曲度不超過允許應力，否則，需修改設計方案或改造管道材料。
　　2.4在電力工程導向鉆進鋪設施工中常見存在問題的分析及預防
　　2.4.1損傷地下設施
　　（1）表現形式
　　在打導向孔,回拉擴孔或拖管時將地下已有設施損傷,被損傷的多為光纜、電纜、供水管道和排水管道。
　　（2）原因分析
　　①對施工區域內地下已有設施調查不夠清楚；
　　②導向儀等儀器存在誤差；
　　③安全距離不足，擴孔時鉆頭避不開地下設施。
　　（3）預防措施
　　①地下管線調查時，既要查看現有管線資料，又要必要的現場驗證。
　　②做導向孔前，導向儀應核準，誤差在允許范圍內方可使用。
　　③導向孔同已有地下設施的距離應大于1M。
　　2．4．2拉管中途阻滯
　　（1）表現形式
　　管道前行至某一位置后因阻力增大而停滯下來，可能拉斷，造成管材廢棄或管材和鉆具同時棄入孔內。
　　（2）原因分析
　　①管道在孔內前行時，管道排擠的孔內泥漿不能夠流出孔外，形成“液壓鎖”而阻止管道前行。
　　②因設備故障、缺少泥漿、接管等原因造成托管中途長時間停待形成抱管、增大前行阻力。
　　③邊擴孔邊施拉管時，因吸水壓頭堵塞或因泥漿泵流量小而使泵入孔內的鉆進液量少或無鉆進液入孔。
　　（3）預防措施
　　①拉管時鉆孔兩端均要敞開，泥漿能自由流出，必要時，做一定的開挖或排漿。
　　②定期對設備進行檢修保養，拉管前備足泥漿材料，拉管時，盡可能不接管或縮短接管時間。
　　③拉管時隨時觀察泥漿箱的液面高度，若液面不下降或下降慢，需查看泥漿泵的泵速是否降低或吸水壓頭是否堵塞。
　　2．4．3管道標高偏差
　　（1）表現形式
　　管道鋪設到位后，埋設的標高偏差大于設計要求，造成管道覆土達不到安全距離或管道進入工作井位置偏低。
　　（2）原因分析
　　①鉆孔前導向儀未校準，深度值誤差大。
　　②地面標高不準確。
　　③在做導向孔的設計深度計算時，擴孔鉆頭外徑的取值不精確。
　　（3）預防措施
　　①導向儀使用前應校準，誤差小于1﹪。
　　②地面標高應復測，必要時與設計人員聯系。
　　③有做導向孔的設計深度計算時，要采用正確的計算公式，同時要量取精確的擴孔鉆頭外徑值。
　　3．結語
　　
　　通過筆者成功的施工經驗體會到，采用水平定向鉆進施工電力管線纜化技術是可行的，且有施工速度快，成本低，占地少等優點，可以最大限度的降低施工對交通環境的影響與破壞。在每一次施工前要做好充分的準備工作，校準導向儀，檢修施工機械，檢查鉆具，備足泥漿材料，按合理的規程進行施工并實施預防措施，就能最大限度地實現經濟和社會效益的最大化。
　　
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