CN101457853B

CN101457853B - 非开挖拉管施工工法

Info

Publication number: CN101457853B
Application number: CN2008102340572A
Authority: CN
Inventors: 马晓波; 展宏宇; 季政; 周宇
Original assignee: JIANGSU GUANGYU CONSTRUCTION GROUP CO Ltd
Current assignee: JIANGSU GUANGYU CONSTRUCTION GROUP CO Ltd
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2028-11-20
Also published as: CN101457853A

Abstract

本发明涉及一种非开挖拉管施工工法，包括下列步骤：(1)准备工作：了解地层和地下情况，计算扩孔次数和回扩器规格，制定管道中线和高程的控制数据和纠偏措施；(2)测量平面控制放线并测出各桩高程；(3)设置工作井和接受井并安置钻机；(4)配置钻液；(5)导向钻孔；(6)采用扩孔器扩孔，同时清孔，泥浆护壁；(7)管道焊接；(8)拉管同时一并拉入与管等长的钢管；(9)注浆加固；(10)管件安装；(11)试压冲洗。根据本发明可以有效提高经济效益、社会效益，环保、节能效益。

Description

非开挖拉管施工工法

技术领域

本发明公开了一种管道铺设技术领域的拉管施工工法，尤其是一种非开挖拉管施工工法。

背景技术

随着国民生活水平的不断提高，城市的市政管网更新改造步伐加快，常规的地下管道铺设方法采用的是明挖法布管。但由于受到地理、环境影响，以及地下建筑物阻挡，交通拥挤，地下管线布置的错纵复杂，明挖法布管已不能满足施工条件的要求，有时甚至是无法施工。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺点，本发明提供了一种不受地下、地上建筑物、管网线等障碍物及地下水位高低的影响，且方便、快捷、不破坏城市路面、工期短、效率高的非开挖拉管施工工法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：非开挖拉管施工工法，该方法包括以下步骤：

(1)准备工作：施工前地层和地下情况的了解(主要包括土层标准分类、孔隙度、含水性、透水性及地下水位、基岩深度和含卵砾，以及地下已有管线和其它埋设物的位置，为钻进方法和配制钻液及设计钻进轨迹提供依据)。根据敷设管道管径，计算出管道孔的扩孔次数和每次回扩所使用的回扩器规格，制定管道中线和高程的控制数据和纠偏措施。

(2)测量放线；平面控制放线，依据现有边线，通过控制点引测本工程定位点。用全站仪沿地面管道中心线每3米设置一桩(有障碍物除外)，沿管道中心线放线并测出各桩高程，计算各桩高程与设计管道流水面的关系。

(3)设备就位：入土钻入处和出土钻出处分别设置带斜坡的工作井和接收井，并确定井壁坡度和支护，标准水平段工作井和接收井为矩形坑。工作井施工完后，根据北高南低的管道设计坡度和支护，然后在工作井中安置钻机。

(4)钻液配置：钻液由水、膨润土和聚合物等组成。为改善泥浆性能，钻液可加入适量化学处理剂烧碱，可增加粘性、增加静切力、调节PH值。

(5)导向钻孔：钻机就位后，调整钻机导向杆至略高于设计管位中心高程的位置(避免PE管在孔内拉动过程中受重力的作用发生管道下沉现象)，水平钻入土中(入土、出土处为斜向钻入、钻出)。为保证导向钻头能严格按操作人员发出的指令前进，需在管道线路初步布点后对控制点进行加密，间隔3米设中线，高程控制点，用木桩做出标志并严加保护。

(6)扩孔、泥浆护壁：根据现场地质情况，采用扩孔器进行扩孔，扩孔结束后进行清孔，清孔可以降低孔内压力，减小管线回拖拉力(阻力)。

(7)管道焊接：利用熔接机进行焊接，如果施工现场条件允许，可在沟槽上进行焊接。管口应临时堵封。焊接结束冷却时，不得移动连接件或连接件上不得施加任何外力。

(8)拉管：管线焊缝和管道强度检验合格后，进行拉管施工。管头用封套密封，管头后端接上扩孔器，以保证管线回拖时不出现卡管现象。

(9)注浆加固：管道拉通后，为了避免地面沉降，需注浆加固。移动拉管机到接收井，和钢管连接并回拽。每拽入6m，把钢管和拉管机连接取消，换成和高压注浆泵连接。注入1∶1水泥、粉煤灰浆液(0.4Mpa)，置换泥浆，补充PE管周围的空隙。然后再换再拉，再拉再注浆，反复进行，直到把钢管全部拉出接收井，注浆过程结束。

(10)管件安装：管线穿越完成后，按设计图纸安装三通、阀门、检查井等管件配套

(11)试压冲洗：连续对管道冲洗，冲洗后用漂白粉溶液注入管道内浸泡消毒，然后进行管道试压，其程序为：串水→浸泡→水压严密性试验→强度试验→排水。

根据上述方案的进一步设置，步骤(1)所述的工作井和接收井为矩形坑，便于钻机入土开钻，并且还可作为泥浆的排放和收集点，若泥浆过多可采用泥浆车外运。

步骤(2)所述的高程控制点根据水准点引测，精度用仪器两次高程前后视等距测法保持。用经纬仪进行引测设计方向、位置的正确性，控制线传递。

步骤(3)所述的工作井和接收井深度根据管道流水面高程确定，同时在其附近设泥浆沉淀池，以保证工作井内干燥和扩孔施工。

步骤(3)所述钻机的底脚可以安置在20cm厚C15平基砼上，并在平基砼内预埋φ20钢筋(地锚)和钻机焊接牢固，以防因土质较软，拉管距离长，拉力较大而造成的地基沉降而影响钻机稳定。

步骤(4)所述的钻液具有冷却钻头，润滑钻具的作用，更主要的是可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利排出孔外，既为回拖管线提供足够的环形空间，又可减少回拖管线的重量和阻力。残流在孔中的泥浆可以起到护壁作用。

步骤(5)所述的导向钻头中安装发射器，通过地面接收器，测得钻头深度，鸭嘴板面向角、钻孔顶角、钻头温度和电池状况等参数，将测得参数与钻孔轨迹进行对比，以便及时纠正。操作手根据信号反馈操纵钻机按正确的轨迹钻进。同时技术人员根据探测器所发回的信号，判断导向钻头位置与钻进路线图的偏差，随时调整，并把调整数值记录在“钻进位置”相应表格。

步骤(6)所述的扩孔器为刮刀式，其尺寸为铺设管径的1.2～1.5倍，这样既能够保持泥浆流动畅通，又能保证管线安全顺利拖入孔中。

步骤(8)所述的拉管过程中，在拉管施工前，在管前端连接两根与管同长度的钢管，与管一同拉入土中并一同到达拉管设计终点桩号，然后解除与PE管的连接，以便进行后续的注浆加固施工。

步骤(11)所述的冲洗程序中，冲洗流量不应小于设计流量或不小于1.5m/s的流速。

本发明所述的非开挖拉管施工工法的有益效果是，改变了传统明挖埋管施工方法，减少大量的土方开挖量、回填工作量，减少了土方扬尘污染，无需地下降水，减少了降排水污染，不受气候影响，不受地下、地上障碍物及周围环境影响，施工速度快，工程质量好，降低了劳动强度，节约了大量的挖、回土方人工费，经济效益可观，社会效益明显，环保、节能效益显著。

本发明所述的非开挖拉管施工工法特别适用于城市的市政管网的铺设，尤其适用松软土层或富水松软地层中敷设直径≤800mm的管道施工。

附图说明

图1：为施工工艺流程图；

图2：拉管施工立面布置图；

图3a：钻进示意图；

图3b：图3a的左视图；

图4a：扩孔钻进示意图；

图4b：图4a的左视图；

图5a：管道周围加固示意图；

图5b：图5a的左视图；

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1：为施工工艺流程图；图2：拉管施工立面布置图；图3a：钻进示意图；图3b：图3a的左视图；图4a：扩孔钻进示意图；图4b：图4a的左视图；图5a：管道周围加固示意图；图5b：图5a的左视图；

如图1所示，本发明非开挖拉管施工工法的具体实施步骤如下：

(1)施工前准备：了解地层和地下水的情况，以及地下已有管线和其它埋设物的位置；解决施工用电、用水；计算出管道孔的扩孔次数和每次回扩所使用的回扩器规格，向施工作业人员交底；制定管道中线和高程的控制数据和纠偏措施。

(2)测量放线：平面控制放线，依据现有边线，通过控制点引测本工程定位点。用全站仪沿地面管道中心线每3米设置一桩，沿管道中心线放线并测出各桩高程，计算各桩高程与设计管道流水面的关系。用经纬仪引测施工现场的高程控制点。对控制点进行加密，间隔3米设中线、高程控制点，用木桩做出标志并严加保护。

(3)设备就位：如图2所示，入土钻入处和出土钻出处分别设置带斜坡的工作井和接收井，标准水平段工作井和接收井为矩形坑，在工作井附近设泥浆沉淀池。按1∶0.5放坡，不加支护。然后安装钻机。钻机底脚要安置在20cm厚C15平基砼上，并在平基砼内预埋φ20钢筋(地锚)和钻机焊接牢固。

(4)钻液配置：钻液配合比为：膨润土20％，转液宝1％，水75％，浇碱4％。

(5)导向钻孔：如图3a和3b所示，调整钻机导向杆至略高于设计管位中心高程的位置，水平钻入土中(入土、出土处为斜向钻入、钻出)。在导向钻头中安装发射器，通过地面接收器，测得钻头深度，鸭嘴板面向角、钻孔顶角、钻头温度和电池状况等参数，将测得参数与钻孔轨迹进行对比，根据信号反馈操纵钻机按正确的轨迹钻进。同时技术人员根据探测器所发回的信号，判断导向钻头位置与钻进路线图的偏差，随时调整，并把调整数值记录在“钻进位置”相应表格。

(6)扩孔、泥浆护壁：如图4a和4b所示，采用刮刀式扩孔器，扩孔器尺寸为辅设管径的1.2～1.5倍(管径为500mm，最大扩孔φ730mm)。扩孔顺序为φ230→φ330→φ430→φ530→φ630→φ730，随着扩孔径增大，控制扩孔速度.扩孔结束后进行清孔。

在上述实施例中，所使用的钻机具有其特定的施工工艺参数(见表1)：

表1：钻机施工工艺参数

工艺参数	导向孔施工参数	扩孔拉管参数
			动力头转数	30～600r/min	20～500r/min
扭距	0～1000N·m	1500～2500N·m
			给进力	20～50KN
给进速度	0～5m/min
			提升力	10～50KN	65～100KN
提升速度	0～5m/min	0～3m/min
			水泵流量	100L/min	150～200L/min

(7)管道焊接：本实施例所使用管线为PE管，采用熔接机焊接，焊接时间为5min。焊接温度为200°，冷却时间为45min～60min。焊接结束冷却时，不得移动连接件或连接件上不得施加任何外力。

(8)拉管：管线焊缝和管道强度检验合格后，PE管管头用封套密封，管头后端接上φ730扩孔器，在PE管前端连接两根与PE管同长度的φ25钢管，与PE管一同拉入土中并一同到达拉管设计终点桩号，然后解除钢管与PE管的连接。

(9)注浆加固：如图5a和5b所示，PE管道拉通后，移动拉管机到接收井，和φ25钢管连接并回拽。每拽入6m，把钢管和拉管机连接取消，换成和高压注浆泵连接。注入1∶1水泥、粉煤灰浆液(0.4Mpa)，置换泥浆，补充PE管周围的空隙。然后再换再拉，再拉再注浆，反复进行，直到把钢管全部拉出接收井，注浆过程结束。

(10)管件安装：管线穿越完成后，按设计图纸安装三通、阀门、检查井等管件配套。

(11)试压冲洗：管道冲洗时流量不应小于设计流量或不小于1.5m/s的流速。冲洗应连续进行。冲洗后用漂白粉溶液注入管道内浸泡消毒。管道试压程序：串水→浸泡→水压严密性试验→强度试验→排水。试验压力1.0Mpa持续10分钟，接口管身检查无破损及漏水现象，渗水试验标准1.1L/mim/Km。

本发明在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、丢渣的控制和治理，遵守防火及废弃物处理的规章制度，随时接受相关单位的监督检查。

上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

应用实例

实例1.某厂，中水桩号为2+760～3+096，管线长度336m，原设计DN500球墨铸铁管开槽施工，流水面高程为9.996～11.086，管道埋深平均为2m，因现况建筑物无法拆迁，故该处采用拉管施工，336m长分两段拉管，200m为一段，136m为一段，管材改为φ500PE管。拉管施工过程中，没有该厂的正常营业，房屋结构质量没有任何破坏。施工节约土方开挖、回填量3500方，节约人工费12万元，节约造价42万元，工期提前15天，工程竣工验收合格。

实例2.某厂再生水(中水)回用工程穿越游泳池，中水桩号为3+504～3+700，管线长度196m，流水面高层为9.193～9.000，管道埋深平均为3.2m，采用拉管施工，196m一次拉管，管材为φ500PE管。减少土方开挖、回填量2000方，节约人费8万元，节约造价25万元，提前工期10天，工程竣工验收合格。

实例3.某污水管网拉顶管工程，桩号：0+035～1+500，另加300m。主管位于道路慢车道下，采用拉管施工，管材为φ500PE管。节约土方开挖、回填量1900方，节约人工费8万元，节约造价25万元，工期提前10天，工程竣工验收合格。

Claims

1.非开挖拉管施工工法，包括下列步骤：

(1)准备工作：施工前地层和地下情况的了解，根据敷设管道管径，计算出管道孔的扩孔次数和每次回扩所使用的回扩器规格，制定管道中线和高程的控制数据和纠偏措施；

(2)测量放线；平面控制放线，依据现有边线，通过控制点引测本工程定位点；用全站仪沿地面管道中心线每3米设置一桩，沿管道中心线放线并测出各桩高程，计算各桩高程与设计管道流水面的关系；

(3)设备就位：入土钻入处和出土钻出处分别设置带斜坡的工作井和接收井，并确定井壁坡度和支护，标准水平段工作井和接收井为矩形坑；工作井施工完后，根据北高南低的管道设计坡度和支护，同时在工作井中安置钻机；

(4)钻液配置：钻液由水、膨润土和聚合物组成；

(5)导向钻孔：钻机就位后，调整钻机导向杆至略高于设计管位中心高程的位置，水平钻入土中，其中入土、出土处为斜向钻入、钻出；

(6)扩孔、泥浆护壁：根据现场地质情况，采用扩孔器进行扩孔，扩孔结束后进行清孔；

(7)管道焊接：利用熔接机进行焊接，焊接时管口应临时堵封；焊接结束冷却时，不得移动连接件且连接件上不得施加任何外力；

(8)拉管：管线焊缝和管道强度检验合格后，进行拉管施工，管头用封套密封，管头后端接上扩孔器，同时在PE管前端连接两根与PE管同长度的φ25钢管，与PE管一同拉入土中并一同到达拉管设计终点桩号，然后解除钢管与PE管的连接；

(9)注浆加固：管道拉通后，移动拉管机到接收井，和钢管连接并回拽，每拽入6m，将钢管和拉管机连接取消，换成和高压注浆泵连接；注入水泥、粉煤灰浆液，置换泥浆，补充PE管周围的空隙，然后再换再拉，再拉再注浆，反复进行，直到把钢管全部拉出接收井，注浆过程结束；

(10)管件安装：管线穿越完成后，按设计图纸安装三通、阀门、检查井的管件配套；

2.根据权利要求1所述的非开挖拉管施工工法，其特征为步骤(2)中为保证导向钻头能严格按操作人员发出的指令前进，需在管道线路初步布点后对控制点进行加密，间隔3米设中线、高程控制点，用木桩做出标志并严加保护。

3.根据权利要求1所述的非开挖拉管施工工法，其特征为步骤(3)的工作井和接收井附近设泥浆沉淀池，且钻机底脚要安置在20cm厚C15平基砼上，并在平基砼内预埋φ20钢筋，和钻机焊接牢固。

4.根据权利要求1所述的非开挖拉管施工工法，其特征为步骤(4)中的钻液加入适量处理剂烧碱。

5.根据权利要求1所述的非开挖拉管施工工法，其特征为步骤(5)中的导向钻头中安装发射器，通过地面接收器，测得钻头深度、鸭嘴板面向角、钻孔顶角、钻头温度和电池状况的参数，将测得参数与钻孔轨迹进行对比，操作手根据信号反馈，操纵钻机按正确的轨迹钻进，同时根据探测器所发回的信号，判断导向钻头位置与钻进路线图的偏差，随时调整，并把调整数值记录在“钻进位置”相应表格。

6.根据权利要求1所述的非开挖拉管施工工法，其特征为步骤(6)中所用的扩孔器为刮刀式扩孔器，扩孔器尺寸为辅设管径的1.2～1.5倍。

7.根据权利要求1所述的非开挖拉管施工工法，其特征为步骤(7)焊接时间为5min；焊接温度为200°，冷却时间为45min～60min。

8.根据权利要求1所述的非开挖拉管施工工法，其特征为步骤(11)冲洗流量不应小于设计流量或不小于1.5m/s的流速，冲洗连续进行，试压时的试验压力为1.0Mpa持续10分钟，接口管身检查无破损及漏水现象，渗水试验标准1.1L/mim/Km。