CN107191675A - 铁路站场电化区段管道铺设施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路站场施工技术领域，具体涉及一种铁路站场电化区段管道铺设施工工法，包括：a）测量放线；b）布置设备场地和管线场地；c）开挖工作坑和回拖管沟；d）整体定向穿越掘进管道孔；e）回拖管道完成铺设，通过该施工工法完成上水系统管道铺设工作，解决了现有技术中存在的无法明挖的问题，避免了采用人工挖掘所存在的劳动强度大、效率低下和安全性差的问题，使施工效率大大提升，本发明大大降低了铁路站场电化区段管道铺设施工上午成本，缩短了施工工期，解决了在既有线路铁路站场内施工的技术难题，具有较好的推广应用价值。

Description

铁路站场电化区段管道铺设施工工法

技术领域

本发明涉及铁路站场施工技术领域，特别涉及一种铁路站场电化区段管道铺设施工工法。

背景技术

随着我国基础设施建设的不断发展，现有的旧车站往往需要进行扩建或改造，在铁路站场建设过程中，需要布置列车上水系统，从而维持车站旅客列车的上水功能，上水系统施工过程中，最重要的环节和施工任务就是铺设输水管路，布置上水井。

由于受到现有铁路站场内设施的影响，无法采取明挖的作业方式完成管路的铺设，一方面，由于铁路站场地面已修建较多的建筑物，无法进行明挖；另一方面，受到现有铁路运输的限制，不能拆除现有的铁路路线，而且现有的铁路路线下方也安装有较多的缆线和管线；再者，由于铁路站场的电化区段布设有较多的接触网，这些布置在路面上方的接触网往往已经挂网通电，任何施工设备均应当避免与网路刮擦而导致发生安全事故，进而无法采取常规的机械大开挖方式进行施工。

上述这些问题直接影响了在铁路站场电化区段进行上水系统的施工建设，针对这一问题，目前采取的方式为人工开挖，通过人工开挖低下管道进行管路铺设，但是采用人工开挖的方式存在劳动强度大、安全风险高和作业效率低下等的问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术在铁路站场电化区段铺设上水管道时，存在无法采用明挖方式施工，以及采用人工开挖所存在的劳动强度大、效率低下和安全性差的问题，提供一种铁路站场电化区段管道铺设施工工法，该施工工法采用钻机掘进管道孔，并同时采用该钻机设备回拖管道的方式填充管道孔，从而完成上水系统管道铺设工作，解决了现有技术中存在的无法明挖的问题，避免了采用人工挖掘所存在的劳动强度大、效率低下和安全性差的问题，使施工效率大大提升。该方案大大降低了施工成本，缩短了施工工期，解决了在既有线路铁路站场内施工的技术难题，保证施工安全和质量。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种铁路站场电化区段管道铺设施工工法，包括下述步骤：

a、测量放线；

b、布置场地，包括位于地面设施两端的设备场地和管线场地；

c、开挖，开挖工作坑和回拖管沟；

d、掘进管道孔，采用整体定向穿越的方法掘进管道孔，

e、铺设管道，在掘出点将待铺设管道与掘进设备连接，并回拖管道，完成铺设。

通过测量放线，有效避开施工路面下方已有的缆线和管线，保证在施工过程中现有设施的安全；将设备场地和管线场地分别布置在地面设施的两侧，成功避免了地面已有设施的干扰和影响，所述设备场地用于布置掘进设备，管线场地用于放置待铺设的管道，并且在设备场地和管线场地分别设置工作坑，为后序掘进设备掘进管道孔并回拖管道作好准备；通过开挖工作坑，工作坑包括位于设备场地的入口工作坑和位于管线场地的回拖坑，用于掘进设备从入口工作坑掘进，直至钻穿至回拖坑，紧挨回拖坑开挖回拖管沟，用于掘进设备将管道回拖铺设；掘进设备通过整体定向穿越的方法掘进管道孔，掘进方向按照步骤a中测量放线的掘进轨迹开展，掘进完成后在回拖坑处与管道连接，将待铺设管道回拖完成铺设。

采取上述方式，避免了进行明挖，解决了采用人工挖掘所存在的劳动强度大、效率低下和安全性差的问题，使施工效率大大提升，该方案大大降低了施工成本，缩短了施工工期，解决了在既有线路铁路站场内施工的技术难题，保证施工安全和质量。

本方案中，采用整体定向穿越的方法掘进管道孔，避免了全面开挖所遇到的一系列问题，不会影响到现有铁路路线的运输和使用，同时，避免了对开挖管道上方的设施、线路和管路等建筑设备造成影响，特别是在铁路站场电化区段进行施工，完全避开了已经挂网通电的线路网络；而且，这种整体定向穿越的施工工法，开挖量较小、施工成本低，大大提高了施工速度，缩短了施工周期，产生较大的经济效益和社会效益。

优选的，所述步骤a中，包括以下步骤：

a1、采用地质雷达探测现有线缆及管线，确定铺设管道铺设的深度及位置；

a2、放出钻机场地控制线及设备摆放位置线，使钻机中心线与入土点、出土点在同一条直线上。

所述地质雷达包括雷达主机和天线，所述天线采用多种频率的天线。

由于施工区域有较多的建筑，在这些建筑物下方埋设有线缆及相关管线，在使用本方案施工时，极有可能破坏损伤地下现有线缆及管线设施，因此，在施工前，需采用地质雷达进行探测，从而确定铺设管道的深度及位置，提前制定施工方案。

采用地质雷达进行探测，该探测方法基于不同介质之间的介电性差异，利用介质对电磁波的反射特性，对介质内部的构造和缺陷（或其他不均匀体）进行探测。其工作过程是：由发射天线向探测对象中发射高频电磁波，当其在传播过程中遇到不同的目标体（岩石、土体、混凝土、管线、空洞等）的介电性差异界面时，就有部分电磁波反射回来被接收天线接收并由主机记录，从而得到自发射天线经介电性差异界面反射回到接收天线的电磁波双程走时。当介质中的电磁波速已知时，可根据测得的走时求得目标体的位置和埋深，电磁波反射波组的波形与强度特征，通过同相轴的追踪可研究探测对象的内部结构特征。雷达主机具有轻便、自动化程度高、信号稳定、检测速度快和分辨率高等优点，可连接使用多种频率的天线，实时显示检测剖面，并可在微机工作站上进行数据的后处理解释工作，通过数据采集和处理一体化，实现彩显三维立体图像，能进行Windows视窗平台作业。

在放出钻机场地控制线及设备摆放位置线时，可根据设计交底（桩）与施工图纸得到。

优选的，所述步骤b中，包括下述步骤：

b1、根据入土点、出土点分别确定入口工作坑和出口工作坑的施工区域；

b2、确定设备场地上用于钻机工作的操作空间大于钻机钻杆的单根长度；

b3、确定管线场地上用于放置管道的空间长度大于管道长度；

b4、分别布置泥浆池、施工便道和钻屑处理池。

钻机工作的操作空间大于钻机钻杆的单根长度，是指操作空间（长×宽×高）中每个方向的长度均大于单根钻杆的长度，由于钻机的单根钻杆不能弯折，采取这种方式便于操作。

用于放置管道的空间长度大于管道长度，使待铺设的管道不用弯折就能放置，管线场地具有足够长的工作空间，使穿越工程满足铺设的管线做到一次性拉入，同时避免管线在水平方向的弯曲，采取这种方式，保证施工质量，避免因多次回拉连接管线造成施工质量的不确定。

优选的，所述步骤a之后还包括有步骤a′：根据管道孔的设计参数进行钻机选型，所述设计参数包括管道孔终孔口径、弯曲半径和管道长度。

所述设计参数值的大小直接影响到钻机在钻孔时收到的作用力，包括摩擦阻力、泥浆粘滞力、弯曲阻力和钻头迎面阻力。经过测量，可以确定掘进的路线、轨迹（包括深度）和地质条件等相关参数，从而可以根据这些相关参数进行相关计算，完成钻机选型。

所述摩擦阻力主要来源于两个方面，包括管子与钻孔间的阻力，以及管子与入口区域的地面之间的阻力。

优选的，所述钻机的类型为定向钻机，钻机的钻孔能力至少应大于计算参数值的30%以上，所述计算参数值与钻机钻孔时受到的作用力相关，包括摩擦阻力、泥浆粘滞力、弯曲阻力和钻头迎面阻力。

通过计算摩擦阻力、泥浆粘滞力、弯曲阻力和钻头迎面阻力得到需要的钻机钻孔能力，使钻机满足使用要求。在实际应用时，所选的钻机能力至少应大于计算所需的30%以上，并同时考虑到现场地形、交通条件、管线埋深等因素综合选择钻机。

优选的，所述步骤d中，在掘进管道孔时，向管道孔内注入用于稳定钻孔的钻进液。

所述钻进液的成分包括清水、膨润土、处理剂、聚合物、混合剂和润滑液。

由于钻进泥浆具有多方面的功能，注入钻进泥浆，最主要的目的是能维持钻孔的稳定性，另外，泥浆还有携带钻屑、冷却钻头、喷射钻进等功能。钻进液的成分根据地质条件要求可以进行适当调整，同时，在管道与孔壁环状空间里的钻进液还有悬浮和润滑作用，有利于管道的回拖。

钻进泥浆经泥浆泵泵入钻杆，从钻头喷射出来，在经钻杆与孔壁的环状间隙回到泥浆循环箱。钻进液由清水+膨润土+处理剂+聚合物+混合剂+润滑液组成。

优选的，所述步骤d中，包括下述步骤：

d1、使用钻机从入土点钻进导向孔，并沿预先确定好的钻孔轨迹钻穿至出土点；

d2、扩孔，在两个相邻钻杆之间连接扩孔器，将孔径扩充至铺设管道大小；

d3、钻机的钻杆连接铺设管路，并将扩孔器安装在钻杆和牵引装置之间。

通过步骤a的测量放线，已经预先确定好了钻机的钻孔轨迹，使用钻机从入土点钻入，并沿预先确定好的钻孔轨迹一直延伸，直至钻穿到出土点。

钻进导向孔是水平定向穿越施工的最重要阶段，它决定铺设管路的最终位置，在步骤d1中，钻杆按设计的进入点钻入地层，钻杆与地面之间的角度为8—12°，在钻进液喷射钻进的辅助作用下，钻孔向前延伸。当钻机的钻头在出口处工作坑露出时，测量实际出口是否在误差范围之内。

所述步骤d2中，采用多次扩孔的方法完成扩孔，在回拖铺设管道时，向孔内泵入润滑液。在进行同径铺设时，不需要步骤d2，导向孔完成之后，直接回拖铺设管路，当需要扩孔时，将孔径扩充至铺设管道的尺寸，钻孔孔径一般应为管线外径的1.5倍，并根据要求的钻孔直径和土层条件，将扩孔过程分多次完成。

钻孔扩大后，管线可回拉进入充满泥浆的孔中，准备回拉的管线应在出口一侧连接并进行检测，钻杆采用专用工具连接铺设管线，将扩孔器安装于牵引装置与钻杆之间，以确保钻孔畅通，回拉时向孔内泵入润滑液。

优选的，钻机的钻杆上设置有用于控制钻机位置和方向的定位导向系统，包括设置在钻杆末端的弯接头，以及安装在钻具内的磁性探头，所述磁性探头连接无线式定向仪，该无线式定向仪连接至计算机系统。

掘进设备采用钻机，钻机在钻进时，在每根的钻杆末端均设一个控制轨迹方向的弯接头，在每根钻杆钻入后，采用无线式定位仪监测磁性探头，从而测量钻头的位置，在关键的出口或调整钻孔轨迹时，增加测量点，通过对测量数据和设计轨迹进行比较，确定钻进的方向。

定位导向系统采用无线式，将磁性探头通过定向仪与计算机系统连接，可以实施观测到钻进的轨迹和方向，并通过系统进行控制。

优选的，所述步骤e后还包括步骤f：上水井安装施工，步骤e具体包括下述步骤:

f1、开挖，开挖井位至预定深度；

f2、在井位管道下铺设垫层；

f3、砌筑井室，安装预制井筒；

f4、安装给水管道和排水管道；

f5、管道试验，对给水管道做严密性试验，采用水压试验或气压试验。

步骤f1中，进行井位开挖时，由于地下电缆、光缆、既有管道等错综复杂，需要事先进行确认，采用以前施工的地下电缆、光缆和既有管道的走向图，同时组织作业人员按标准对管道纵向、横向挖设探沟，找到施工障碍进行确认规避。

安装给水管道时，给水管道采用聚乙烯PE给水管材及管件，热熔焊接接口，热熔焊接的接口的施工步骤为：固定-对口-铣削-测量推动力-加热加压翻边-降压吸热-取走加热板-加压对接-保压冷却。

排水管道采用球墨铸铁给水管，胶圈接口，具体步骤为：下管-清理承口和橡胶圈-上胶圈-清理插口外表面及涂抹润滑剂-撞口-接口检查。

优选的，所述步骤f1中，在开挖井位中，井位的沟槽放坡坡率在1:1.5以下。坡率，指边坡铅垂方向上高度与坡面水平方向上的投影长度的比值。由于现场施工场地无系统排水，均为自然渗排，导致在开挖上水井时，所挖土方含水率较大，土方塌方严重，为了保证施工质量及人身安全，必须对沟槽进行一定比例放坡，如遇特殊土质及回填土，进一步缩小放坡坡率，必要时需采用钢板桩支护，土方倒运采用手推车与人力配合倒运。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、进行测量放线后采用钻机掘进管道孔，并同时采用该钻机设备回拖管道的方式填充管道孔，从而完成上水系统管道铺设工作，解决了现有技术中存在的无法明挖的问题，避免了采用人工挖掘所存在的劳动强度大、效率低下和安全性差的问题，使施工效率大大提升。该方案大大降低了施工成本，缩短了施工工期，解决了在既有线路铁路站场内施工的技术难题，保证施工安全和质量；

2、在掘进管道孔使，通过向管道孔内注入用于稳定钻孔的钻进泥浆，能达到维持钻孔稳定性的功能，另外，钻进泥浆还有携带钻屑、冷却钻头、喷射钻进等功能。

3、通过在钻机上设置控制钻机位置和方向的定位导向系统，使钻机按照既定的掘进轨迹掘进，同时实时监测钻机的掘进位置和情况，保证掘进安全，避免发生偏移、错位等情况。

附图说明：

图1为本发明的铁道站场电化区段管道铺设施工工法的步骤流程图。

图2为本发明的铁道站场电化区段管道铺设施工的场地布置图。

图3为铁道站场电化区段管道铺设施工工法中钻进导向孔的步骤示意图。

图4为铁道站场电化区段管道铺设施工工法中扩孔的步骤示意图。

图5为铁道站场电化区段管道铺设施工工法中回拖铺设管道的步骤示意图。

图中标记：1-设备场地，11-入口工作坑，12-钻进泥浆池，2-管线场地，21-回拖管沟，22-出口工作坑，23-施工便道，24-钻屑处理池，25-电力供应设备，26-管路生产区域，3-定向钻机，31-定向钻杆，32-扩孔器，33-牵引装置，4-管道孔，5-管道，6-铁道线路。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1和图2所示，铁路站场电化区段管道铺设施工工法，包括下述步骤：

a、测量放线；

b、布置场地，包括位于铁道线路6两端的设备场地1和管线场地2；

c、开挖，开挖工作坑和回拖管沟21，工作坑包括入口工作坑11和出土工作坑22；

d、掘进管道孔，采用整体定向穿越的方法掘进管道孔，

e、铺设管道，在掘出点将待铺设管道与掘进设备连接，并回拖管道，完成铺设。

本实施例以某一老车站为例进行说明，该车站包括多条线路，线路上方的接触网也已挂网送电，部分线路仍运输使用。

施工前，首先进行场地调查，并进行相关测量、放线等工作，具体包括：a1、采用地质雷达探测现有线缆及管线，确定铺设管道铺设的深度及位置；

a2、放出钻机场地控制线及设备摆放位置线，使钻机中心线与入土点、出土点在同一条直线上。

由于施工区域有较多的建筑，在这些建筑物下方埋设有线缆及相关管线，在使用本方案施工时，极有可能破坏损伤地下现有线缆及管线设施，因此，在施工前，需采用地质雷达进行探测，从而确定铺设管道的深度及位置，提前制定施工方案。

地质雷达采用中国电波传播研究所生产的LTD-2100型地质雷达与400MHz天线，雷达主机和天线所示，雷达主机具有轻便、自动化程度高、信号稳定、检测速度快、分辨率高等优点，可连接使用多种频率的天线，实时显示检测剖面，并可在微机工作站上进行数据的后处理解释工作；数据采集和处理一体化，实现彩显三维立体图像，Windows视窗平台作业。

采用地质雷达进行探测，该探测方法基于不同介质之间的介电性差异，利用介质对电磁波的反射特性，对介质内部的构造和缺陷（或其他不均匀体）进行探测。其工作过程是：由发射天线向探测对象中发射高频电磁波，当其在传播过程中遇到不同的目标体（岩石、土体、混凝土、管线、空洞等）的介电性差异界面时，就有部分电磁波反射回来被接收天线接收并由主机记录，从而得到自发射天线经介电性差异界面反射回到接收天线的电磁波双程走时。当介质中的电磁波速已知时，可根据测得的走时求得目标体的位置和埋深，电磁波反射波组的波形与强度特征，通过同相轴的追踪可研究探测对象的内部结构特征。雷达主机具有轻便、自动化程度高、信号稳定、检测速度快和分辨率高等优点，可连接使用多种频率的天线，实时显示检测剖面，并可在微机工作站上进行数据的后处理解释工作，通过数据采集和处理一体化，实现彩显三维立体图像，能进行Windows视窗平台作业。

在放出钻机场地控制线及设备摆放位置线时，可根据设计交底（桩）与施工图纸得到。

通过测量放线，有效避开施工路面下方已有的缆线和管线，保证在施工过程中现有设施的安全。

在实际采用该工法进行施工时，完成测量放线等施工准备后，根据测量的相关参数及用于铺管的管道孔设计参数进行钻机选型，管道孔设计参数包括终孔口径、弯曲半径和管道长度等。

所述设计参数值的大小直接影响到钻机在钻孔时收到的作用力，包括摩擦阻力、泥浆粘滞力、弯曲阻力和钻头迎面阻力。经过测量，可以确定掘进的路线、轨迹（包括深度）和地质条件等相关参数，从而可以根据这些相关参数进行相关计算，完成钻机选型。

根据管径大小通过回转扭矩和回拖力来选择确定钻机，摩擦阻力主要来源于管子和钻孔及管子和入口区域的地面之间的阻力。

摩擦阻力F=f×W×Ls， W=πD²γ1/4－π[﹙D+d﹚/2] δγ2，式中， F为摩擦阻力（KN/m），f为泥浆摩擦系数（一般取0.2—0.6），Ls为穿越管线直线长度，W为管道单位长度内受的压力，D为穿越管材的管道外径，d为穿越管材的管道内径，δ为穿越管材的管道壁厚，γ1为泥浆重度（一般为11.5--12 KN/M³），γ2为管道材料重度（钢管取78KN/M³，聚乙烯管取9.41—9.71 KN/M³）。

泥浆粘滞力计算方法：F n=πD×L×K，其中，F n为泥浆粘滞力，D为穿越管材的管道外径，L为管线穿越总长度，K为粘滞系数（一般取0.01-0.1 KN/M³）。

弯曲阻力计算方式：Fc=f×W×L 1，其中，f和W与摩擦阻力中的意义相同，L 1为管线弯曲段长度。

扩孔钻头迎面阻力：Fy=π×D 1²R 1/4，其中，Fy为扩孔钻头迎面阻力，D ₁为扩孔钻头外径，（一般为管道外径的1.3-1.5倍），R 1为迎面土挤压力（粘性土在50-60KN/M²,砂性土在80-100KN/M²）。

考虑综合情况，所选的钻机能力至少应大于计算所需的30%以上，在对以上因素进行分析计算后，考虑到现场地形、交通条件、管线埋深等，本实施例中采用徐工产XZ320型钻机进行施工。

接下来进行施工场地的布置，该施工工法需要两个分离的工作场地，设备场地和管线场地，而且分别位于铁道线路的两侧，场地大小取决于设备类型、铺管直径和钻进穿越长度，具体包括下述步骤：

b1、根据入土点、出土点分别确定入口工作坑11和出口工作坑22的施工区域；

b2、布置设备场地1，设备场地1用于安放设备，并且进行施工操作，需要充足的工作面积，确保设备场地上用于钻机工作的操作空间大于钻机钻杆的单根长度；

b3、布置管线场地2，管线场地2应提供足够长的工作空间便于铺设管路，确保管线场地上用于放置管道的空间长度大于管道长度，用于放置管道的空间长度大于管道长度，使待铺设的管道不用弯折就能放置，管线场地具有足够长的工作空间，使穿越工程满足铺设的管线做到一次性拉入，同时避免管线在水平方向的弯曲，采取这种方式，保证施工质量，避免因多次回拉连接管线造成施工质量的不确定；

b4、分别布置钻进泥浆池12、设备场地的施工便道23和钻屑处理池24、管线场地的施工便道23和钻屑处理池24，还包括布置用于向场地内提供动力来源的电力供应设备25，同时布置在管线场地的管路生成区域26。

在布置场地时，需要对场地进行修垫，保证施工场地四通一平，然后设备进行，进行组装调试，包括调试控向系统。

将设备场地和管线场地分别布置在地面设施的两侧，成功避免了地面已有设施的干扰和影响，所述设备场地用于布置掘进设备，管线场地用于放置待铺设的管道，并且在设备场地和管线场地分别工作坑，为后序掘进设备掘进管道孔并回拖管道作好准备。

接下来进行开挖，采用人工方式开挖入口工作坑11、出口工作坑22和回拖管沟21，工作坑内土方人工边挖土边运走，产生的泥浆用吸污车运走。本实施例中，将工作坑进行如下设置：入口工作坑顶面尺寸为3m×3m，高度为设计标高-3.0m；出口工作坑顶面尺寸为3m×3m，高度为设计标高-3.0m；回拖管沟顶面宽1m、长15m，高度为设计标高-3.0m，入口工作坑及回拖工作坑位置处于铁路两端，距2站台边缘3米，为保证施工安全、文明施工，在入口工作坑、出口工作坑设置安全施工围挡，并设置安全警示带。

如图3、图4和图5所示，掘进设备采用定向钻机3，定向钻机3通过整体定向穿越的方法掘进管道孔4，掘进方向按照步骤a中测量放线的掘进轨迹开展，掘进完成后在出口工作坑22处与管道5连接，将待铺设的管道5回拖完成铺设，具体实施步骤包括：

d1、使用定向钻机3从入土点钻进导向孔，并沿预先确定好的钻孔轨迹钻穿至出土点；

d2、扩孔，在两个相邻的定向钻杆31之间连接扩孔器32，将孔径扩充至铺设管道大小；

d3、定向钻机3的定向钻杆31连接待铺设的管道5，并将扩孔器32安装在定向钻杆31和牵引装置33之间。

钻进导向孔是水平定向穿越施工的最重要阶段，它决定铺设管路的最终位置，在步骤d1中，钻杆按设计的进入点钻入地层，钻杆与地面之间的角度为8—12°，在钻进液喷射钻进的辅助作用下，钻孔向前延伸。当钻机的钻头在出口处工作坑露出时，测量实际出口是否在误差范围之内。

所述步骤d2中，采用多次扩孔的方法完成扩孔，在回拖铺设管道时，向孔内泵入润滑液。在进行同径铺设时，不需要步骤d2，导向孔完成之后，直接回拖铺设管路，当需要扩孔时，将孔径扩充至铺设管道的尺寸，钻孔孔径一般应为管线外径的1.5倍，并根据要求的钻孔直径和土层条件，将扩孔过程分多次完成，本实施例中，采用D225 *20.5管道，扩孔分三步进行：1）第一次扩孔直径为150mm；2）第二次扩孔直径为200mm；3）第三次扩孔直径为300mm。

钻孔扩大后，管线可回拉进入充满泥浆的孔中，准备回拉的管线应在出口一侧连接并进行检测，钻杆采用专用工具连接铺设管线，将扩孔器安装于牵引装置与钻杆之间，以确保钻孔畅通，回拉时向孔内泵入润滑液。

在掘进管道孔的过程中，向管道孔内注入用于稳定钻孔的钻进液。所述钻进液的成分包括清水、膨润土、处理剂、聚合物、混合剂和润滑液，由于钻进泥浆具有多方面的功能，注入钻进泥浆，最主要的目的是能维持钻孔的稳定性，另外，泥浆还有携带钻屑、冷却钻头、喷射钻进等功能。钻进液的成分根据地质条件要求可以进行适当调整，同时，在管道与孔壁环状空间里的钻进液还有悬浮和润滑作用，有利于管道的回拖。钻进泥浆经泥浆泵泵入钻杆，从钻头喷射出来，在经钻杆与孔壁的环状间隙回到泥浆循环箱。钻进液由清水+膨润土+处理剂+聚合物+混合剂+润滑液组成。

钻机的钻杆上设置有用于控制钻机位置和方向的定位导向系统，包括设置在钻杆末端的弯接头，以及安装在钻具内的磁性探头，所述磁性探头连接无线式定向仪，该无线式定向仪连接至计算机系统。掘进设备采用钻机，钻机在钻进时，在每根的钻杆末端均设一个控制轨迹方向的弯接头，在每根钻杆钻入后，采用无线式定位仪监测磁性探头，从而测量钻头的位置，在关键的出口或调整钻孔轨迹时，增加测量点，通过对测量数据和设计轨迹进行比较，确定钻进的方向。定位导向系统采用无线式，将磁性探头通过定向仪与计算机系统连接，可以实施观测到钻进的轨迹和方向，并通过系统进行控制。

实施例2

本实施例在实施例1进行管道铺设的基础上进行上水井安装施工，步骤e具体包括下述步骤:

f1、开挖，开挖井位至预定深度；

f2、在井位管道下铺设垫层；

f3、砌筑井室，安装预制井筒；

f4、安装给水管道和排水管道；

f5、管道试验，对给水管道做严密性试验，采用水压试验或气压试验。

步骤f1中，进行井位开挖时，由于地下电缆、光缆、既有管道等错综复杂，需要事先进行确认，采用以前施工的地下电缆、光缆和既有管道的走向图，同时组织作业人员按标准对管道纵向、横向挖设探沟，找到施工障碍并让产权单位进行确认，从而合理规避。

堆土在沟边2m以外位置，堆土高度不超过1.5m高，土方采用人工、机械配合倒运至站外临时堆放处，由于选择车站的既有客车栓管道无系统排水，为自然渗排，导致所挖土方含水率较大，土方塌方严重，为了保证施工质量及人身安全，沟槽开挖人工按1：0.5放坡，如遇特殊土质及回填土，降低放坡坡率，必要时需采用钢板桩支护，土方倒运采用手推车与人力配合倒运。

井位管道下为0.2m厚砂垫层，井位回填土需在管道隐蔽验收合格后进行，回填土严格执行路基要求，开槽后，如不能及时砌筑井室、回填，需将管头用丝袋缠好，防止杂物进入管道内，管沟四周采用安全防护绳维护封闭，并悬挂安全警示牌，防止非施工人员进入。

在安装管道前，进行下管工序，进行管道穿越工作前，要对沟槽进行检查，同时材料进场后及下管前要对管材及附件进行检验，包括出厂合格证及检测报告和实物检查，人工、机械配合倒运管材，防止碰伤，给水采用PE给水管，热熔接口，管材表面不得有裂纹、凹凸不平等缺陷，PE给水管不应有压扁、划伤等，承插口配合的环向间隙，应满足接口嵌缝的要求，管道两端回填前，应及时进行封堵，防止回填土等杂物进入管道内，上水管线与其他管线平行时，水平净距不小于1m,交叉时，上水管线在上面，垂直净距不小于15cm。

进行管道安装，包括给水管道和排水管道，给水管道采用1.6MPa聚乙烯PE给水管材及管件，热熔焊接接口，热熔焊接的接口的施工步骤为：固定-对口-铣削-测量推动力-加热加压翻边-降压吸热-取走加热板-加压对接-保压冷却，对焊接接口进行检测，保证卷边均匀、圆滑、饱满，两边卷边尺寸相近，焊缝平滑对称，卷边的高度、翻边任一处的高度差不大于0.1倍的壁厚，并且通过目视检验切下的翻边是否存在未融合、缺口、空洞分解等缺陷，对切边进行检查，管端错边不超过壁厚的10%；排水管道采用球墨铸铁给水管，胶圈接口，具体步骤为：下管-清理承口和橡胶圈-上胶圈-清理插口外表面及涂抹润滑剂-撞口-接口检查，接口时，插口对正承口，插口装入承口，承插口间隙不小于3mm，插口推入承口，要使插口管第一条白线进入承口内。

最后进行给水管道试验，并冲洗管道，严密性试验：采用水压试验，试验压力表不应小于2块，压力表应在效验周期内，其精度等级不低于1.5级，表盘直径不小于150mm，量程宜为试验压力的1.5倍，根据现场实际也可采用气压试验，试验压力为0.6Mpa,在试验压力下，保持恒压30分钟，接口、管道无破损、漏气现象；密闭试验：试验水头以坡度高端检查井处设计水头加2m，检查井段灌满水浸泡时间不小于24小时，在不断补水保持试压水头恒定的前提下，观测时间不少于30min，然后实测渗水量；冲洗：给水管道系统冲洗应在试压合格后进行，水冲洗应连续进行，流速不小于1.0m/s,以目测排出口的水色和透明度与进水口一致为合格。

通过实施例1和实施例2中给出的实施方式对某一老车站进行施工，施工过程顺利、安全，质量得到了可靠保证，本方案的施工工法为其他类似的施工环境提供了宝贵的经验，具有很好的参考意义和价值，值得推广应用。

Claims (10)

1.一种铁路站场电化区段管道铺设施工工法，其特征在于，包括下述步骤：

a、测量放线；

b、布置场地，包括位于地面设施两端的设备场地和管线场地；

c、开挖，开挖工作坑和回拖管沟；

d、掘进管道孔，采用整体定向穿越的方法掘进管道孔，

e、铺设管道，在掘出点将待铺设管道与掘进设备连接，并回拖管道，完成铺设。

2.根据权利要求1所述的铁路站场电化区段管道铺设施工工法，其特征在于，所述步骤a中，包括以下步骤：

a1、采用地质雷达探测现有线缆及管线，确定铺设管道铺设的深度及位置；

a2、放出钻机场地控制线及设备摆放位置线，使钻机中心线与入土点、出土点在同一条直线上。

3.根据权利要求2所述的铁路站场电化区段管道铺设施工工法，其特征在于，所述步骤b中，包括下述步骤：

b1、根据入土点、出土点分别确定入口工作坑和出口工作坑的施工区域；

b2、确定设备场地上用于钻机工作的操作空间大于钻机钻杆的单根长度；

b3、确定管线场地上用于放置管道的空间长度大于管道长度；

b4、分别布置泥浆池、施工便道和钻屑处理池。

4.根据权利要求1所述的铁路站场电化区段管道铺设施工工法，其特征在于，所述步骤a之前还设置有步骤a′：根据管道孔的设计参数进行钻机选型，所述设计参数包括管道孔终孔口径、弯曲半径和管道长度。

5.根据权利要求4所述的铁路站场电化区段管道铺设施工工法，其特征在于，所述钻机的类型为定向钻机，钻机的钻孔能力至少应大于计算参数值的30%以上，所述计算参数值与钻机钻孔时受到的作用力相关，包括摩擦阻力、泥浆粘滞力、弯曲阻力和钻头迎面阻力。

6.根据权利要求1所述的铁路站场电化区段管道铺设施工工法，其特征在于，所述步骤d中，在掘进管道孔时，向管道孔内注入用于稳定钻孔的钻进液。

7.根据权利要求1-6之一所述的铁路站场电化区段管道铺设施工工法，其特征在于，所述步骤d中，包括下述步骤：

d1、使用钻机从入土点钻进导向孔，并沿预先确定好的钻孔轨迹钻穿至出土点；

d2、扩孔，在两个相邻钻杆之间连接扩孔器，将孔径扩充至铺设管道大小；

d3、钻机的钻杆连接铺设管路，并将扩孔器安装在钻杆和牵引装置之间。

8.根据权利要求5所述的铁路站场电化区段管道铺设施工工法，其特征在于，钻机的钻杆上设置有用于控制钻机位置和方向的定位导向系统，包括设置在钻杆末端的弯接头，以及安装在钻具内的磁性探头，所述磁性探头连接无线式定向仪，该无线式定向仪连接至计算机系统。

9.根据权利要求7所述的铁路站场电化区段管道铺设施工工法，其特征在于，所述步骤e后还包括步骤f：上水井安装施工，步骤e具体包括下述步骤:

f1、开挖，开挖井位至预定深度；

f2、在井位管道下铺设垫层；

f3、砌筑井室，安装预制井筒；

f4、安装给水管道和排水管道；

f5、管道试验，对给水管道做严密性试验，采用水压试验或气压试验。

10.根据权利要求9所述的铁路站场电化区段管道铺设施工工法，其特征在于，所述步骤f1中，在开挖井位中，井位的沟槽放坡坡率在1:1.5以下。