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【摘 要】 本文主要结合文笔者以某市政供水管道穿越河道工程为实例，进行详细的分析与探讨，并总结市政供水管道采用定向钻拉管施工的技术重要措施。
【关键词】 市政供水管道；非开挖技术；技术措施
1工程概况分析
本工程主要以某市政供水管道工程为例，采用PE630管材，管道接口采用热熔焊接，试验压力为1.0MPa，穿越河道宽度为180m，管道在河底平均覆土为2.2m，定向钻穿越水平长250m，入土角10°，出土角为8°，穿越曲线段曲率半径为1600m（1600D），施工工艺的核心流程：泥浆系统→导向孔施工→扩孔→管线的回拖。
2分析定向钻拉管施工技术的重要措施
2.1泥浆配制
2.1.1钻导向孔阶段
要求尽可能将孔内的物质携带出孔外，同时维持孔壁稳定较长的时间，保持孔内泥浆面，减少阻力。其基本配方是：2%～3%预水化复合泥浆+0.2%～0.4%增添剂+0.3%降滤失剂+0.2%固体润滑剂。
2.1.2预扩孔阶段
要求泥浆一定的动切力和良好的流动性，提高泥浆携带能力。其基本配方为：2%～3%预水化复合泥浆+0.2%～0.4%提粘剂+0.2%降滤失剂+0.2%～0.3%泥浆流变剂。
2.1.3扩孔回拖阶段
要求泥浆具有很好的护壁、携带能力，同时还有很好的润滑能力，减少摩阻。其基本配方如下：2%～3%预水化复合泥浆+0.2%～0.3%提粘剂+0.3%降滤失剂+0.4%～0.6%的润滑剂（RT-988）+0.2%～0.3%泥浆流变剂。
2.2钻导向孔
2.2.1钻进速度的有效控制
根据不同的地段，司钻工选择不同的钻进参数，较软地层使用较高的钻速，对于较硬的地层则用低钻速。调节钻速以得到最佳扭矩，避免扩孔器的不均衡旋转。使用足够的泥浆排量以获得最佳效果。
2.2.2钻进过程中减小钻机振动和钻杆摆动的措施
（1）在钻进之前，提前把钻机、地锚箱及钻机下面铺垫的钢板用槽钢焊接成一个整体，减轻钻进时钻机的振动。
（2）随着钻进距离的增加，而且穿越地层硬，钻杆扭矩推力的传递失效大，在钻进到一定距離，发生抱钻杆现象，扭矩和拉力增大。及时在入土点下入适当长度Φ273mm钢套管，减小钻杆摆动，以增加其钻杆的钢性支撑，使推力传递顺畅。
2.2.3钻进过程中控制深度及防止跑偏的措施
在导向施工之前，按照地质情况制定合理的穿越轨迹曲线，并输入导向专用电脑，在钻进过程中每钻进一根钻杆后，钻头的深度及左右偏差都在电脑上显示。在钻进过程中根据实际钻进情况绘制穿越曲线和设计曲线进行对比，并根据实际钻进曲线和地堪资料判断当前钻头所在的地层，提前做好准备工作，按照设计曲线钻进，发现偏差及时纠正。钻进过程中司钻人员密切关注推力、扭矩及泥浆压力的变化，始终把握信号滞后的问题。
2.3扩孔
2.3.1扩孔孔径
本工程需将导向孔孔径扩大至所铺设的管径1.3倍，以满足穿越土层及拟拖管道的要求，扩孔计算公式如下：
式中：
Dˊ——适合管道铺设的钻孔直径
D ——管道外径
——取1.2～1.5
2.3.2扩孔技术措施
（1）从施工设备上，采用国产150吨ZT-150型水平定向钻机，该机自动化程度高，其各项性能参数好，具有足够的回拉力和较大的回转扭矩。该钻机所配置的泥浆泵组为3HS-250泥浆泵组，压力为25MPa。
（2）从钻具的选择上考虑，我们采用挤压式扩孔器，根据扩孔的实际情况，在扩孔的过程中进行多遍洗孔。或者在扩孔过程中每扩完50m后推出去，然后再继续往前扩孔。扩孔器前端加扶正器，严格控制扩孔速度。
（3）强化扩孔过程中泥浆性能。逐级扩孔阶段要求泥浆具有很好的护壁性和良好的流动性，提高泥浆携带能力。同时要有好的润滑能力，减少摩阻。其基本配方为：2%～3%预水化复合泥浆+0.2%～0.4%提粘剂+0.2%降滤失剂+0.2%～0.3%泥浆流变剂。
2.4管线回拖
2.4.1导向孔钻进完成，进行扩孔工作同时完成回拖管道的开挖漂浮沟、摆管、垫管及沿线的防护工作。
2.4.2当扩孔完成后，装上扩孔器、万向旋转接头、“U”型环，即将扩孔器与管道用分动器连接，然后管线检查合格后，用起重机将回拖管道角度与出土点角度顺直在钻机旋转牵引下，拖入已成形的轨迹孔洞。
2.4.3管线回拖技术措施：
（1）确保导向孔平滑、顺畅，满足设计曲率半径的要求，并避免出现S弯。
（2）最后一次扩孔前对钻机等主要设备进行一次全面检查和维护保养，拖管前再进行系统检查，确保回拖过程中设备不出现问题。
（3）管线回拖采用部分开挖发送沟的方式进行。发送沟采用挖掘机作业加人工修整，其尺寸为上口宽2.5m、下口宽1.5m、深1.5m；在挖发送沟时，发送沟轴线必须与穿越轴线在同一条直线上，并计算好管线进入孔洞的这一段发送沟的坡度，确保发送沟与穿越孔洞的圆滑平缓。
（4）及早做好拖管的各项准备工作，在各项工作准备好后，再进行最后一次扩孔，尽量压缩扩孔完成后和回拖前的停工时间，减少风险，若停工时间超过24小时，需要再进行一次清孔后再回拖。
（5）调整好管道的入孔角度，与出土角保持一致，避免因管线弯曲造成应力过大而使回拖困难，根据施工实际情况，可将洞口沿轴线方向前挖20m左右，以达到降低支撑高度、管道入洞容易的目的。
（6）通过调整泥浆性能，提高泥浆悬浮、携带、润滑、固孔、堵漏等功效。适当增加聚合物含量，提高泥浆的悬浮和固孔能力；加入泥浆流变剂，使泥浆在较高的粘度下保持良好的流动性，提高携带能力，降低粘滞力；加入润滑剂减小摩阻，对上部土层起到良好的封闭作用。
（7）在回拖时进行连续作业，避免因停工造成卡钻。回拖前仔细检查旋转接头、连接头、扩孔器的连接，确定连接牢固方可回拖，回拖时要加强联系，协调配合将管线敷设到预定位置。
3结语
综上所述，非开挖施工技术是指利用各种钻掘设备和技术手段，在地表不开挖沟槽的条件下，铺设、更换各种地下管线的施工技术。它与传统的开槽铺管的施工方法相比，具有不影响地表设施、环保、工期短、成本低等特点，特别是在管道穿越道路、河道、地上构筑物等工程中应用广泛，因此，市政供水管道中采用定向钻拉管施工并加强各个核心工艺的技术控制，是保证工程安全、质量和进度的重要前提，要做到系统、细致、准确、全面才能保证工程的顺利进行。
【关键词】 市政供水管道；非开挖技术；技术措施
1工程概况分析
本工程主要以某市政供水管道工程为例，采用PE630管材，管道接口采用热熔焊接，试验压力为1.0MPa，穿越河道宽度为180m，管道在河底平均覆土为2.2m，定向钻穿越水平长250m，入土角10°，出土角为8°，穿越曲线段曲率半径为1600m（1600D），施工工艺的核心流程：泥浆系统→导向孔施工→扩孔→管线的回拖。
2分析定向钻拉管施工技术的重要措施
2.1泥浆配制
2.1.1钻导向孔阶段
要求尽可能将孔内的物质携带出孔外，同时维持孔壁稳定较长的时间，保持孔内泥浆面，减少阻力。其基本配方是：2%～3%预水化复合泥浆+0.2%～0.4%增添剂+0.3%降滤失剂+0.2%固体润滑剂。
2.1.2预扩孔阶段
要求泥浆一定的动切力和良好的流动性，提高泥浆携带能力。其基本配方为：2%～3%预水化复合泥浆+0.2%～0.4%提粘剂+0.2%降滤失剂+0.2%～0.3%泥浆流变剂。
2.1.3扩孔回拖阶段
要求泥浆具有很好的护壁、携带能力，同时还有很好的润滑能力，减少摩阻。其基本配方如下：2%～3%预水化复合泥浆+0.2%～0.3%提粘剂+0.3%降滤失剂+0.4%～0.6%的润滑剂（RT-988）+0.2%～0.3%泥浆流变剂。
2.2钻导向孔
2.2.1钻进速度的有效控制
根据不同的地段，司钻工选择不同的钻进参数，较软地层使用较高的钻速，对于较硬的地层则用低钻速。调节钻速以得到最佳扭矩，避免扩孔器的不均衡旋转。使用足够的泥浆排量以获得最佳效果。
2.2.2钻进过程中减小钻机振动和钻杆摆动的措施
（1）在钻进之前，提前把钻机、地锚箱及钻机下面铺垫的钢板用槽钢焊接成一个整体，减轻钻进时钻机的振动。
（2）随着钻进距离的增加，而且穿越地层硬，钻杆扭矩推力的传递失效大，在钻进到一定距離，发生抱钻杆现象，扭矩和拉力增大。及时在入土点下入适当长度Φ273mm钢套管，减小钻杆摆动，以增加其钻杆的钢性支撑，使推力传递顺畅。
2.2.3钻进过程中控制深度及防止跑偏的措施
在导向施工之前，按照地质情况制定合理的穿越轨迹曲线，并输入导向专用电脑，在钻进过程中每钻进一根钻杆后，钻头的深度及左右偏差都在电脑上显示。在钻进过程中根据实际钻进情况绘制穿越曲线和设计曲线进行对比，并根据实际钻进曲线和地堪资料判断当前钻头所在的地层，提前做好准备工作，按照设计曲线钻进，发现偏差及时纠正。钻进过程中司钻人员密切关注推力、扭矩及泥浆压力的变化，始终把握信号滞后的问题。
2.3扩孔
2.3.1扩孔孔径
本工程需将导向孔孔径扩大至所铺设的管径1.3倍，以满足穿越土层及拟拖管道的要求，扩孔计算公式如下：
式中：
Dˊ——适合管道铺设的钻孔直径
D ——管道外径
——取1.2～1.5
2.3.2扩孔技术措施
（1）从施工设备上，采用国产150吨ZT-150型水平定向钻机，该机自动化程度高，其各项性能参数好，具有足够的回拉力和较大的回转扭矩。该钻机所配置的泥浆泵组为3HS-250泥浆泵组，压力为25MPa。
（2）从钻具的选择上考虑，我们采用挤压式扩孔器，根据扩孔的实际情况，在扩孔的过程中进行多遍洗孔。或者在扩孔过程中每扩完50m后推出去，然后再继续往前扩孔。扩孔器前端加扶正器，严格控制扩孔速度。
（3）强化扩孔过程中泥浆性能。逐级扩孔阶段要求泥浆具有很好的护壁性和良好的流动性，提高泥浆携带能力。同时要有好的润滑能力，减少摩阻。其基本配方为：2%～3%预水化复合泥浆+0.2%～0.4%提粘剂+0.2%降滤失剂+0.2%～0.3%泥浆流变剂。
2.4管线回拖
2.4.1导向孔钻进完成，进行扩孔工作同时完成回拖管道的开挖漂浮沟、摆管、垫管及沿线的防护工作。
2.4.2当扩孔完成后，装上扩孔器、万向旋转接头、“U”型环，即将扩孔器与管道用分动器连接，然后管线检查合格后，用起重机将回拖管道角度与出土点角度顺直在钻机旋转牵引下，拖入已成形的轨迹孔洞。
2.4.3管线回拖技术措施：
（1）确保导向孔平滑、顺畅，满足设计曲率半径的要求，并避免出现S弯。
（2）最后一次扩孔前对钻机等主要设备进行一次全面检查和维护保养，拖管前再进行系统检查，确保回拖过程中设备不出现问题。
（3）管线回拖采用部分开挖发送沟的方式进行。发送沟采用挖掘机作业加人工修整，其尺寸为上口宽2.5m、下口宽1.5m、深1.5m；在挖发送沟时，发送沟轴线必须与穿越轴线在同一条直线上，并计算好管线进入孔洞的这一段发送沟的坡度，确保发送沟与穿越孔洞的圆滑平缓。
（4）及早做好拖管的各项准备工作，在各项工作准备好后，再进行最后一次扩孔，尽量压缩扩孔完成后和回拖前的停工时间，减少风险，若停工时间超过24小时，需要再进行一次清孔后再回拖。
（5）调整好管道的入孔角度，与出土角保持一致，避免因管线弯曲造成应力过大而使回拖困难，根据施工实际情况，可将洞口沿轴线方向前挖20m左右，以达到降低支撑高度、管道入洞容易的目的。
（6）通过调整泥浆性能，提高泥浆悬浮、携带、润滑、固孔、堵漏等功效。适当增加聚合物含量，提高泥浆的悬浮和固孔能力；加入泥浆流变剂，使泥浆在较高的粘度下保持良好的流动性，提高携带能力，降低粘滞力；加入润滑剂减小摩阻，对上部土层起到良好的封闭作用。
（7）在回拖时进行连续作业，避免因停工造成卡钻。回拖前仔细检查旋转接头、连接头、扩孔器的连接，确定连接牢固方可回拖，回拖时要加强联系，协调配合将管线敷设到预定位置。
3结语
综上所述，非开挖施工技术是指利用各种钻掘设备和技术手段，在地表不开挖沟槽的条件下，铺设、更换各种地下管线的施工技术。它与传统的开槽铺管的施工方法相比，具有不影响地表设施、环保、工期短、成本低等特点，特别是在管道穿越道路、河道、地上构筑物等工程中应用广泛，因此，市政供水管道中采用定向钻拉管施工并加强各个核心工艺的技术控制，是保证工程安全、质量和进度的重要前提，要做到系统、细致、准确、全面才能保证工程的顺利进行。