非开挖PE管道牵引技术在城市供水管网改造中的应用

非开挖PE管道牵引技术在城市供水管网改造中的应用

徐军

徐军

大丰市自来水有限公司江苏省大丰市224100

[摘要]本文主要对非开挖PE管道牵引技术在城市供水管网改造中的应用进行分析，通过工程概况，详细阐述了该改造工程，具体内容有选择合理的定向钻机、掌握牵引技术的程序及改造工程的施工要点，希望这些内容能为相关人员提供帮助。

[关键词]非开挖牵引技术；PE管道；供水管网

非开挖PE管道牵引技术，主要是借鉴导线钻进原理，通过地面导航仪监测结果，明确钻机钻头的行踪，并适当调整钻杆和钻头的工作状态，确保其沿着设计轨迹进行。当完成钻进工序后，再分别回拉扩投，并进行扩径，在这个过程中，就能敷设供水管道，并回填工作坑并修复路面。在城市供水管的改造中，可以不用大开挖管沟，这种非开挖的牵引技术使现场施工方便、成本较低，能快速解决城市繁华地段管道施工难的问题。

一、工程概况

现以某城市的工程供水管网为例，该工程供水管网的管径为300mm，长为60m。这个项目在施工中有以下难点：部分路段受到电力电缆和给水管道影响，还会受到煤气管和地下管道的影响，因其交通繁忙，所以管网改造时间紧、任务重、要求高，工作人员要保证改造工程不会影响交通，优质且安全。

施工人员进行方案选择时，要选用合适的方案进行非开挖施工，利用PE管道牵引技术，能够有效保护管线，使交通更加安全和文明。管材一般是外直径为315mm的PE聚乙烯管。其公称压力为1.25MPa，管道壁厚为23.2mm。牵引技术主要利用导向钻进原理，就是将钻机钻头一侧设为鸭舌的形状，然后将钻头接入高压水射流中，对土体进行切割，如果钻头旋转和给进同时进行，那么因四周受力方向统一，钻头可能会直线前进；如果钻头只给进不旋转，那么这个过程中，就会受到斜面的反作用力，钻头会向斜面法线反方向钻进，保证斜向钻进。钻杆的第一段轨迹是造斜段，控制钻杆入射角度和钻头斜面，并使钻头按照造斜段进行，然后进行水平段钻进。选择钻头并提供给进力，钻头能沿着水平直线打扫大搜出口的工作坑，完成钻孔的钻孔工作，从而对城市供水管网进行改造。

二、城市供水管网的改造

（一）选择合理的定向钻机

按照经验公式和计算挂历的回拖阻力，具体公式如下：

进行改造的工作人员应参考钻机的参数，并比较钻机的回拖力，确保其使用安全。

（二）牵引技术的程序

首先确保PE管道能够热熔对接。采用热熔对接机进行加热，该加热温度为210摄氏度，等到PE管道一段熔化之后，将其速度粘合，并增大压力。PE管道可以采用PE管端和塑料支撑环之间的位置，进行对接连接，PE管端与金属法兰连接，然后利用法兰片，完成PE观与钢管连接。牵引技术的施工流程如下图所示。

图1：牵引工艺施工流程

（三）改造工程的施工要点

1.施工准备

相关人员应摸清地下管线，到规划部门查阅工程的施工地点和布置情况，并与现场进行比较，找出图纸标示的位置管线。在这个过程中还可以利用地下管线探测仪或其他设备，明确管线分布和走向，主动确认和联系管线单位，并在改造完成后交底，改造工程必须查清管线之后，才能进行施工。

该改造工程需要挖掘两个工作坑，主要是入口工作坑和出口工作坑，这两个挖掘工作都采用人工挖土的方式。在供水管网中，工作坑是为了检验钻杆的钻进角度和旋转扭动等工作状态。钻机的挖掘宽度和长度，主要参考人行道地下的管线分布。入口的工作坑的尺寸为1m×1m×1.5m，出口工作坑是为了回拖供水管，其尺寸为3m×1.5m×1.5m,在管道改造中，注意不要损害人行道下的管线。施工现场因为横跨道路，改造点比较分散，一般不选用全封闭的围蔽。只针对工作坑、导向钻机等局部施工选用密抠弧形压板围蔽。

2.施工阶段

施工人员应固定钻机锚固，按照相关使用规范安装定钻机。在这个过程中，如果没有保证锚固稳定很可能导致钻机不稳，造成功率损失，或是功率作用在机器上，损害人或机器。钻机主要是依靠地锚座和后支撑与地基固定的，所以施工人员在放置钻机前，应先保证场地平整，根据预先设计的钻机倾斜角调整，根据钻机动力将锚杆打入人行道中，然后固定后支撑和前座锚，并使其稳定。在打入锚杆前，应先进行地下管线探测，不能将锚杆搭到管线上，以免出现管线损害。

施工人员应接正上下结构，并慢慢给进动力，并旋转上扣，不能拧得过紧，防止钻杆出现弯曲和损坏。在钻进中，钻杆的速度不能过快，应根据地层的情况合理给进动力。每次顶进的尺寸要控制在0.5m左右，施工人员要保证管内没有脏物，避免堵塞钻头喷嘴。在既有压力报警灯亮起时，施工人员应调整油压，并进行检查，例如更换机芯或是调整水泵排量。施工人员可以摘下离合器，但是不能换挡。如果水泵长时间不工作，那么应保证变速箱挂空挡，并合上离合器，确保离合器与操纵系统分离，按照规定开动钻机，不同全负荷钻进，应先进行试运转，确保各部分正常后，才能钻进。当钻头达到出口工作坑之后，钻进工作完成，但是孔径没有满足敷设要求。所以在改造工程中，应进行二次扩径，第一次为300mm，第二次孔为500mm。施工人员可以卸下钻头，在钻杆尾端接入孔径为300mm的钻杆，回扩头后再接入一个钻杆，在开始旋转后，回路扩头进行扩径。在这个过程中，应不断加接钻杆，保证钻杆不能没入孔洞。钻机旋转、回拉,边扩径边敷设管道,直到扩头到达接驳坑,完成供水管的敷设。

3.牵引技术的优势

在钻进中，牵引管能够根据地层的情况合理给进动力，需要注意的是钻杆的速度不能过快。施工人员若选用其他施工方法，可能会导致水泵长时间不工作，变速箱挂挡情况不合理。所以为了防止事故的发展，应合上离合器，确保离合器与操纵系统分离，按照规定开动钻机，不同全负荷钻进，应先进行试运转，确保各部分正常后，才能钻进。牵引管的使用，能够在钻进工作完成时，满足敷设要求孔径的要求。所以这种牵引管的改造工程，应进行二次扩径，第一次为300mm，第二次孔为500mm。施工人员可以卸下钻头，在钻杆尾端接入孔径为300mm的钻杆，回扩头后再接入一个钻杆，在开始旋转后，回路扩头进行扩径。在这个过程中，应不断加接钻杆，保证钻杆不能没入孔洞。钻机旋转、回拉,边扩径边敷设管道,直到扩头到达接驳坑,完成供水管的敷设，所以牵引管是城市供水管网中常选用的方式。

4.注意事项

在钻杆回拉扩径的过程中，应及时注入膨润土浆，从而减少摩擦，是回转扭矩和回拉阻力降低，这种方法还能避免孔洞塌土，钻头冷却。有一点需要注意，旋转回扩头切割下来的泥土，会融进膨润土浆中，形成泥浆，留到出口工作坑的集浆坑中，集浆坑里放设泥浆泵，把泥浆抽到泥浆池。施工人员要控制好泥浆池尺寸为3mx2mx0.5m。

结束语：

通过上文对非开挖PE管道牵引技术在城市供水管网改造中的应用进行分析，可以得知，应用PE管道，采用牵引技术的非开挖方式，是一种省钱且便捷的施工方法，能够较好的解决城市的繁华路段的供水管道问题，这种方法的前景非常广阔。