管道定向钻敷管技术是指利用岩土钻掘、定向测控等技术手段,在地表不开挖槽和地层结构破坏极小的情况下,对诸如供水、燃气、电力、通信、石油、天然气等公用管线进行敷设的施工技术。敷设管线直径为40~1 000mm,距离可达十几米至上千米。与开挖施工相比,它具有少开挖路面、不影响交通、施工周期短、成本低、社会效益和经济效益显著等特点。通常排水管道定向钻施工完毕后,再根据规范要求在规定位置开挖施工排水检查井。由于排水检查井间距较短,这种做法仍会对路面造成一定的破坏;另外,由于地面控向仪精度有限加之地下管线的影响,排水管道长距离定向钻施工会导致管道有效段不在一条直线上或管内底标高不符合设计要求^[1,2]。

　　 本文在传统排水管道定向钻施工工艺的基础上,提出检查井定位法施工,利用定向钻轨迹的直孔钻进段敷设排水管,有效控制了管道的位置和标高;检查井采用沉管法施工,减小了对路面的开挖量,节约了工程造价。

　　 由于排水管道对管道标高和坡度要求较高,根据工程经验,排水管道定向钻施工距离在120m左右。因此,长距离排水管道定向钻施工需分多个区段进行施工,此时需要设置管道转接井。采用检查井定位法定向钻施工的管道完成后的平面及剖面情况如图1所示。

　　 结合传统排水管道定向钻施工工艺流程^[3],检查井定位法定向钻施工工艺流程见图2。定向钻施工造斜段待管道施工完毕后采用C20混凝土密封。

　　 沉管检查井及转接井的准确施工是本工法最关键的一环,现对沉管检查井和转接井做法进行分别论述。

　　 沉管检查井井室做法可参考《预制装配式钢筋混凝土排水检查井》(06MS201-5)中做法进行设计。检查井施工完毕后采用C20混凝土封底,封底厚度H根据相关规程计算确定。封底混凝土上方二次浇筑部分,应根据扩孔钻头最终直径大小分两次进行(确保检查井内外管底标高一致)。管道施工完成后,二次浇筑0.5倍管径以下剩余部分空间。待24h管道恢复回拉时产生的轴向应变后,切割检查井内上半部分管道,检查井内下半部分管道做流槽使用。沉管检查井构造见图3。

　　 D_t按管道管径(D)的1.3倍正向取整[管径为DN400时,D^#=400×1.3=520(mm),则取D^#=600mm]后,按06MS201-5要求选择合适井筒。

　　 预制沉管检查井预留管道洞口应按图集要求进行加固处理。因定向钻施工管道深度一般小于6m,无需对刃脚段进行特别处理。

　　 转接井采用二级钢筋混凝土管(采用F型管接口橡胶圈止水),在预定管道利用及辅助段和接入管位置按要求凿出孔洞。检查井施工完毕后采用C20混凝土封底,封底厚度H根据相关规程计算确定。封底混凝土上方二次浇筑部分,应根据扩孔钻头最终直径大小分两次进行(确保检查井内外管底标高一致)。管道施工完成后,按规范要求砌筑流槽并对流槽顶以下剩余部分空间进行二次浇筑。转接井构造见图4。

　　 根据图集要求,相邻预留孔边缘最小净间距为2倍井壁厚,定向钻利用及辅助段孔壁外边缘距离转接井内壁最小距离取300 mm,则D_t=2.6D+0.2D_t+2×300 mm=3.25D+750 mm,计算结果根据《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》正向取整[管径为DN400时,D_t=3.25×400+750=2 050(mm),则取D_t=2 200mm]。

　　 在预定管道利用及辅助段和接入管位置凿孔洞时,在孔洞中心位置切断连接钢筋并弯至不影响施工位置。待管道施工完毕,洞口浇筑混凝土密封时将打弯钢筋恢复作为洞口加固筋。因定向钻施工管道深度一般小于6m,无需对刃脚段进行特别处理。

　　 (1)管道施工前应对设计地段进行详细的地质勘查,确保管道所处土层适合采用定向钻法施工。

　　 (2)应根据规范规定和排水管道所处位置地质情况计算回拉力。根据所计算最大回拉力按照《非开挖铺设用高密度聚乙烯排水管》(CJ/T 358-2010)规范要求选择合适管材,而不应套用给水管材相关技术要求进行选择。

　　 (3)根据计算所需最大回拉力选用牵引机械。一般宜选用回拉能力相当于计算所需最大回拉力2倍的牵引机械,以确保突发状况导致回拉力增大时能够正常回拉管道。

　　 (4)钻进泥浆是定向钻施工成败的决定因素之一,泥浆通常由清水、膨润土组成,若有需要还需加入处理剂(石膏、聚合物、氯化钙等)。如对于易塌孔的土层使用失水量较少的高矿化度泥浆、对于破碎带的土层可采用造塑性好的钠质膨润土泥浆等。

　　 (5)管道施工完毕后,应及时对管道外壁进行泥浆置换,以防在地面动荷载下造成塌方。

　　 项目位于中山市东镇东一路,道路长度2.6km。工程管线位于杂填土和淤泥质土地层中。平行于道路的污水主管道采用检查井定位法定向钻施工工艺施工,定向钻施工管道长度4.35km,沿线设置转接井28座,沉管检查井70座。工程平面布置示意见图5。该项目于2014年底竣工并顺利通过各项工程验收,目前运行状况良好。

　　 本文在传统定向钻施工法的基础上,提出检查井定位定向钻法施工,使管道能够按照设计预定的位置和坡度安放,有效减小了施工偏差。提出排水检查井沉管施工法,有效缩小了施工作业面,对于地下管线密集或空间狭小区段尤为适用。