非开挖污水管道拉管施工工法中交xxx有限公司1 前言拉管施工技术是一种不开挖或者少开挖的管道敷设施工技术。
非开挖技术是近几年才开始使用的一种技术，它涉及的是利用少开挖，即工作井与接收井要开挖，管道不开挖来进行地下管线的敷设或更换，通过工作井把要敷设的管子拉入土内，同时可以曲线穿行以绕开一些地下管线或障碍物。
随着国家海洋战略的实施，为满足海洋发展的需要，加速了沿海的资源开发，海底成孔托管技术的利用和发展也随之崛起。
目前，陆上海上拉管工艺同步发展为更好的建设基础设施，更通畅更高效的敷设管线设施，提供了有效的方法。
特别新建管线、海底管道和施工占路对社会的影响成为传统施工工艺难以解决的矛盾，拉管技术为解决这一日益突出的矛盾提供了很广泛的应用。
在诸多拉管施工成功案例中，由XXX承建XXX工程和XXX中央商务区名人岛连岛路海底成孔托管工程最为典型，具体如下：XXX道路工程原设计采取型钢支护施工的294m污水管道位置，地质条件发生变化，存在淤泥层夹流砂层地质，施工时出现塌方，导致无法采用开挖方式施工污水管。
经工艺优化为拉管施工顺利完成该区段的污水管道施工，缩短了工期、有效减少了施工成本。
XXX中央商务区名人岛连岛路海底成孔托管工程污水管道敷设穿越段长度360m，采用定向钻孔拉管工艺克服了传统铺管船法易受船舶资源、恶劣海况、海底管线影响的难点，海底拖管工程进展顺利，质量过硬，得到了监理及业主的一直认可。
2 工法特点2.1 拉管工法优越性该工法较传统工艺相比，其在地质情况比较差、开挖深度大、存在施工占路、管线交叉、征地困难、船舶影响等情况可以有效缩短工期，节约成本，安全性高。
同时海上拉管施工将海域的施工面“搬到”了陆域，不需要船舶施工，有效的避免了海况、天气、船舶影响等带来的阻碍与风险。
2.1.1采用拉管工法的其他优点（1）对交通干扰最小；（2）对周围房屋、海域环境的损坏少；（3）全年可施工，施工安全，效率高；（4）社会效益高，且综合成本低，工时少；（5）导向管施工时，深度位置可以由导向仪测量，并根据设计轨迹进行校正调整。
（6）有效保护管材，避免因机械设备、船锚、回填料等意外碰撞导致破损。
3 适用范围拉管工艺适宜用在水利、燃气、电信和电力等管道穿越公路、铁路、建筑物、河流、航道、古迹保护区、闹市区、农作物及植被保护区等，特别是在地质情况比较差、开挖深度大、存在施工占路、管线交叉、征地困难、海域船舶影响等难题时宜采用。
拉管直径在DN800以内的偏多。
4 工艺原理拉管施工技术是一种不开挖或者少开挖的管道敷设施工技术。
非开挖技术涉及的是利用少开挖，即工作井与接收井要开挖，管道不开挖来进行地下管线的敷设或更换，如图4-1拉管工艺立面图所示。
利用置于地面的铺管机，沿待铺线的设计轨迹先钻成一个先导孔（导向孔），然后将导孔回扩（回扩直径按4-2公式计算），扩大至适合生产管道敷设的直径，然后将待敷设的生产管拉入孔内。
回扩直径如下：D=K1d （4-2）式中：D—适合生产管道敷设的钻孔直径；K1—为生产管外经K1为经验系数，一般为（1.2～1.5）；d—管外径。
图4-1 拉管工艺立面图5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工准备测量放线基坑开挖设备就位导向钻孔扩孔泥浆护壁管道焊接牵引管道注浆加固试压冲洗土方回填图5.1-1 拉管施工工艺流程图 5.2 操作要点5.2.1施工准备（1）地质勘察施工前先对现场进行地质勘探,地质勘探主要了解有关地质和地下水的情况,为选择钻进方法和配制钻液提供依据。
现场勘察内容包括：原有地下管线及设施的直径和埋深，原有电缆线路的走向等情况，并在地面作好标记，穿越地层的土质类型、含水量、透水性。
（2）定向钻孔轨迹设计牵引管施工前要做好导向孔曲线的设计，导向孔的设计和施工受许多因素的制约，其中最主要的是施工现场的地面或海底面以上及地面或海底面以下条件，地面或海底面以上条件包括地形、地貌、周围建筑物、道路、水深、海况、船舶等；地面或者海底面以下情况包括原有地下管线、海底管线、地下水和地质结构等。
因此，在导向孔设计和施工前必须进行详细的现场勘察。
1）钻进前依据设计图纸要求的管道内底标高和相对应的原地面标高先计算出钻杆应达到的深度来确定定向钻孔轨迹。
2）定向钻孔轨迹线段由造斜直线段、曲线段、水平直线段（与管道排水坡度一致）等组成。
3）入土造斜段与管道直线段之间及管道直线段与出土造斜段之间，有一根钻杆长度达到管道直线段坡度要求。
4）入土角度不超过15°，出土角度按导向钻杆及拖拉管材允许曲率半径较大值确定，一般不宜超过20°。
（3）施工平面布置根据施工要求，在各分段施工节点井位前后各需开挖一个工作坑和接收坑。
在管道的起点设置一个工作坑，在管道的终点设置一个接收坑。
在坑前方还需要停放施工机械以及导管拆装施工操作面，需占用16m ×5m 的地方做工作坑、接收坑和施工操作空间。
5.2.2施工测量（1）平面控制放线平面控制及放线，依据现有边线，通过勘测方提供的控制点引测本工程的定位点，为保证施工各阶段控制点网，坐标及高程的准确，首先对施工现场内各控制桩加以保护。
并把各控制点引测至现场外加以保护，以便竖向引测放线。
同时要做闭合校核。
施工前通过全站仪沿地面上拉管的中心线每3m设置一桩（有障碍物的除外），并沿拉管的中心线撒好白灰线且测出桩高程，算好桩高程与设计拉管流水面的关系。
（2）高程控制高程控制根据勘测方提供的水准点引测施工现场的高程控制点。
根据本工程的实际情况，在现场选择固定的地方做临时水准点，并做好保护。
定期复核，确保精度满足规范要求。
（3）工作坑开挖应根据钻机的出入射角开挖出、入土两个工作坑，工作坑大小根据实际预埋管道的大小、材质、现场场地要求及管道敷设的深浅决定（如图5.2.2-1所示），一般待拉的管在DN500以下的入土工作坑挖掘尺寸为：（长×宽×深）3m×2m×2m，出土工作坑挖掘尺寸为3m×2m×2m。
工作坑深度根据拉管流水面高程确定。
图5.2.2-1 工作坑示意图5.2.3设备就位、导向钻孔（1）原理导向孔钻进一般采用小直径全面钻头，进行全孔底破碎钻进，在钻头底唇面上或钻具上，安装有专门的控制钻进方向的装置，在钻具内或紧接其后部位，安装有测量探头。
管道拉管工法是在不开挖地表的情况下，用导向钻凿技术，将一无线电发射器置入钻头盒内，导向钻进过程中，地面接收仪随时显示钻头的深度、倾角、温度等参数（如图5.2.3-1所示）。
施工人员在地面导航仪引导下，从起点到终点钻一个与设计轨迹尽量吻合的导向孔。
图5.2.3-1 探测仪导向钻进（2）施工机械的安装、调试1）钻机安装在管道中心线延伸的起始位置，机架方位应符合设计的钻孔轴线。
按钻机倾角指示装置调整机架，符合轨迹设计规定的入土角，施工前采用测量计算的方法复核。
2）钻机安装后，起钻前用锚杆锚固，满足钻机回拉力支撑要求。
3）开钻前测试探头反射信号是否正常，再将导向钻头以水平入土角度钻入土中，通过给进和钻进过程直到接收坑。
（3）定向钻进施工1）钻机开动后，先进行试运转，时间不少于15分钟，确定各部分运转正常后方可钻进；首根钻杆入土钻进时，采用轻压慢转的方法，稳定入土点位置，符合设计入土倾角后方可开始钻进。
2）导向孔钻进前，必须先对雷达探测仪进行校准，合格后方可使用；导向孔钻进时，造斜段探测控制点设置间距为 1.5m,直线段按一根钻杆长度3m设置。
3）钻进过程中探测发现偏差时应立即通知钻机操作人员进行纠偏，主要方法为通过导向仪对钻头的钻进方向进行导向，予以纠偏；若发现偏位较大，则应该将钻杆拉回至未出现偏位的区域，重新定位重新钻进，确保钻杆钻进的偏差控制在规范允许偏差范围内（高程+40mm、-80mm；中线平面位置±100mm）。
4）在导向钻钻进过程中，探头连续测量钻孔位置参数，并通过无线或有线方式将测量数据发送到地表接收器。
操作者根据这些数据及处理得到的图像，采取适当的技术措施调整孔内控制钻进方向的装置，从而人工控制钻孔的轨迹，达到设计要求。
5.2.4 扩孔及泥浆护壁（1）首先安装扩孔器（如图5.2.4-1所示），定向钻进及扩孔时及时配制泥浆，泥浆在专用的搅拌器中配制，并具有足够的供应量，从钻孔中返回的泥浆应及时外运，满足工程文明施工和环保要求。
泥浆性能指标符合下列要求：粘度应能维护孔壁的稳定，并将钻屑携带到地表；泥浆的PH值应控制在8～10之间。
经过测量，本工程原地质泥浆PH 值在3-4之间，为保证施工时泥浆的PH值满足施工要求，需采用氢氧化钠进行中和至弱碱性，最终施工时泥浆的PH值控制在8～10之间。
（2）护孔泥浆压力视不同扩孔阶段分别选用泥浆压力和流量。
（3）根据本工程地质报告，该层属高压缩性软土，欠固结土，力学强度低，工程性能差，泥浆黏度大。
设计拉管为φ500，扩孔的最终直径宜采用管道外径的1.3倍。
（4）扩孔时从φ100、φ200、φ300、φ400、φ500、φ600至φ700，为保证拉管的安全顺利完成，施工时φ700扩孔需要扩两次，以保证扩孔的稳定性。
图5.2.4-1 扩孔器安装5.2.5管道焊接（热熔焊接）管道接口质量的好坏直接影响到拉管施工的成功与否，因此要严格按以下操作步骤执行：（1）对管子的端面进行铣削，当形成连续的切削时，退出卡具，检查管子两端的间隙（不得大于3mm）。
（2）连接工具加热面上的无污物采用洁净棉布擦净，电熔连接面应清洁干净。
热熔对接连接，两管段应各伸出卡具一定的自由长度，校对连接件，使其在同一轴线上，不宜有错边。
（3）将加热板放到连接管的两切面中间（安装如图5.2.5-1所示），加热，热熔连接加热时间和加热温度应符合热熔连接工具生产厂和管材、管件生产厂的规定。
图5.2.5-1 加热板安装（4）加热板置于机架上，闭合卡具，并设系统的压力。
加热达到吸热时间后（如图5.2.5-2所示：加热板加热管头），迅速打开卡具，取下加热板。
热熔连接保压冷却时间，不得移动连接件或连接件上不得施加任何外力。
（5）加热板温度适宜（220±10℃），当指示灯亮时，最好在等10分钟使用，以使整个加热板温度均匀。
（6）迅速闭合卡具，并在规定时间内，匀速地将压力调节到工作压力，同时按下冷却时间按钮。
达到冷却时间后，在按一次冷却时间按钮，将压力降为零，打开卡具，取下焊好的管子。
图5.2.5-2 加热板加热管头（7）合格的焊缝应有两翻边，焊道翻卷的管外圆周上，两翻边的形状、大小均匀一致，无气孔、鼓泡和裂纹，两翻边之间的缝隙的根部不低于所焊管子的表面。
5.2.6牵引管道（1）管道回拖力计算最大控制回拖力应满足管材力学性能和设备能力要求，总回拖阻力（P）的计算可下面公式进行： P＝P1十PF 公式1PF＝πDk2Ra/4 公式2P1＝πD0Lf1 公式3式中 P——总回拖阻力(kN)；PF——扩孔钻头迎面阻力(kN)；P——管外壁周围摩擦阻力(kN)；Dk——扩孔钻头外径(m)，一般取管道外径1.2—1.5倍；D0——管节外径(m)；Ra——迎面土挤压力(kN/m2)；一般情况下，黏性土可取500～600kN/m2，砂性土可取800～1000kN/m2；L——回拖管段总长度(m)；f1——管节外壁单位面积的平均摩擦阻力(kN/m2)；根据上述计算公式，计算管材最大的回拖力，以此最大回拖力确定拖管设备的型号及功率。