從而其能平滑的會拖進(jìn)鉆孔。頂管施工就是非開挖施工方法，是一種不開挖或者少開挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)。頂管法施工就是在工作坑內(nèi)借助于頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設(shè)計的坡度頂入土中，并將土方運(yùn)走。一節(jié)管子完成頂入土層之后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進(jìn)。其原理是借助于主頂油缸及管道間。中繼間等推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過土層一直推進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起。管道緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后，埋設(shè)在兩坑之間。本廠有多年頂管歷史，技術(shù)力量雄厚，有豐富的生產(chǎn)和管理經(jīng)驗(yàn)，有完善的檢測手段和完整的質(zhì)量管理體系。現(xiàn)代非開挖頂管施工技術(shù)是指利用水平定向鉆機(jī)等工具。在不破壞地表的情況下鋪設(shè)，修復(fù)地下管線的新型施工技術(shù)。
定向鉆技術(shù)在管道施工中一般用于長距離非開挖穿越。其優(yōu)點(diǎn)是施工速度快、鋪管精度高，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。但由于對設(shè)備、鉆具較強(qiáng)的依賴性和地下施工中的不可視性，使其具有更大的風(fēng)險。本論文以油田某輸氣管線工程中的定向穿越為實(shí)例，針對在發(fā)生的管線回拖失敗問題進(jìn)行論述分析。
一、工程概況
本文介紹的深穿段管線，規(guī)格為Φ219*6無縫鋼管，穿越水平長度1665m，小曲率半徑328.5m，穿越深度為8m。根據(jù)回拖力計算公式，計算的拉力F=24.91噸。該段選用回拖拉力280噸的鉆機(jī)，滿足工程需要。
二、管線回拖技術(shù)措施
1、確保導(dǎo)向孔平滑、順暢、滿足設(shè)計曲率半徑的要求，并避免出現(xiàn)S彎。
2、后一次擴(kuò)孔前對鉆機(jī)等主要設(shè)備進(jìn)行一次檢查和維護(hù)保養(yǎng)，拖管前再進(jìn)行系統(tǒng)檢查，確?；赝线^程中設(shè)備不出現(xiàn)問題。
3、及早做好拖管的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，盡量壓縮擴(kuò)孔完成后和回拖前的停工時間，減少風(fēng)險，若停工時間超過12小時，需要再進(jìn)行一次通孔后再回拖。
4、調(diào)整好管道的入子L角度，與出土角保持一致，避免因管線彎曲造成應(yīng)力過大而使回拖困難，根據(jù)施工實(shí)際情況，可將沿軸線方向前挖20—30米，以達(dá)到降低支撐高度，管道入洞容易的目的。
5、適當(dāng)增加聚合物含量，提高泥漿的懸浮和固孔能力；加入泥漿流變劑，使泥漿在較高的粘度下保持良好的流動性，提高攜帶能力，降低粘滯力；加入潤滑劑減小摩阻；加入單項(xiàng)壓力封閉劑，即起到良好的堵漏效果，又在孔壁形成致密的保護(hù)膜，對上部砂層起到良好的封閉作用。
6、使用發(fā)送滾輪，要求滾輪高度300mm每15米設(shè)置一個滾輪，以減少倒拖拉力，使回拖順利進(jìn)行。
7、在回拖時進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，避免因停工造成卡鉆?；赝锨白屑?xì)檢查旋轉(zhuǎn)接頭、連接頭、擴(kuò)孔器的連接，確定連接牢固方可回拖。
8、管道回拖時，盡量使用與后一次擴(kuò)孔相同的鉆具結(jié)構(gòu)，以利于沿原軌跡，回拖時應(yīng)避免鉆具與管道硬連接，旋轉(zhuǎn)接頭和工作管之間加“U”型環(huán)，其抗拉強(qiáng)度應(yīng)與鉆機(jī)的額定拉力相匹。
四、泥漿的流變性的問題
水向穿越的成孔依賴鉆具對周圍土壤的切削和擠壓。泥漿的重要作用之一就是懸浮和攜帶泥屑。確保泥漿的流變性，才能使其懸浮和攜帶泥屑的作用完全發(fā)揮。在一些重大項(xiàng)目的穿越施工，都是在板式擴(kuò)孔器擴(kuò)孔后，采用桶式擴(kuò)孔器清孔，以達(dá)到確保預(yù)擴(kuò)孔質(zhì)量的目的，這樣不僅使泥漿的流變性增強(qiáng)，還減少了管道回拖時的阻力。而在本工程的施工中并未對預(yù)擴(kuò)孔進(jìn)行清孔。從而大大增加了回拖阻力，也是造成回拖失敗的原因之一。
五、預(yù)擴(kuò)孔直徑選擇上的問題
孔的穩(wěn)定性隨著穿越地層巖性的不同存在很大的差別。在粘土、亞粘土層，孔的穩(wěn)定性比較好；而在粉砂、流砂和礫石層，孔的穩(wěn)定性很差。在實(shí)際施工中，地下土層多為流砂，粉砂，這也導(dǎo)致了預(yù)擴(kuò)孔的穩(wěn)定性較差?？讖皆酱?，塌孔的可能性也隨之增加。實(shí)際施工時，為了增大環(huán)形空間減少回拖拉力，采用了擴(kuò)孔直徑1.5Dn，而在一般情況下管道穿越的后一級擴(kuò)孔直徑為1.2—1.3Dn或Dn+mm。較大的孔徑雖有利于管道的回拖，但在流砂和粉砂的地層采用擴(kuò)孔直徑，加大了塌孔的風(fēng)險；同時施工周期較長也是間接導(dǎo)致管道在回拖過程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象的原因。

以利排渣。擴(kuò)孔分3～5次完成，后邊一次回擴(kuò)需采用相應(yīng)的擠擴(kuò)式鉆頭，若回拖力和回擴(kuò)扭矩較大。則需多回擴(kuò)一次，以利孔壁成型和穩(wěn)定。針對廣東地區(qū)粉淤質(zhì)土質(zhì)的特點(diǎn)，實(shí)際操作時在泥漿混配系統(tǒng)中加入適量TEA等稀釋粉，該粉具有固化洞壁，潤滑鉆桿，塑管等作用并能起到防止管材變形等功能。在鉆進(jìn)回擴(kuò)過程中，應(yīng)及時做好施工原始記錄，發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)時間，軸線角度。扭矩，頂拉力等異常情況，應(yīng)立即停止施工，待查明原因并采取相應(yīng)措施后再施工。7.回拖管材HDPE管的管材連接要嚴(yán)格按電熱熔施工要求施焊，回拖前應(yīng)檢查電熱熔焊接質(zhì)量，待焊接自然冷卻，檢查合格后方能進(jìn)行拖管。在回拖管道過程中，密切注意孔況，鉆機(jī)操作手應(yīng)密切注意鉆機(jī)回拖力。
水下管道
管道通過河流的工程措施主要有以下幾點(diǎn)。
①挖溝埋設(shè)：水下穿越常用的方法。挖溝的方法根據(jù)地質(zhì)、巖性、河流特性等條件選擇，常用的是圍堰挖溝、大型開溝犁挖溝、鉸吸式或抓斗式挖泥船挖溝、爆破成溝和水力沖溝等。隨著穿越工程的發(fā)展，各種挖泥船、水力沖溝機(jī)、大型開溝犁等施工機(jī)具和技術(shù)日臻完善。
②頂管或水向鉆孔：在河床下部直接將管子頂過河底或用傾斜的鉆機(jī)采用定向鉆進(jìn)的方法，掘成一個下彎的弧形圓孔將管道從中牽引過去。后一種方法多用于河床為均質(zhì)粘土層的中小河流的管道穿越工程。
③增加容重:為防止管道浮起,通常在穿越河流的管壁澆注連續(xù)的混凝土復(fù)蓋層，或在復(fù)壁管環(huán)形空間內(nèi)注入加重水泥漿。前者節(jié)省鋼材，后者施工時牽引力小。水下管道容重的確定，主要與穿越地點(diǎn)水流速度有關(guān)。
④穩(wěn)管:其方法有堆石壩、石籠;壓馬鞍型或半圓環(huán)型重力式混凝土錨定塊；用擴(kuò)展腳機(jī)械式錨桿等穩(wěn)管方法。在公元前200年的秦朝時期,在修筑大型水利工程時，就曾有用石籠筑成堤壩防止水沖的做法。在長江上游的管道穿越工程中,對難以開溝的卵石河床,也曾采用石籠穩(wěn)管。半圓環(huán)型重力式混凝土錨定塊穩(wěn)管用于河灘、沼澤和水流平緩的地點(diǎn)。擴(kuò)展腳機(jī)械式錨桿用于粘性土層河床。
地下管道
管道穿越鐵路、公路可采用地下敷設(shè)方式，一般在路基下裝設(shè)水泥套管或鋼套管，管道在套管中穿過，以管道和鐵路、公路的。
輸氣、輸油等長輸管道在敷設(shè)過程中也必須埋設(shè)于地下，屬于地下管道的范疇。管道在山區(qū)埋設(shè)經(jīng)常需要橫穿山區(qū)沖積性河流。山區(qū)河道坡降陡，洪水位高，洪枯變幅大，沖刷力強(qiáng)，水土流失嚴(yán)重，必須采取有效的工程措施管道的。具體擴(kuò)展閱讀論文《長輸管道穿越山區(qū)沖積性河流治理措施研究》。

水向鉆是穿越管段按照設(shè)計軌跡，通過障礙物的一種非開挖管道安裝施工方法。施工中，需利用控向系統(tǒng)，采用擴(kuò)孔、回拖附以注漿等工藝措施實(shí)現(xiàn)穿越。
水鉆穿越障礙物類型
水向越穿越主要穿越鐵路、公路、河流、橋梁等，以上穿越時，在滿足相關(guān)規(guī)范要求的情況下，需征得相關(guān)行政管理部門的批準(zhǔn)方可施工。穿越通航河流時，在取得水文資料的同時，需考慮疏浚、船舶拋錨、河流改造等因素。穿越管段距離橋梁墩臺沖刷坑邊緣外不宜小于10m，并不應(yīng)影響橋梁墩全。
特別針對穿越河流等水域（《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范》GB50423―2007中2.0.3：天然形成或人工建造的河流、湖泊、水庫、沼澤、魚塘、水渠等區(qū)域）時，穿越管段管頂埋深應(yīng)在河流沖刷線2.5M以下，且穿越管段管頂?shù)胶哟驳撞康男【嚯x宜大于穿越管徑的10-15倍，且不小于6M。對防洪等級高的河流，應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)類別，適當(dāng)增加穿越深度及采用套管穿越。
水向鉆穿越河流堤壩時，尚應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件采取措施控制堤壩和地面的沉陷，防止穿越管道處發(fā)生管涌，不得危及堤壩的。水向鉆入土點(diǎn)距大堤坡腳宜大于50m。
穿越管道材質(zhì)及類型
1、管道穿越河流時，優(yōu)先選用無縫鋼管。穿越工程選用的國產(chǎn)鋼管，應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件第1部分：A級鋼管》GB/T9711.1-1999的規(guī)定，并應(yīng)根據(jù)鋼種等級與設(shè)計使用溫度提出韌性、防腐等級要求。
2、城鎮(zhèn)燃?xì)庥镁垡蚁┕埽≒E管）。PE管以其優(yōu)越的防腐性及便于運(yùn)輸、焊接、使用經(jīng)濟(jì)性取得廣泛使用。常用PE管為DSR11（標(biāo)準(zhǔn)尺寸比，指公稱直徑與公稱壁厚的比值）、PE100（指MRS即小環(huán)向應(yīng)力要求強(qiáng)度為8.0MPa的聚乙烯材料）型。采用PE管時應(yīng)確保燃?xì)夤艿乐車寥罍囟炔淮笥?0℃；當(dāng)直埋蒸汽熱力管道保溫層外壁溫度不大于60℃時，水平凈距可減半。
勝越管道穿越工程有限公司（非開挖），是一家在非開挖行業(yè)中具有在各種復(fù)雜環(huán)境下施工經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)，是地區(qū)早從事非開挖頂管技術(shù)研究開發(fā)和施工服務(wù)的專業(yè)施工隊(duì)之一。是國際非開挖技術(shù)協(xié)會、非開挖技術(shù)協(xié)會單位會員。

水向鉆施工的特點(diǎn)：

1 定向鉆穿越施工具有不會阻礙交通，不會破壞綠地，植被，不會影響商店，，學(xué)校和居民的正常生活和工作秩序，解決了傳統(tǒng)開挖施工對居民生活的干擾，對交通，環(huán)境，周邊建筑物基礎(chǔ)的破壞和不良影響。

2 現(xiàn)代化的穿越設(shè)備的穿越精度高，易于調(diào)整敷設(shè)方向和埋深，管線弧形敷設(shè)距離長，完全可以滿足設(shè)計要求埋深，并且可以使管線繞過地下的障礙物。

3 城市管網(wǎng)埋深一般達(dá)到三米以下，穿越河流時，一般埋深在河床下 9—18米，所以采用水向鉆機(jī)穿越，對周圍環(huán)境沒有影響，不破壞地貌和環(huán)境，適應(yīng)環(huán)保的各項(xiàng)要求。

4 采用水向鉆機(jī)穿越施工時，沒有水上、水下作業(yè)，不影響江河通航，不損壞江河兩側(cè)堤壩及河床結(jié)構(gòu)，施工不受季節(jié)限制，具有施工周期短人員少、成功率高施工可靠等特點(diǎn)。

水向鉆穿越施工工藝：

使用水向鉆機(jī)進(jìn)行管線穿越施工，一般分為二個階段：階段是按照設(shè)計曲線盡可能準(zhǔn)確的鉆一個導(dǎo)向孔；第二階段是將導(dǎo)向孔進(jìn)行擴(kuò)孔，并將產(chǎn)品管線（一般為PE管道，光纜套管，鋼管）沿著擴(kuò)大了的導(dǎo)向孔回拖到導(dǎo)向孔中，完成管線穿越工作。

1 鉆導(dǎo)向孔:

要根據(jù)穿越的地質(zhì)情況，選擇合適的鉆頭和導(dǎo)向板或地下泥漿馬達(dá)，開動泥漿泵對準(zhǔn)入土點(diǎn)進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆頭在鉆機(jī)的推力作用下由鉆機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)（或使用泥漿馬達(dá)帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)）切削地層，不斷，每鉆完一根鉆桿要測量一次鉆頭的實(shí)際位置，以便及時調(diào)整鉆頭的鉆進(jìn)方向，所完成的導(dǎo)向孔曲線符合設(shè)計要求，如此反復(fù)，直到鉆頭在預(yù)定位置出土，完成整個導(dǎo)向孔的鉆孔作業(yè)。見示意圖一：鉆導(dǎo)向孔。
頂管施工的時候必要掌握的三點(diǎn)事項(xiàng)。我們信賴產(chǎn)品的安裝肯定要有很高的實(shí)用性。頂管施工的突出特點(diǎn)為適應(yīng)性問題，即要根據(jù)不同的地質(zhì)條件、施工條件和計劃要求，選用得當(dāng)?shù)捻敼苁┕し椒ㄒ约绊敼軝C(jī)和配套幫助設(shè)置裝備部署。因此，在機(jī)頭選型時，要憑據(jù)地質(zhì)情況，并結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，頂管機(jī)頭采用何種機(jī)頭(氣壓均衡、泥程度衡和土壓均衡三種網(wǎng)格機(jī)頭)施工。
其次，非開挖定向鉆施工，要根據(jù)現(xiàn)實(shí)環(huán)境選擇符合頂力的設(shè)置裝備部署構(gòu)成主頂，頂管設(shè)置裝備部署中的液壓裝置應(yīng)由液壓總站、液壓控制箱、管路及其他液壓元件構(gòu)成。為了減小頂管頂工作受到的阻力，非開挖定向鉆技術(shù)，現(xiàn)場拌制頂進(jìn)時應(yīng)用的泥漿，該膨潤土攪拌體系由泥漿泵、拌漿池、儲漿池、備用池、閥門等構(gòu)成。