排水管网工程拖拉管施工方案

排水管网拖拉管工程的施工

工程概况

1．布吉片区排水管网完善一期工程，建设地点：龙岗区布吉街道；建设单位：深圳市龙岗区布吉街道办；设计单位：深圳市水规院；勘察单位：广东省建设工程勘察公司；合同工期：150日历天，工程计

划按期完成；工程造价：5886万元。

2．本工程位于##市布吉街道繁华中心区。主要包括兴业路、八约二街、西环路南段、吉华路、金运路、嘉兴南路及七条道路上的排水支管管网完善工程，大部地段为单线管，局部地段为双线管。其中金运路（除过铁路段）、吉华路、联东路管线采用拖拉管施工。

3．管径为500mm、600mm，主要类别为： DN500、DN600HDPE平壁专用管用于拖拉法施工。管底埋深大都小于5m，设计坡度为0.94‰、1‰、3‰、5‰、10‰、20‰，全线干管长度约为3.5Km。

布吉片区排水管网完善一期工程的拖拉管工程约3.5Km，主要分布在公路沿线及居民聚集区域。其中DN600HDPE平壁专用管长995米，DN500HDPE平壁专用管长2452米。本分项工程的施工方法是依据我公司在此类工程的施工经验，同时按照《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）和2006年8月上海市水务局印发的《排水管道定向钻进敷设施工及验收规范（试行）》来进行编制的。具体路段拖拉管的工程量分布如下表：

第一节拖拉管施工

1．拖拉管施工工艺流程

主要工艺流程为 :施工准备→导向孔施工→反拉扩孔、成孔→牵引管道→基坑开挖→砌检查井→回填→清场。

2．施工准备

2.1管材选用：

本分项工程均采用的HDPE平壁管，防腐蚀性好、流体阻力小、化学性能稳定等特性的HDPE平壁管。HDPE管抗外压能力强 (能承受较大拉力) 、柔韧性好 (能较好地适应沉降 ,抗震能力强) 、单位质量轻( 在牵引过程中可减小与孔壁的摩擦力) ,非常适合牵引施工。为确保工程质量 ,管道材料必须满足各项设计要求 ,主要有 :

(1)HDPE 聚乙烯平壁管材的物理性能应符合下列规定：

密度： 0.94~0.96g/cm

短期弹性模量：800MPa；

抗拉强度标准值：不小于 20.7MPa；

抗拉强度设计值：不小于 16.0MPa

环刚度：不小于 8kN/m2

管材必须满足回拉力要求，但允许拉应力按不大于 12MPa 控制。

(2)管材的外观质量及尺寸应符合下列要求：

①管材外观颜色一致，内壁光滑平整,无划伤、毛刺等缺陷。

②接前管材的端面应平整且与管中心轴线垂直，管接口外径与管材外径一致，不得有明显突出(小于5mm)。

③管材外壁应有统一的标识（生产企业、产品名称、公称直径、环刚度及生产日期等）。

④管材的公称内径必须满足设计管径的要求。本工程使用的有DN400、DN500、DN600。

⑤定向钻进敷设施工的 HDPE 平壁管采用对接热熔接口。

2.2施工测量

测量按质完成本工程的首要保证条件之一。正确无误地做好施工测量工作，在施工测量中不能出现差错，各项测量误差必须在允许值以内，决不能产生由于测量出现差错造成返工或工程隐患。为了达到上述要求，在工程测量中按如下严格控制：

(1)做好现场交接导线点和水准点的复测工作，以书面形式报建设方批准后方可实施各项施工放样和测量。为施工需要所增设的加密控制点、辅助基线及临时水准点必须经监理复核无误后才可使用。对所有控制桩、水准点应进行有效的保护，并定期复测。

(2)恢复管道中心线并设置护桩。

(3)导线方位角闭合差、水准点闭合差、管道轴线与高程必须满足相应的测量质量标准与检测频率。

(4)在施工测量中，若遇设计图与现场情况有出入，应会同监理方将情况报建设方，并及时通知设计方。

(5)在工程施工中，按要求设置观测点，施工方与监理方定期测量各点沉降量，及时掌握周边道路与结构物的沉降量。

(6)水准点闭合差+√L（mm），L为整个测站长度，单位为km。

(7)导线方位角闭合差为：+40〞√n，n为测站数。

2.3布管

(1)沿作业带将管道顺序摆放、首尾错开，以便组对连接。

(2)组对连接

(3)管道连接采用热收缩套连接法，所用热收缩套由厂家配套供应。

(4)管套的施工环境为常温。管材连接处表面的灰尘和脏物应清理干净，并使之对接无缝。

(5)应用液化石油气喷枪火焰从热收缩套中间沿圆周方向均匀加热，并使热收缩套完全收缩后再分别向两端延伸加热。加热时套管允许受热温度不超过250℃。在局部收缩完后再重新加热表面凹凸不平的其它部分，直至使其完全平整。最后应对收缩套的两端各50mm处再加热一遍，以使两端热熔胶充分熔化。

(6)在管道连接完毕后，根据长度用Φ12mm圆钢筋做四条加强筋与管子拖拉头及管尾封堵头连接，并且在每根管子连接部位用钢板做一个抱箍与加强筋连接，（抱箍宽50mm、厚5mm）以增强管道的抗拉力及抗压力。结构如下：

(7)在施工中，为防止地下水、雨水进入管内，每天收工后，必须将管末封口，防止泥浆、雨水、杂物进入管内。

2.4导向孔轨迹设计

(1)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，为保证水平直线段精度要求，造斜段水平距离L见图示2.4计算确定。

H o=H－D o/2 式2-4-1

L=2A+[H o A(Sin+Sin2++Sin(n))]/tg(n) 式2-4-2

+A(Cos+Cos2++Cos(n))

n－取值在3~5范围

图2.4 定向钻孔轨迹设计图

(2)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，至少应有一根钻杆长度达到管道直线段坡度要求。

(3)入土角不宜超过15°，出土角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°。

(4)相邻两节钻杆允许转向角根据土质条件，钻杆长度、材料等因素确定，土质越软弱，角越小，角取值一般在 1.5°~3.0°。

(5)定向钻进敷管穿越公路、铁路、河流时，最小覆土厚度应符合有关专业规范要求；当专业规范无特殊要求时，管道敷设最小覆土厚度应符合表 5.2.1的规定。

表2.4 管道敷设的最小覆土厚度

序

号

穿越对象最小覆土深度

1城市道路与路面垂直净距>1.5m

2公路

与路面垂直净距>1.8m；路基坡脚地面下>1.2m

3高速公路

与路面垂直净距>2.5m；路基坡脚地面下>1.5m

(6)待敷设管道与建筑物和既有地下管线的距离应符合下列规定:

①敷设在建筑物基础以下时，与建筑物基础的水平净距必须在持力层扩散角范围以外，尚应考虑土层扰动后的变化，扩散角不得小于 45°；

②在建筑物基础以下敷设管道时，必须经验算后确定深度；

③与既有地下管线平行敷设时，扩孔与地下管线水平净距不得小于 0.6m；

④从既有地下管线下部交叉敷设时，扩孔与地下管线垂直净距应符合下列要求：

a.粘性土不得小于 0.5m；

b.砂性土不得小于 1.0m；

⑤遇可燃性管道和特种管线及弯曲孔段应考虑加大水平净距和垂直净距。达不到上述距离时，应增设有效的技术安全防护措施。

⑥HDPE 管材的弯曲半径应大于管材外径的 40 倍。控制的最小曲率半径可按以下公式计算:

Rmin=ED/（2σp）

⑦钻杆的曲率半径应由钻杆的弯曲强度值所确定。根据经验一般 Rz≥1200DZ。

2.5控制井

(1)控制井结构形式应由设计单位确定，井尺寸根据工艺方法不同而定。管道洞口处理要有密封装置，防止漏水漏泥。

(2)控制井应根据拖拉长度，并结合场地条件、水文地质条件和设计参数，设置若干控制井，且至少二个，一般设置在检查井位置。

(3)定向拖拉施工时，应先进行控制井施工，后进行管道定向拖拉施工。一般在长度大于100m时至少在中间加设一座控制井。

(4)控制井支护形式按管道埋深、水文地质条件及既有管线分布由设计确定。

(5)二程式拖拉法控制井平面内净尺寸不小于长×宽=4.0m×2.5m，管道中心与底板顶面净距不小于750mm。

(6)二程式拖拉法施工每节长度一般控制在75m以下。

(7)拖管回拉完成后，管材需要若干小时（一般等于牵引时间）恢复拖拉时产生的应变。当从铰过的钻孔中牵引时，拖拉头应被拉出控制井井壁一定距离其值大约等于整个拉伸长度的3％。通常需等待一整夜恢复后，再切断管道。

2.6进出洞口措施

(1)定向拖拉施工进出控制井洞口应根据不同水文地质条件、埋深、周围环境和经济性，选择合理的进出洞口加固技术措施。进出洞口措施可以有降水、注浆、冻结等加固方法。

(2)对条件允许的场合，可优先考虑降水法。若采用注浆加固法，应充分考虑钻头的切削能力，土体加固的强度和时间。在深基坑条件下，在施工前应经计算确定其加固处理方法和尺寸。进出洞口措施应保证扩孔及管道进出洞口过程中的土体稳定。

(3)控制井洞口要设置能满足不同口径要求的密封止水装置，防止漏水漏泥。

2.7回拖力计算及最大拖拉长度

(1)管道回拖力计算按图2.7.1所示如下：

图2.7.1 回拖力计算示意图

P

t =P

y

+P

f

---------- （2.7-1）

P

y

=D

k

2R

a

/4 -------- （2.7-2）

P

f

=DLf -------- （2.7-3）

式中P

t

—回拖力（kN）；

P

y

—扩孔钻头迎面阻力（kN）；

P

f

—管周摩阻力（kN）；

D

k

—扩孔钻头外径（m）,一般为管道外径1.3~1.5倍；

D—管道外径（m）；

R

a —迎面土挤压力（kpa）。在上海地区，粘性土R

a

在50~60kpa；

砂性土在80~100kpa；

L—管道长度（m）；

f—管周与土的摩擦系数（kpa）。在上海地区，粘性土f在0.3~0.4kpa；砂性土在0.5~0.7kpa；

(2)定向钻孔拖拉法施工，最大拖拉长度宜控制在表2.7.2范围内：

表2.7.2 最大拖拉长度控制表

管道口径

(mm)

所处土层最大长度(m) 备注

DN300

粘性土250

砂性土180

DN400 粘性土200

采用特殊、有效的成孔及减摩措施时，最大拖拉长度可适当增加。

3．定向钻孔与回拖

水平定向钻穿越入、出土角按设计确定，确保管道在地下的深度要求和施工安全。根据不同土质选取不同的钻进速度，选配不同性质的泥浆（泥浆粘度在45秒至50秒之间）。本次穿越工程为确保钻机正确就位；开钻前应认真进行参数标定，确保穿越控向数据的准确，严格控制偏差在规范允许的范围之内。

3.1钻机安装牢固后方可开钻，根据穿越管径的大小、长度和钻具的承载力调整回拖拉力。

3.2污水管标高控制措施

(1)钻导向孔施工前，用水平仪将钻线各控制点处的地形标高转测出来，并做出标记。然后根据地形标高，设计图纸上的管底标高换算出个控制点的深度，做出设计数据表。钻导向孔时根据设计表对每个控制点进行控制，如有偏差及时纠正。

(2)直观控制：导向孔施工前，在入、出钻工作井处各找两个点，井位两侧用水平仪测出标高，使这两点标高一致，并打木桩做好标记。然后在这两个点上拉一条细线，当导向钻头至工作井时，用塔尺进行直观测量，这样可算出导向仪在地面上测量的深度与实际深度的偏差，然后根据这一个系统偏差对导向孔进行纠正。

3.3预扩孔质量控制措施

(1)预扩孔是管道回拖成功的关键程序，为了保证回拖拉管工序的顺利进行，确保穿越万无一失，根据本地区地质资料， DN500管采用2级扩孔（Φ550、Φ700）；DN600管采用2级扩孔（Φ600、Φ900）。

(2)扩孔直径要达到污水管道外径1.1~1.3倍，为了保证成孔质量及路面安全，我们将采用以下措施进行施工：

①施工中加大泥浆配比，增加泥浆粘度的方法来维护钻孔的稳定。具体为：回扩孔时泥浆的马氏粘度值必须保证在45~55秒之间，泥浆比重应大于1.03，泥浆注入土中与粘土混合后产生的泥浆比重应大于1.10（根据土质情况而定）；选用进口高度膨润土，增加泥浆的高造浆率，保证泥浆具有优良的悬浮能力；为了增加钻孔的护壁效果，防止塌孔，在泥浆中按比例加入高分子聚合物，使钻孔壁形成一层保护层达到良好的护壁功能。

②施工时要连续进行，保证钻孔中的泥浆粘度适中处于一种粘滞状态，使泥浆没有时间沉淀，保证孔壁稳定性。在预扩孔时扩孔速度不能太快，扩孔时间应大于3分钟/根，并均速扩孔不得忽快忽慢，使孔内泥浆均匀分布，严禁回扩器向扩孔方向反推以减少泥浆的不均匀分布。

③每次预扩孔结束后要根据扩孔情况，合理确定下一级扩孔尺寸和扩孔器水嘴的数量及直径，保证泥浆的压力和流速，从而提高携带能力，避免泥屑床生成。

④最后一次扩孔与回拖工序要连续进行，间隔时间不得超过3个小时。

⑤在预扩孔及回拖拉管过程中，孔内将会涌出大量的泥浆，为了观察孔内土质变化及保护施工环境，工作井内的泥浆必须及时抽出运走，施工过程中两侧工作井旁必须配备一台挖掘机及泥浆泵，进行泥浆清理，以保证回拖拉管工序连续进行。

3.4施工前必须利用物探手段结合开样槽方式对地下原有管线进行详查，对地下原有管线准确定位，并采取相应的保护措施，以确保地下原有管线的安全。

3.5连接的顺序为：

3.6在管道焊接摆放过程中，根据场地的实际情况，在不影响交通的前提下，管道尽量一次性焊接完成。如果场地不允许，我们可分段焊接摆放，在拉管进行过程中逐段焊接以保证交通畅通。

3.7泥浆配制：

泥浆在各个阶段的配制如下（如果地质情况有变化，其配制方案也随之变化）：

(1)钻导向孔阶段要求尽可能将孔内的泥沙携带出孔外，同时维持孔壁的稳定；其基本配方是：7—8%预水化钠基膨润土+0.2—0.4%增粘剂+0.3%降滤失剂。

(2)预扩孔阶段要求泥浆具有很好的护壁效果，防止地层坍塌，提高泥浆携带能力；其基本配方为：7—8%预水化钠基膨润土+0.3%—0.5%提粘剂+0.4%降滤失剂。

(3)扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携砂能力，同时还有很好的润滑能力，减少阻摩力和扭矩；其基本配方如下：7—8%预水化钠基膨润土+0.3—0.5%提粘剂+0.4%降滤失剂+2%—3%的润滑剂。

4．施工

4.1施工机械安装、调试

4.2定向钻孔拖拉施工钻机的分类及技术性能可按表4.2选用。

表4.2 定向钻机的分类

100 450

扭矩KN m 3 30

130 100

100 180

6 15

注：城市定向拖拉施工一般选用中型钻机。

4.3定向钻机安装应符合下列要求：

(1)钻机应安装在管道中心线延伸的起始位置；

(2)调整机架方位应符合设计的钻孔轴线；

(3)按钻机倾角指示装置调整机架，应符合轨迹设计规定的入土角，施工前应用导向探测仪复查或采用测量计算的方法复核；

(4)钻机安装后，起钻前应用锚杆锚固。土层坚硬和含水率低时，宜用直锚杆；土层较软时，宜采用螺旋锚杆。混凝土基础或沉箱定位，要满足钻机回拉力支撑要求。

4.4导向探测仪的配置应根据机型、穿越障碍物类型、探测深度和现场测量条件及定向钻机类型选用，使用前应符合以下要求：

(1)操作人员必须具有掌握仪器原理、性能、适用范围、操作方法的知识和技能；

(2)导向探测仪在施工前应进行校准，合格后方可使用。

4.5导向钻头的类型和尺寸应按岩土的类型、土层的造斜能力、造斜配套工具等要求进行确定，钻头类型和尺寸可参照表4.5选用。

表4.5 导向钻头类型选择

4.6二程式拖拉法施工钻机安装，要求导轨面平整，方向与管道设计水力坡度一致。钻机与井壁支撑稳固，特别是钻机前后与井壁传递较大反力。控向经纬仪安装调整须与钻杆同高，且方向一致，固定可靠，基础与钻机隔离，分别固定在底板上。

4.7钻杆的使用应符合下列规定：

(1)钻杆的机械性能主要是强度和扭矩，其规格、型号应符合扩孔扭矩和回拉力的要求；

(2)钻杆外径宜大于73mm，钻杆的曲率半径应不小于钻杆外径的1200倍；

(3)钻杆的螺纹应洁净，旋扣前应涂上丝扣油；

(4)弯曲和有损伤的钻杆不得使用；

(5)钻杆内不得混进土体和杂物以免堵塞钻杆和钻具的喷嘴。

4.8定向拖拉施工

4.9施工工艺流程

定向钻孔拖拉法施工工艺：

转正常后方可钻进；

，稳定入土点位置，符合设计入土倾0.5~1.0m,直线段可按一根钻杆长度钻孔轨迹剖面图； 严禁钻杆发生过度弯曲；

许范围应退回进行纠偏； 控向钻进，钻头光源必须密封可靠向经纬仪轴线每钻进20m ，复核一倍。

应符合工艺标准的要求，现场记录按能指标的调整应符合下列要求：

水量宜控制10~15ml ；水敏性易

坍塌应妥善处置。

压力和流量。 4.16回拖管材前的热熔焊接质量，待焊接自然冷却后，检查合格方能进行拖管。 4.17回拖管材施密切注意钻机回拖力、扭矩变化，采取措施尽可能的减少管材与地面的摩擦阻力。现场记录按附录一表4要求填写。

4.18管道拖拉就位后，清理控制井，砌筑检查井窨井。管道与检查井墙接头处宜安放橡胶圈等止水材料。控制井回填时，先回填中粗砂至管顶以上0.5m ，分层浇水密实。

4.19造斜段、管道外壁及窨井回填土中空隙，须注浆充填密实。

5.试验与检测

5.1管材质量检验：

(1)检查数量：外观质量全数检查；热熔焊缝焊接力学性能试验每200个接头不少于

1组；当单位工程中接头数量不足100个，做1个接头热熔焊缝焊接力学性能试验。

(2)检查方法：观察；检查焊接力学性能检测报告；

上述检验中若有不合格的则应加倍抽检，加倍检验仍不合格时应停止焊接，查明原因进行整改后方可施焊。

5.2管道接口应不渗漏泥水，可抽检进行闭水试验。

5.3窨井处管道口连接密封牢固，洞口不渗漏泥水。

5.4管道水力坡度符合设计要求。窨井处管道平面位置、管内底标高应进行测量，允许偏差应符合下表规定：

两段拖拉管交叉处中线平面位移偏差,可根据管道直径、土质条件确定，在控制井内接顺管道。

第二节钢筋混凝土检查井

1．钢筋制作

1.1钢筋进厂前应对钢筋进行检测，检测合格后进厂使用。

1.2钢筋制作应严格按图纸设计尺寸进行加工，并留置足够的搭接长度。

2．模板安装

2.1模板宜采用复合木板，模板应无损伤，有足够的强度，内侧和顶、底面均应光洁、平整、顺直，局部变形不得大于3mm，振捣时模板横向最大挠曲应小于4mm，高度应与混凝土路面板厚度一致，误差不超过±2mm，纵缝模板平缝的拉杆穿孔眼位应准确，企口缝则其企口舌部或凹槽的长度误差为钢模板±1mm，木模板±2mm。

2.2模板加固采用钢管脚手架施工，脚手架成井子型扣件连接，由于本工程污水井只有一座，深度均在4.5米以内，故横杆每50CM一道，立杆井角设置一根。

3．现浇混凝土

3.1砼用原材料质量控制

(1)砼用水泥均采用同一家的325#符合硅酸盐水泥，其物理性能和化学成分均应符合国家“GBl75-92”标准；砼用砂选择级配良好、质地坚硬、洁净、无杂质的中粗砂，含泥量不超过3％；砼用碎石质地坚硬、耐久、无风化、无有害杂质、符合规格要求，其饱水抗压强度不应低于砼设计强度的2倍，其针片状颗粒含量不应超过15％，泥土杂质含量不应超过1％；砼用水采用洁净水。

(2)砼料制备

砼制备前应做好材料试验并提供配合比报告，方可进行砼搅拌，砼搅拌按照先石子，后水泥，再黄砂的顺序投料，然后注水搅拌。

(3)基础底板浇筑

每次浇筑应随机做好试块并做好记录，砼浇筑中应注意震捣，小过震、不漏震，达到密实、平整，捣固时间应控制在25---40S，应使混凝土表面呈现浮浆和不沉落，砼基础浇筑完毕后，应防止雨水淋入，做好养护工作，待砼强度达到设计要求后方可拆除模板。

(4)浇筑技术要求

浇筑工作需连续进行，不允许有蜂窝、麻坑超差现象，砼表面平整，厚度控制在规范允差之内，试验员应经常检查混凝土塌落度，严格控制用水量。

3.2井盖座安装

(1)井盖应设置污水专用标志，井盖颜色由建设方确定。

(2)井盖与井室连接采用M10水泥砂浆座浆连接，施工时严格控制座浆饱满度及井座四周平整度。

第三节砖砌检查井

管井砼基础底板采用C10混凝土，井身墙体采用M7.5水泥砂浆砌MU10砖，抹面、勾缝、座浆、抹三角灰均用1:2防水水泥砂浆。砖砌应充分湿润，砌筑时墙身竖直、平整及方正，严格控制好井室几何尺寸，砖体要做到横、竖交错砌筑，砂浆应饱满，井室内外墙身均用1：2防水水泥砂浆抹面至井顶部，厚20。抹面应控制好厚度、均匀、平整、密实，抹面完成后要做好砂浆养生工作。安装用盖座和铸铁盖均应符合规范规定，且有出厂证明，盖座安装要做浆、稳固，安装时应严格控制好井盖高程，位于机动车辆道下污水检查井盖采用重型Φ700铸铁防盗井盖，井口必须与路面相平，人行道及绿化带下污水检查井盖采用重型Φ700普通型高强度方管结构型井盖。