非开挖技术在水库除险加固输水涵管重建工程中的应用

2016-04-21周小龙梅州市华安工程监理有限公司

河南水利与南水北调 2016年2期

□周小龙(梅州市华安工程监理有限公司)

□周小龙(梅州市华安工程监理有限公司)

摘要:非开挖技术作为穿越地面及障碍物新技术,具有施工进度快、施工安全有保障、建后管理更方便等优势,目前在水库除险加固工程中得到了广泛的应用。文章主要针对非开挖技术在水库除险加固输水涵管重建工程中的应用展开了探讨，通过结合具体的实例，对非开挖水平定向钻进技术作了简介，并详细阐述了非开挖技术的施工工艺和注意事项，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词:非开挖技术；水库；除险加固；应用

0　前言

水库作为我国大力投资建设的水利设施之一，对其除险加固工作中的输水管道重建工程必须要有高度的重视。而非开挖水平定向技术作为穿越地面及障碍物铺设管道新技术，在水库除险加固输水涵管重建工程的应用中，受到了水利工作者关注。如何更为有效地应用非开挖技术使输水管道重建的质量得到保障，成为了如今水利工作者所要解决的问题。

1　非开挖水平定向钻进技术简介

所谓非开挖水平定向钻进技术，是指通过具有可控性的钻进定向轨迹对不同深度的地层进行钻进且利用GPS定位仪探抵预设位置后实施地下管线敷设的一种施工技术。现阶段，非开挖水平定向钻进技术被广泛应用于热力、电力等管线敷设施工中。该技术除了两头工作坑外无需开挖其他地坑即可进行多种管线的敷设施工，极大地节省了施工成本，特别是在某些难以实施开挖技术的地区敷设管线时，定向钻进技术就更能凸显其优点。

水库重建排水涵管时，应用非开挖水平定向钻进技术能够保证坝体无损，钻机利用导航仪的引导，在坝基岩层钻穿一个导向孔后，再切换直径较大的钻头进行扩孔及切换直径小于钻孔的待敷设管线，在实施回拉扩孔同时把待敷设管线牵入挖好的钻孔内，这样就完成了管线敷设的环节；之后再采用混凝土浆液填充钻孔过程中产生的缝隙，起到防渗止漏的效果，水库排水涵管重建工程就完成了。非开挖水平定向钻进技术常用于敷设直径在1 m内的管线，能够满足各种输水量管线的施工要求。非开挖水平定向钻进技术与爆破开挖输水隧洞技术的对比情况如表1所示。

表1　非开挖水平定向钻进技术与爆破开挖输水隧洞技术的对比情况表

2　施工步骤

采用非开挖水平定向钻进技术进行管线敷设施工时，首先利用导向钻头钻入口径小的导向孔，其次采用回扩钻头扩大导向孔至合适的直径宽度，最后把待敷设管线牵入挖好的钻孔内，完成管线穿越敷设工作。非开挖水平定向钻进技术应用于水库排水涵管的重建时，根据水利施工的特点，主要有8个施工步骤。

2.1设计坝体钻进路线

考虑到水库排水涵管长度通常在120 m以下，结合坝体土质勘查状况，进行坝体钻进路线的设定。使用全站型电子测距仪测量钻头进出口长度与高度差，根据洞轴线高差与长度公式估算钻孔的纵坡，初步确定钻孔的偏角度，按照钻孔的纵坡与偏角来调整合适的钻杆进岩角度，至此就完成了坝体钻进路线的设计。

2.2开挖施工平台

开挖施工平台时应充分考虑4个方面因素：确保钻孔设备能够正常运作、、有足够的空间方便往来走动、孔洞轴线的方向与孔洞纵向坡度要在正常取值范围内。施工平台应置于距离孔洞6～10 m的地方，施工平台的长度设计为5～8 m，宽度设计为2.50～5 m。此外，还要考虑非开挖机械的尺寸大小，施工平台的高度设计要稍微低于洞口，大概低于0.20～0.30 m，以方便钻头进洞。

2.3机械进场准备

钻机进场道路铺设完成及施工平台开挖完毕后，非开挖钻机可凭借履带式转轮自由出入施工场地。依据开挖土质的特点来选取直径适合的钻头及泥浆马达进行推进作业，钻头安置完成后按照之前设计好的坝体钻进路线进入，适时调整钻头方向，以确保钻头准确落位于预先设定的入土点，从而正确驶入设计好的钻进路线。

2.4导向钻孔作业

钻机在定位仪的指导之下不断钻进，钻完一根钻杆便重新测量钻头的方位，以及时调整钻机的钻入方向，确保最后的导向孔满足施工要求。所谓控制定向钻方向，指的就是测量、纠正钻机钻进方向，调整导向仪的导向角度,更好地指引钻机按照正确的方向钻进，以形成特定的曲线，钻进状态也会通过感应方式显示在传感仪上。如果钻机的钻进方向与原设定的路线有偏差，则需要及时调整方位，如果传感仪上显示钻机的钻进方向与既定方向一致，则说明钻头目前的方向是正确的，施工人员可以按照目前的正确方向继续钻进直到抵达预设位置，这样就能顺利完成导向孔钻进工作。

2.5扩大洞孔

完成导向钻孔作业之后，钻机切换扩孔器安装在钻杆上，实施分级扩孔作业。临近的两级扩孔器要求尺寸存在一定的级差，通常级差在0.80～1.20 m之间，当然具体的级差还要根据实际施工要求、洞口大小及土质情况等进行设定。在实施扩孔作业时可分次钻扩，以满足施工要求。

2.6将管线牵入钻孔内

完成钻扩作业后使排水管线与钻杆相接，通过钻进进行回拉，便可将管线牵入钻孔内。因为钻扩好的孔洞会淤积泥浆，排水管线表面与孔洞之间充有泥浆，此时泥浆起到润滑作用，减少了钻机回拉时的阻力，最后的成孔口径通常会比排水管线宽1 m左右，这样方便将排水管线回拉牵入钻孔内。回拉排水管线时为了避免出现孔洞上壁掉渣甚至落石的现象，这就需要将管线提前连接好，连接与敷设不能同时进行，这样才能保证管线的成功敷设与确保管线的连接质量。

2.7实施封堵防渗

完成管线敷设工作后，再采用混凝土浆液填充钻孔过程中产生的缝隙，起到防渗止漏的效果。先实施进出口两端的封堵并且埋设好浆液管道，之后对混好的浆液施以压力灌入管道中，在通过管道直达管线与孔壁之间的各处缝隙，已达到封堵防渗效果。

2.8修善进出口设施

实施封堵防渗之后，还要对进出口进行相关设施的安装，包括进口闸阀与出口渠道等方面设施的修善。