非开挖钻孔铺管施工工艺在山塘整治工程中的应用由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“管沟开挖施工工艺”。
非开挖技术在磐安县山塘整治工程中的应用
磐安县水务局 厉富强
磐安县非开挖技术应用于山塘整治涵管施工中，在全省水利工程上也属于新鲜事物。工程实施后，引起了省内水利系统的高度关注，有多个地区与县市来磐安与我们交流非开挖技术的应用情况，当然我们也只是初步进行了探索，许多问题可能还没有遇到，许多难题暂时无法克服。在这里我就在山塘综合整治工程中，应用该项工艺的施工情况作一下简单介绍，并提出一些在施工中需注意的安全事项和目前存在的问题。主要是起到一些抛砖引玉的目的，希望能为山塘整治工程涵管处理提供了一种新的思路和方法。
1、非开挖施工技术工艺简介
非开挖技术是指通过导向、定向钻进等手段，在地表极小部分开挖的情况下，敷设、更换和修复各种地下管线的施工新技术，对地表干扰小，因此具有较高的社会经济效果。主要包括水平定向钻进、顶管、微型隧道、爆管、冲击等技术方法。该技术源于20世纪70年代，并于90年代传入我国，目前被广泛应用于给水、排水、电力、通信、燃气等领域的新管道建设和旧管道修复，也可以应用于文物、古建筑的保护等方面。
山塘工程因大多都坐落于山区，交通不便，施工条件相对较差，机械设备进出场难度大，且工程地质以弱化岩为主，不同于粘土、砂砾层等软基，钻孔难度较大，因此在水利工程的应用上还很少，还未得到普及。
2、非开挖技术实施的背景
磐安县位于浙江中部,是一个典型的山区县。全县1～10万m3重要山塘131座，其中53座为屋顶山塘,总蓄水量315.13万m3。承担着农业灌溉、农民饮水、农村环境等综合功能，是山区农民赖以生存的基础，为全县工农业生产和发展，发挥了巨大作用。
这些山塘大多建于上世纪五六十年代,受当时条件限制,普遍存在工程设计标准较低、管理不规范、施工质量不高等问题，特别是坝内埋置的放水涵管，结构材料多种多样，据统计：有素混凝土管、石板盖涵、瓦管和木管等，经多年运行，除近年来完成整治的山塘外，90%以上山塘的涵管存在老化、破损、裂缝、沉陷、坍塌等安全隐患。因此，对放水涵管进行处理是山塘整治的重要建设内容，也是保证山塘大坝安全运行的首要条件。
在涵管处理方面，根据浙江省山塘综合整治技术导则的规定：“土石坝坝下涵管原则上废除，废除后根据实际情况可采取设置倒虹吸管、开挖隧洞或在坝头基岩中明挖设置埋入式的钢筋混凝土涵管方式”。但在具体实施过程中，这三种涵管处理方法各有优劣，但均不十分理想。（1）设置倒虹吸管。2005年以前，我县对新渥镇岩下山塘、尚湖镇沙塘坞山塘、南树坞山塘等6座山塘在原涵管废除后采用虹吸管放水，采用该方式，投资较省，施工也方便，但在实际运行中，由于管道锈蚀、漏气、脱焊等原因运行时间不长，效益较差，同时由于每次放水都要进行冲水，管理麻烦，农村对采用虹吸放水不太接受。（2）开挖隧洞。由于山塘隧洞工程量小，地形地质也比较复杂，加上每年维稳情况，炸药审批难，在小工程上，施工队伍非常难找，隧洞开挖方案不易实施，特别是在隧洞施工中，因离坝头较近，易存在对坝肩振动的问题。且存在对坝肩振动的问题；（3）坝头明挖埋管。相对来说开挖工程量较大，我县属山区县，山塘坝长普遍不长，坝高较高，采用涵管开挖重新埋设的方案，大半个山塘都得重建，工期长、加上坝体回填质量及新老坝体接触
部位处理质量不好控制等原因，容易在日后运行过程中，发生安全问题。
2012年7月，在政府的重视下，通过积极争取，磐安县被列入浙江省第四批中央财政小型农田水利重点县。根据三年建设方案，磐安县重点县三年总投资为1.005亿元，其中62座病险山塘整治列入重点县水利专项山塘整治。这些山塘均需对涵管进行处理，为了寻求放水涵管处理安全、可靠、施工方便。经过多次考察、研讨，历时3个多月，最终确定引进非开挖水平定向钻孔铺管施工工艺，对存在安全隐患的涵管进行报废处理，在条件允许的山塘，尽量采用非开挖技术。磐安县2012年综合整治山塘20座，采用非开挖水平定向钻孔处理涵管的有13座，占山塘整治总数的65%。
3非开挖六步施工法
3.1平台开挖。施工平台开挖应考虑机械设备正常运行、方便交通、孔洞轴线方向及孔洞纵向坡降等因素。本工程施工平台开挖首先对进洞口周围浮渣、淤泥等覆盖层进行清理，然后沿洞轴线方向开挖或填筑，距离洞口6～10m位置，设置宽度2.5m，长5～6m的操作平台，平台高程略高于孔洞进口，本工程平台高程高于孔洞进口0.2～0.3m。
3.2设备进场。本次整治20座山塘，需要钻孔铺管的山塘13座，累计钻孔铺管660多m，平均每座山塘钻孔铺管约50m，最长的85m，最短的仅30m。根据施工组织设计，二个标段共投入非开挖钻孔铺管钻机三台，其中一标段投入ZT—25型非开挖钻机1台，二标段投入YT—32型非开挖钻机2台。
3.3导向开挖。山塘涵洞长度普遍为40～60m之间，长度较短，可根据施工图设计在地面上初步拟定钻孔走向，然后采用全钻仪测定进出口平面位置和高差，依据洞轴线长度和高差计算钻孔纵坡，确定钻孔偏角，根据纵坡和偏角调整钻杆入岩角度，完成后即可开始钻进施工。钻进施
工过程在导向仪的指引下，及时调整和修正钻头钻进方向，确保导向孔按设计要求顺利成孔。本工程导向孔孔径为73mm。
3.4扩孔。导向孔挖掘完成后，在出口将扩孔器连接在钻杆上，再回拖钻杆进行回扩。具体施工可根据洞径的大小或地层复杂情况分次或多次回扩，直至达到符合设计要求。本工程根据设计要求回扩洞径300mm。
3.5拉管。钻孔回扩完成后进行冲水清洗，清除孔内断层或破碎带掉落的石块或石渣，然后将管道连接在钻杆上，利用钻机回拉，将管道拖入已扩钻孔内，完成管道铺设施工。本工程铺设的管道均为PE管，直径为250mm。回拖过程为了避免钻孔中的落石、掉渣等要求连续进行，因此管道需要预先连接，避免边连边铺，确保连接质量和铺管的顺利完成。
3.6灌浆。等铺管完成后，应对管壁与岩石接触的缝隙进行灌浆，在我县的施工中，在铺管完成后，对进出口两端进行封堵并预埋灌浆管，然后进行灌浆。
4适用范围及主要参数。4.1主要参数
非开挖钻机主要配件有合金牙轮导向钻头、φ73×3000mm钻杆、φ300扩孔器、月蚀导向仪等。通过对施工现场不同地质情况的测量与统计，采用该种机械设备，平面转向可达0～100，纵向坡降达0～400。即可从进口向下游顺坡开挖，也可从出口向上游逆坡开挖，施工部署灵活方便。
4.2适用范围。
该类设备适宜粘土、亚粘土、砾石土、风化岩及弱风化岩等，硬度较大的基岩除效率略低以外，也可使用。本工程地层大都为风化岩或弱风化岩，以弱风岩为主。管材可选范围大，可铺设柔性管(如PVC、PE管等)、刚度较大管（如钢管、铸铁管等）；铺设管径范围大，在DN100到DN500之间；铺设长度长，本次山塘整治铺设管道均采用DN250PE管，铺
设长度约40m～60m。4.3施工效率。
根据对新渥下坞和仁川横坞山塘的钻孔施工情况统计，采用ZT—25型钻机，在Ⅷ～Ⅹ级岩石地层中导向钻进速度约为3m/h，回扩进度也为3m/h，因此对于40～60m洞长仅需14～20h即可完成导向钻孔，从钻孔到铺管一般7天时间可全部完成。如遇风化岩或砾石土则钻进速度更快，效率还是比较高。
5工艺局限与存在问题
5.1设备进场。必须修建临时道路，因设备重量一般为8～10t，无临时道路，钻机无法进入施工现场。该机爬坡能力较弱，道路坡降不宜过陡，以1：5以内为宜，过陡应采取挖机配合进场。路面要求平整坚硬，避免设备进出场沉陷和侧翻等安全事故发生。
5.2单价确定。非开挖钻孔铺管施工技术是一项新的施工工艺，水利水电工程概算（预）算定额中尚无该项内容，目前还无有效的定价依据，要合理确定开挖单价还有一定难度。
5.3地形条件。对坝址位置有要求，导向转角主要依靠钻杆的柔度，无法大角度转弯，如大坝位于两侧山体的山凹，对非开挖导向施工不太理想。
5.4施工注意。
5.4.1注意卡管。本工程在百头牛山塘施工过程中，钻孔回扩完成后，孔内石渣未清理干净，因此在铺管过程中发生卡管情况，影响施工进度。因此对有断层或破碎带的钻孔，必须认真细致冲洗，且冲洗完成后即组织铺管施工，不得停顿时间过长，避免卡管。
5.4.2设施防护。汛期施工需做好防汛工作，特别是启闭机无法开启，老涵管坍塌封堵无法排水的山塘，在进口钻进施工的情况下需做好设备防淹工作，遇强降雨天气，库水位上升较快，机械设备极易受淹。
6结论
目前设计的13座山塘均已采用该方法完成涵管的处理，效果不错。从本工程的实际应用来看，我们认为，主要有四项优点，一是施工进度快，非开挖技术施工天气影响不大，有利于工期控制，在工期短，实施任务重的重点县建设中显得尤为重要；二是施工安全有保障，非开挖施工对周围环境及坝肩影响最小，与隧洞爆破相比更安全；三是长效运行有保障，非开挖水平定向钻孔铺管，使得工程在建后管理更方便，使用年限更长久；四是该施工工艺对地质适应性强，特别是能在弱风化基岩中钻孔铺管，在全省水利工程施工中，具有普遍的意义，同时该工艺不影响老坝体安全，避免了坝体开挖后回填质量不达标影响安全的问题，能保证原坝体的安全，在质量终身制的现在，尤为重要。该工艺的运用，也达到了我们预期的目的。为解决山塘涵管改造困难打开了视野，提供了一种新的思路。
