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目前全国范围内采用水平定向钻进用于排水管道施工的极少,这种工艺大部分用于非重力流的管道铺设,比如用于电力管线铺设、弱电管道铺设、压力管道铺设等等。再加上北方地区地质条件差、特别是地下水位高、土质多为砂土因素影响,更增加了施工难度,种种不确定因素更影响了施工的可行性。水平定向钻进在应用于城市排水管道的不足主要体现在如下几个方面:
1、理论研究落后;
水平定向钻进虽然在国内外进行了大量的研究,得出了许多理论公式,经验公式,但这种工艺大部分用于非重力流的管道铺设,对于重力管道的铺设理论研究还处于萌芽阶段。对于回托力和土质情况、回托距离、管道沿线受力分析等相关联系还不能准确的计算。
2、因为排水管道为直线管道,施工中造斜段的产生对工程产生极大影响,所以施工单位应该进行有意义的改进,缩小钻机尺寸,钻机放置于工作井内,在工作井内完成导向、扩孔回托等施工。所以施工根据施工地点和要求的不同,钻机尺寸应该更加灵活。
3、用于市政的排水管材没有专门适合水平定向钻进这种工艺使用的管材,目前暂用给水用的高密度聚乙烯(HDPE)管材代替。对于这种管材有以下几个方面需要研究,第一、管材生产厂家因为生产的是给水管材,所以没有适用于排水管道要求的数据,例如管材的环刚度、抗拉变形数据等等,管材生产厂家目前不能给出。第二、管道接口采用热熔连接,不可避免的在连接部位内侧产生大约1厘米的环形融合物,融合物的产生对流水性能、管道清通都产生了极大地影响。
4、明开挖工作坑部分因为拉管时泥浆泻入工作坑,造成后期回填时管道基础承载力不能满足施工规范要求,基础处理时又不能采用钢筋混凝土管基础的处理方法,只能采用双壁波纹管及相关塑料管材参考使用。
5、与管道连接的排水检查井如何控制下沉也是研究的重点,检查井的下沉势必会对管材造成影响,不是使管材变形,就是使管材管内底高程发生变化。极大地影响了管材的使用。
6、行业规范化不够。目前没有针对水平定向钻进用于排水管道的设计规范、施工规范及验收规范。专业人员缺乏,现有高校也无相关专业。施工从业人员大多只有从事非重力流管道的施工经验,对重力流管道知之甚少,缺少专业训练,。此外,由于人才缺乏,企业研发能力低下,发展后劲乏力,今后仍需加强人才培养和行业管理与协调,努力推广先进技术,提高施工水平和改进施工工业。
作为铺设地下管道的一项施工方法,水平定向钻进已经积累了很多施工经验,但在施工重力流管道时,还没有什么经验。本文以廊坊市雨污分流改造一期工程为依托展开研究,其中主要以廊坊市和平路污水主管道及过路管作为计算基础,从施工和设计两个方面所出现的问题进行深入探讨、分析,并提出相应的解决办法。所取得的研究成果如下:
1、对水平定向钻进施工后污水管道的性状采用水力学方法计算以此来论证水平定向钻进在应用于城市污水管道工程方面的可行性,经论证分析该工艺应用于城市污水管道施工是可行的。
2、对目前所使用的PE柔性管,在采用水平定向钻进坑内始钻式工艺铺管过程中的力学性状进行了分析,分析过程中结合了《给排水管道施工验收规范97版》中的力学公式,对该公式在应用于柔性圆形管道时的不足进行了分析探讨,经进一步推导得出了坑内始钻式柔性管道回托力的计算公式。
3、探讨适合于城市小空间的拉管钻机,建议采用坑内始钻式小型钻机施工;就该钻机的关键工序进行了分析;总结了廊坊市和平路在砂土层施工时出现的塌孔现象时采取的应对措施,为今后的工程实践提供新的技术和经验。
4、对于复杂地质条件下水平定向钻进施工时,泥浆在环空流动状态变化、流变性能、排量与扩孔速度、稳定孔壁与润滑减阻的作用进行了深入分析,并结合现场试验提出了相应的建议,为相应地质条件下泥浆的配比进行了经验总结。