摘 要 ：定向钻施 工污 水管 道 ，因其施工的快捷性 ，越来越得到业 界的认 可，随 着市政污 水管网的建设 ，

定向钻施工污水管道越来越普及，但严格的标高控制要求对定向钻来说，其施工难度远大于开挖直埋。标高

控 制是衡量 工程验收 是否 合格的一项重要指标 ，以松滋市松宝路排污管道 工程 为例 ，结 合工程 中的存 在的 问

题 ，分析影响管道标高的因素，并通过措施的实施，摸索出一些有效的控制管道标高的方法，为以后类似 一I

程实施有借鉴的意义 。

关键 词 ：定向钻 、排水管道 、标高控制

l工程实例

1．1工程概况

松滋市城东污水处理厂管网配套工程松宝路排

水排污管道 工程，建设地点位于松滋市新江 口城东

工业园 ，北起永兴北路，南至城东污水处理厂，本

次施工有四条污水管线 (即 A线 、B线、C线、D线)，

A线工程为主污水干线 ，其它三条管线均为永兴路

上配套的污水管线 ，管道全长 5708m，原设计是开

挖直埋施工，因场地土质较软 ，开挖铺管存在困难 ，

变更为非开挖方法铺设施工。

1．2工程地质及水文地质条件

从地貌上看，工程区域属于松滋河一级阶地 ，

污水管道埋 设的深度在 4．Om ～ 5．Om 之 间，勘察

资料 显示该层位主要是淤泥质粉质黏土 ，土质较软 ，

含水率高，呈流塑 ，具有较高的压缩性 ，较低的地

基 承 载 力 ，现场 淤 泥 质粉 土 如 图 l所示 。软 弱 的 土

层中 ，孔洞不易成型，铺管轴线不易控制。

1．3工程实施情况

与开挖直埋法相比，定向钻施工是一次成型，

管道回拖就位以后就不易调整标高 ，在导 向、扩孔 、

回拖的这些环节 ，0．3％的坡度控制是相当严峻的。

污水管属于重 力管道 ，在一定的坡度下，污水在 自

身重 力作用下才能顺畅流出 ，所以对标高坡度有明

确严格的要求。

图 1淤泥质粉 质粘土

鉴于工程的特殊性，首先选取 W04抖 ～w06#

段 作 为 试 验 段， 复 测 结 果 显 示 标 高 误 差

在 16cm ～ 一46cm 之间 ，从数据看出，离管道入

口处约 20m 误差值最大， 管道出现 了拐点。

为了进一步验证数据测量的准确性 ，对管道进

行充水检查 ，根据充水情况 ，离人 口处不远 ，水即

把管道的顶部淹没，这说明管道在顶部淹没处出现

了下沉，此处测的数据下沉也是最大的。

第 4期 李彦 李水明 马晨翔 ：定向钻在软土中铺设排水管道标高控制方法分析 21

2原因分析

针对标高控制误差大的问题 ，通过分析有以下

几点因素 ：

(1)地层是影响标高控制的主要因素 ，管道穿

越地层是淤泥质的粘土层，含水量高，具有较高的

压缩性 ，较低的地基承载 力，流 刀式扩孔钻头具有

较大的 自重，扩孔钻头在其 自身的作用力下，由于

土层的承载力较低，边扩孔边不断往下掉落 ，孔洞

的轴线就会逐渐向下偏移 ，最终成型的孔底轴线就

偏离 了设计 ，扩孔钻头下沉如下图 2所示 ：

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图 2扩孑L钻头下沉示意图

(2)导孔轨迹的设计不合理 ，针对偏软的地层，

在扩孔过程 中，钻头不断的下沉 ，预定的轨迹就偏

离了轴线。如果预设导孔标高值 ，就可以适当的减

少与设计轴线的偏差值 。 造斜段钻杆的角度变化

值快 ，导致造斜 段的 曲率半径过小 ，在造斜段与水

平段过渡处，由于钻杆的弯 曲而产生的弯 曲应力促

使孔洞有继续 向下开孔的趋势 ，由于土质本身较软 ，

就 易于开孔，过 了一段距离之后 ，弯曲应力作用效

果逐渐减弱 ，孔洞轨迹恢复水平走向。

(3)缺少孔底的动态跟踪监测工作，以往的铺

管施工往往是管道 回拖就位之后再去复测 ，这时的

复测对造成的误差已经没有挽回的余地 ，而如果在

施工过程 中增加跟踪复测工作，就可以随时知晓孔

内标高的状态 ，再通过控制扭矩 、拉力、钻速等这

些参数进行适 当的调整、纠正，就可以适当的避免

较 大误 差 的 出现 。

经过 以上 的分析确认 ，引起管道标高误差偏大

的主要原因为 ：导孔轨迹不合理 ；扩孔钻具 自重较

大 ，钻头 向下沉 ；监测不到位 ，测量跟踪不及时。

3消减标高误差的方法

首先 ，需要从设计上对导孔轨迹进行优化 ：

(1)造斜段优化 ：加大造斜段曲率半径 ，具体

施工时每根钻杆的角度变化值控制在 3％以内，可

以使造斜段的曲线轨迹变的缓和一些。造斜段过渡

到直线段 ，管道两端设置 10m水平段。如图所示 ：

(2) 预 设 导 孔 标 高 修 正 值 ：根 据 前 期 试

验 段 的 实 施效 果 ，管 位 与设 计 相 比 整体 降低 了

l6～46cm，在导孔轨迹设计时预设导孔标高修正

值 ，如图 4所示 ，并依此绘制导孔标高设计表 ，导

孔施工时严格按 照设计表执行 。

．

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一 ～

I原设计轴线 j

图 4 轨迹优 化示意图

(3)导 向控制施工要点 ：首先 ，为了严格控制

误差值 ，在导孔施工之前 ，对仪器进行严格校准 ，

校准应选择在空旷、无磁场干扰的场地进行 ，把仪

器引起的误差控制在 5cm之 内，并且在数据 测算

时 ，把仪器的误差值考虑在内。其次 ，导 向孔施工

时宜保持上倾 角旋转钻进 ，如发现深度偏浅 ，可采

取单根钻杆反复多次旋转即可达到期望的深度。特

别强调导孔施工时严格按照设计执行 ，并做好导孔

原始记录 ，现场注明标记 ，以便后期管道复测时能

够一一对应。

其次，要改 良扩孔钻头 ，以减缓钻头下沉的趋

势 。定做 DN500浮力筒 ，接在 扩孔钻头的后面 ，

其焊接制作是在一个钻杆上焊接一钢制圆筒 ，圆桶

两段封堵起来 ，以防止泥浆进入，扶正器如 图5所示。

单一的切削式扩孔钻头就改良成与桶式钻头的集合

体 ，即受浮力作用向上 ，又能切 削土体，该浮力筒

22 非开挖技术 ChinaTrenchlessTechnology 2018年 8月

又称为扶正器。

在扩孔时 ，钻头主要承受钻机的扭矩和本身的

重力作用，由于地层较软 ，在重力的作用下 ，不断

的下沉。 通过扶正器来减小钻头的下沉量，扶正

器作用有三点：扶正器受到孔内的泥浆向上的浮力，

起到阻止钻头下沉的作用；圆桶式扶正器增大 了与

孔壁的接触面积 ，所受到的摩阻力增加，对扩孔钻

头起到回拉的作用，同样防止往下掉落；在钻头通

过后 ，孔洞将产生一定程度的缩孔，扶正器可以挤

压周边的泥渣，使其孔壁成型。

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图 5 扶正器原理示意图

最后 ，应当加强孔底跟踪复测工作 ，及时掌握

孔内高程动态。扶正器后接导向钻头，导向钻头起

到定位的功能 ，在扩孔的同时 ，以便技术人 员跟踪

复测孔底高程 ，钻具之间的连接如 图 6所示 ：

图6 钻具连接示意图

导 向钻头与扶正器之 间有 3根钻杆的距离 ，以

保证导 向钻头是贴在孔底的，从而保证数据复测 的

准 确性 。

在每次扩孔时 ，扩孔器后接导 向钻头 ，在扩孔

的同时 ，项 目技术人员跟踪复测孔底高程，并做好

复测记录 ，与前期记录导孔数据及时的分析比较 ，

摸清孔内的状况，及时清楚孔底误差的大小。

通过 这些措 施的实施 ，C11～ C05段管 道就

位之后 ，对管道标高沿线复测，复测结果显示 ，误

差控制在 5cm ～ 24cm之 间，与试验段相 比，误差

值明显减小，实施效果明显。

通过该工程的实施 ，分析与总结，针对这种软

土层中的管道铺设工程提出几点建议 ：

(1)重视导孔轨迹的设计 ，优化导孔轨迹 ，预

设导孔标高修正值 ；

(2)建议选用挤压型、 自重小的桶式扩孔器；

(3)孔底的动态跟踪复测很有必要 ；

(4)加强各工序之间的衔接 ，尽量缩短扩孔与

拖管之间的时间间隔。

参考文献 ：

[1】 水 平 定 向钻 法 管 道 穿 越 工 程 技 术 规 程

(CECS382：2014)[S】．中 国 地 质 大 学 (武

汉 ) ，2014．

【2】 给 水 排 水 管 道 工 程 施 工 及 验 收 规 范

GB50268—2008[S】．中华 人 民共 和 国建 设 部 ，

2008．

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我国首批盾构 “驾照’’发放 盾构机操作工持证上岗

7月 25日，记者从中铁装备集团有限公司获悉，由该企业承建的机械行业职业技能鉴定工程机械 (掘

进设备)郑州站培养、鉴定的第一期学员 日前顺利结业 ，成功获得首批盾构机操作工资格认证证书，即

盾构机 “驾照”。据悉 ，此 “驾照”分为初级 (五级)、中级 (四级 )、高级 (三级 )以及技师 (二级)

与高级技师 (一级 )共五个级别，由机械工业职业技能鉴定指导中心颁发，是 目前我国唯一对盾构机操

作工的权威认证。机械工业职业技能鉴定指导 中心是经 国家人力资源和社会保障部批准授权，负责组织

实施机械行业特有工种职业技能鉴定工作的机构。今年 4月，中铁工程装备集 团成功获批工程机械行业

职业技能鉴定站 ，成为国内首家被授予隧道掘进设备操作人员及维修人员职业技能鉴定和职业能力认定

资质的鉴定站 。

来源 ：河南政府网