非开挖技术在管道直饮水工程中的应用

'非开挖技术在管道直饮水工程中的应用摘要：管道直饮水使广州市市民的饮水发生质的飞跃。按照“两套管网，分质优质供水”的原则，管道的敷设是分质供水的重点和难点。市区的管网改造和建设，受限于旧管网、交通和环保的条件。非开挖技术的应用，为管道直饮水管网的建设发挥了巨大的作用。关键词：管道直饮水非开挖技术定向钻进PE管应用1、工程概况管道直饮水是以自来水或符合生活饮用水水源水质标准的水为原水，经深度净化后通过固定管道输送、供给用户直接饮用的纯净水，当前呈现出进一步扩大规模的发展趋势。广州南部供水工程的完成，南洲水厂的全面投产，广州市管道直饮水工程进入管网建设的高峰。吉祥路直饮水管道工程属于城市中心区管网工程，为包括省人民政府在内的用户供水，工程需要新建管道由南往北穿越东风路。原设计为明挖施工，管材为钢管内衬管，管道内径为300mm。2、施工方案的比较和优化工程位于东风中路、吉祥路口，东风路是广州市的东西方向的主干道。原设计为明挖穿越，为了降低对交通的影响，方案减少占用路面的时间，采用L路线(如下图)，长度110米。第6页共6页 经现场踏勘，由于受地下电力电缆、煤气管、雨污水管等公用管线的影响，且交通压力非常大，明挖施工困难，故采用非开挖的施工方法，采用牵引的方法，管材改为HDPE管。同时，为了发挥非开挖施工的优势，改为直线型路线（如下图），缩短距离26米。3、管材的选用原设计采用明挖施工，管材选用钢管内衬管，内径300mm，管道设计内压1.0Mpa。参考设计要求，考虑非开挖施工的需要，工程改选用PE管。就施工方法而言，PE管道特别适用于非开挖工程。其热熔焊接使管道具有一体化的连接方式，接头强度高；优良挠性使得PE管道走向容易依照施工轨迹的要求进行改变；良好的抗刮痕能力，使得管道不易损坏而漏水。采用导向钻进技术，管径可达600mm，管线长度一般可达300～400m，深度通常在10m以内。对PE80和PE100而言，双峰分子量分布的PE100管材，其综合性能要比PE80好，尤其是PE100的20℃、50年的蠕变抵抗能力提高，同时又保持了较好的耐环境应力开裂性能(ESCR)。同时，PE管材符合饮用水的要求。综合考虑设计要求和施工要求，工程选用了DN355，PE100级，内压1.0Mpa的PE管，如下表。工程选用的PE100级聚乙烯管材公称压力（MPa）公称外径（mm）内径（mm）壁厚（mm）第6页共6页 SDR产地1.03553032613.6深圳工程选用的PE管材4、导向孔轨迹的设计轨迹设计主要考虑设计平面位置、埋深的要求，地下公用管线的影响，钻杆和管材的弯曲半径等。经过细致的探测，查明了测区内的各类地下管线，管线纵横交错，主要有给水、排水、煤气、电力、电信等五种管线，最大管径为DN1200的供水管，最大埋深为3.5米。根据设计文件和地下管线探测结果，结合现场踏勘，导向孔轨迹设计参数如下：考虑钻杆和管材的弯曲半径，取R=50m；考虑其它地下管线的影响，取管道最深点为h=5m；由L=(h(2R-h))0.5式中L—造斜段长度；h—铺管深度；R—弯曲半径。计算得L=22m，入射角取26度。轨迹线见导向孔轨迹设计图。5、设备的选择及施工过程第6页共6页 按经验公式计算管道的回拖阻力。W=[2P(1+K)+P0]fL式中W—管的摩擦力（KN）；P—土对管的压力（KN/m）；K—主动土压力系数；P0—管的重量（KN/m）；f—管壁的摩擦系数；L—管道的长度（m）。W=[2×(0.355×0.17×1800)×(1+0.3)+0.25]×0.25×84=5936（KN）；工程选用威猛（Vermeer）D40-40型导向钻机，该钻机回拖力F=18144KN；安全系数K=18144/5936=3.1>2.0Vermeer钻机参数表型号扭矩(N×m)回拖力(KN)重量（T）外形（长×宽×高）D40-40541518144246.3×2.1×2.3VermeerD40-40钻机回拖头第6页共6页 导向到达回拖1回拖2回拖到达6、施工过程中的几个问题施工过程主要包括管线探测、轨迹设计、管材连接、导向钻进、扩孔护壁、回拖、试压等。6.1、管材的连接PE管道最主要的连接方式是熔接连接，包括电熔连接和热熔连接，其因材质相同，接头强度高于本体强度。本工程采用热熔连接的方式。加热板温度为210度，管端加热时间为10分钟，持压时间30分钟。施工时，由于环境温度比较低，平均温度5-8摄氏度，风力4-5级。PE管道的焊接必须由经过专门培训的焊工进行操作，才能确保合适工作参数下其强度要求。另外在大风的工作环境下，可能因冷却加热板，并导致不均匀温度分布，故可能会对熔接质量有致命的影响，当尘土污染加热板和管端也将会导致接头寿命大为减少。热熔设备削平端面加热（10分钟）持压（30分钟）连接好的接头第6页共6页 连接好的管道6.2、PE管与钢管的连接工程的前后端都需要与明挖施工埋设的内衬钢管连接。本工程采用钢塑法兰连接方式，PE管端与塑料法兰根之间采用热熔连接，钢管端与金属法兰连接，然后采用法兰片、螺栓即可完成PE管与钢管的连接。法兰根和法兰片法兰封板7、总结本工程由明挖施工改为非开挖方法施工，解决了开挖路面影响交通的问题，减少了与其他公用管线的冲突。改用PE管代替内衬钢管，既满足非开挖施工的要求，也满足管道直饮水供水压力和卫生的要求。实践证明，该工艺能够在直饮水工程中推广应用。参考文献：[1]《非开挖地下管线施工技术及其应用》地震出版社颜纯文等1999年[2]《非开挖铺设地下管线施工技术与实践》中国地质大学出版社叶建良等2000年第6页共6页'