时间：2013-11-29 分类：电力
摘要：非开挖技术在国外已广泛使用，在国内也逐渐普及。不开挖地面，就能穿越公路、铁路、河流，甚至能在建筑物底下穿过，是一种能安全有效地进行环境保护的施工。为了达到最小破坏和最大保护环境的目的，采用非开挖技术施工势在必行。
关键词：非开挖技术 电力 导向钻进 施工
1 非开挖设备主要由以下几部分组成。
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导航系统：用于在钻进过程中对钻头进行定位，以确定钻头的倾斜角度和钻进方向。由发射器、接收器、控制台、摇控显示器、电源等组成。包含有软件系统的导航部分，不仅能绘制施工图，还能对工程进行评价、分析、实时记录设备运行数据、打印施工资料等。目前雷达导航的非开挖高端技术在国内已有采用，计算机导航技术已被普遍使用。
主机由发动机、液压系统、机载泥浆泵、动力钳、钻桿及其装卸系统等执行机构组成。它用于提供钻进、回旋的动力以及对钻进的控制。目前，国产的非开挖机在钻头100r/min的转速下，扭矩已达15~20kNm。
钻具由钻头、回扩钻头、钻杆等组成。不同的施工需要和不同的地质要选用不同的钻头。非开挖工程使用的钻杆与地质勘探的钻杆有所区别，有很大的弹性、韧性和抗扭强度、耐磨损。钻具在航道钻通以后，还要对通道回扩和牵引管线，使电缆便于穿过。
泥浆搅拌系统可增加钻头的润滑作用，降低钻进阻力和钻头的工作温度，提高管壁的强度等。泥浆还减小钻头磨损、软化地层、易于钻进以及利用泥浆的的流动性和粘结力使钻孔产生的岩粒、砂粒处于悬浮状态，以利于护壁和清孔，由泥浆罐和高压输送泵及高压连接管构成。该技术可用来铺设直径40mm至2500mm的各种地下管线，距离可达十几m至几km。直径2.5m的非开挖管线足足胜过常规的电缆隧道，在老城城网升压改造工程中得到充分利用。该项技术与传统的"挖槽埋管法"相比，具有不破坏环境、不影响交通、施工精度高、施工安全性好、周期性短、成本低、社会经济效益显著等优点。
2 非开挖技术的特点
与其它技术相比，非开挖技术起步较晚。但是值得注意的是在最近20多年中，非开挖技术无论在理论上，还是在施工工艺方面，都有了突飞猛进的发展。非开挖技术是极为重要的一种都市铺设管道的施工手段，采用非开挖技术铺设管道具有若干得天独厚的优势。
非开挖技术在国外已广泛使用，在国内也逐渐普及。不开挖地面，就能穿越公路、铁路、河流，甚至能在建筑物底下穿过，是一种能安全有效地进行环境保护的施工方法。
非开挖技术不开挖地面，故而被铺设管道的上部土层未经扰动，管道的管节端不易产生段差变形，其管道寿命亦大于开挖法埋管。
采用房下非开挖技术能节约一大笔征地拆迁费用，减少动迁用房，缩短管线长度，有很大经济效益。
3下面就详细介绍一下导向钻进铺管法的施工工艺。
首先，对所铺设管线的位置地形进行测量，设计出钻孔的最佳曲线，开挖工作坑和接受坑。
其次，进行导向钻的施工。先用放置在地表的导向钻机，根据预先设计的铺管线路钻一个远小于预铺管道口径的导向孔，然后回拖回扩头，将孔径扩大到超过预铺管道口径的1.2-1.5倍，随后将管线拉入，实现非开挖铺设新管。导向钻铺管施工由3个阶段组成，即钻导向孔、回拖扩孔和回拖管材。
3.1钻导向孔
施工准备：将导向钻头安装连接，检查探头发射的各个参数是否正常，探头电池容量是否足够。
开孔：为保证入射角的准确和稳定，开孔时须保持连续钻进至少2.5m，同时宜采用低钻速、小泵量、慢进尺。
造斜钻进：调整钻头工具面向角至需要角度，钻机顶进形成造斜段，导航仪跟踪监控钻头仰角的变化，根据不同的土层，顶进结合钻进，勿使仰角的变化超过钻杆的最小曲率半径。
保直钻进：钻机匀速回转钻进，给进速度尽量快，使导向孔直线段更平直。
用导向钻头从预定的入土点以一定的倾角准确地按规定管线走向钻进。导向钻头为前端带喷射口的斜面非对称式钻头，内部放置有定位信号发射仪，钻头前端喷射出高压泥浆的射流作用与钻头的切削作用共同在地下形成孔壁，泥浆还起到润滑和降温作用，并使孔壁迅速固定成型。在地面上用接收机可以探测到钻头在地下的经纬坐标、深度、倾斜率、斜面方向等参数，通常每钻进一根钻杆定位一次。钻杆长度随机型而变，机型越大，钻杆越长。钻机操作人员根据测出的参数，判断钻孔位置与设计轨迹的偏差，随时进行调整，确保钻孔沿设计轨迹前进。当回转和给进同时进行时，钻孔呈直线延伸，而只给进不回转时，受斜面反力作用，钻孔朝钻头斜面的方向偏转。钻杆不断补接，直到钻头达到接收井或从目标位置钻出地面。
3.2回拉扩孔
孔径设计：根据敷设管道的直径和根数需要成孔的最小直径，既不能过大，也不可过小，成孔直径过大，敷设管道周围土层坍塌易造成路面下陷，成孔直径过小，会使拉管阻力增大，引起脱管或管道变形。#p#分页标题#e#
分级扩孔：各级扩孔分别为一级φ200mm、二级φ250mm、三级φ300mm、四级φ400mm、五级φ500mm等。根据设计的成孔直径，由小到大分级扩孔，直至扩到工艺要求的孔径。
孔壁加固：扩孔的同时通过扩孔钻头向孔中注入泥浆，泥浆的浓度根据不同的土层条件来配制。泥浆渗透到孔壁中，通过扩孔钻头的挤压和磨擦，起到对孔壁的维护和稳定作用。
回拉敷管：拉管过程中的回拉力要克服管道与孔壁摩擦力，成孔的质量与导向孔的曲线形状以及扩孔工艺有着密切关系，正常情况下敷设PVC或PE管的回拉力不应超过5kN，拉力过大会造成管材断裂或变形。
3.3回拖扩孔
导向孔完成后，在接收井中或目标位置将导向钻头更换为直径大于已有管孔的锥形回扩头。这种钻头表面有呈螺旋状排列的高硬度碳化钨金属，使之在回拉钻杆的作用下将孔扩大，钻头圆周上分布的小孔可喷射出高压泥浆，其作用与钻导向孔过程相似。在回程扩孔时，泥浆泵会向孔壁提供足够的钻进泥浆液，在松动的孔壁表面迅速形成一层护壁泥浆层，回抽时要在回扩头后侧不断补接钻杆。回扩头到达钻机后，在接收井接上新回扩头再次回扩。扩程可反复多次，使管孔直径逐次扩大，直到管孔达到设计要求。
3.4回拖管材
扩孔结束后，应用清孔器进行清孔。清孔时要注意泥浆比重，保证泥浆质量。当清孔达到铺管要求后，进行回拖前的准备工作，复查管材的质量及搬运过程中是否损伤，管材焊（连）接是否符合规定，检验完毕后方可铺设。回拖管材时，产品管材在扩好孔的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑，这样既减少了回拖阻力，又保护了管材在回拖时防腐层的磨损。此时，操作人员要注意控制好钻机的拉力和速度，确保所铺设管材不受损害。最后，在完成牵引管施工后，才开始砌筑检查井。
4下面举个工程实例来说明一下非开挖技术在电力工程施工中的具体应用。
例：某新建110KV工程的设计，其中有一段需要横穿某道路。而该道路属于市区主要干道，车辆川流不息，地下管线纵横交错，道路两侧还有绿化乔木。众所周知，管线横穿道路采用常规方法施工，公路的一半基槽需采用大开挖的方式，待管线铺设完毕回填后，再施工另一半管线。该施工方法虽然简单，但对交通运行及市区环境都不可避免产生了一定的影响：施工时容易引起噪音，粉尘，震动和废气；妨碍交通（堵塞，中断或改线）；破坏环境（绿化带，公园和花园）；影响市民生活和商店的营业；安全性差；综合施工成本高。而这些不足正好是非开挖技术的优势所在。因此该工程采用导向钻进铺管技术，以非开挖方式进行电力管道穿越。该工程开挖4M*2M*1M的工作坑和接受坑，扩孔直径达φ500MM，采用φ160×4根PE管穿越，穿越长度约为46米，最大穿越深度为自然地面以下3m；钻机入土点位于湖滨南路北侧，出土点位于湖滨南路南侧；入土角度为10°，出土角度6°。该工程具有不污染环境，不影响交通，施工周期短等优点。
5.总结
我们认为，为了从根本上改变梅州市的管网乱挖现象，从政策法规方面予以规范是完全必要的；另外一面从切实做到保护环境入手，加大推广非开挖施工技术力度势在必行。
参考文献
【1】刘军;非开挖水平定向钻进铺管施工技术及工程应用研究[D]；西安建筑科技大学；2004年
【2】王新涛；非开挖技术在电力工程中的应用[J]；中国新技术新产品；2010年06期
