融科花滿庭項(xiàng)目給水管非開挖穿越青鄭高速方案設(shè)計(jì)

1、<p>　　融科花滿庭項(xiàng)目給水管非開挖穿越青鄭高速方案設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化速度的加快，非開挖技術(shù)在市政給排水設(shè)施建設(shè)及改造項(xiàng)目中得到更多應(yīng)用。本文通過項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹了非開挖技術(shù)的類型及其應(yīng)用場(chǎng)合，著重?cái)⑹隽硕ㄏ蜚@拖拉管工藝的技術(shù)特點(diǎn)、施工流程、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及相關(guān)參數(shù)的選取；突顯了定向鉆拖拉管技術(shù)在市政給排水工程中復(fù)雜條件下，相對(duì)傳統(tǒng)的開挖敷設(shè)管道技術(shù)的優(yōu)勢(shì)性。 </p&g

2、t;<p>　　關(guān)鍵詞非開挖技術(shù) 市政工程 給排水 定向鉆拖拉管 二程式拖拉法 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU99文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1、概述 </b></p><p>　　融科置地房地產(chǎn)開發(fā)有限公司開發(fā)的融科花滿庭項(xiàng)目位于洪山區(qū)青菱湖東畔，緊鄰107國(guó)道，主要進(jìn)行商業(yè)和居住建設(shè)開發(fā)

3、，凈用地面積112859.62m2，建筑總面積191857m2。該項(xiàng)目給水按市規(guī)劃局規(guī)劃由107國(guó)道東側(cè)主管供水，采用管徑為DN300mmPE給水管。給水管在107國(guó)道鄭青向K2+530處，由107國(guó)道東側(cè)非機(jī)動(dòng)車道穿至國(guó)道西側(cè)，穿越高速公路段給水管水平投影長(zhǎng)度約為70m。應(yīng)相關(guān)部門要求，給水管道穿過國(guó)道時(shí)不得破壞現(xiàn)狀公路行車道，不得影響交通正常通行。常規(guī)的開挖溝槽敷設(shè)管道施工方法無法滿足上述要求，因此，本項(xiàng)目擬采用非開挖技術(shù)中的定向鉆

4、拖拉管法，根據(jù)場(chǎng)地條件具體采用水平定向鉆拖拉法和二程式拖拉法相結(jié)合的方式。省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院對(duì)本項(xiàng)目方案作出的安全技術(shù)評(píng)價(jià)結(jié)論：經(jīng)過安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)，該項(xiàng)目工程對(duì)高速公路的危害、有害因素的安全等級(jí)均為I級(jí)，即：風(fēng)險(xiǎn)水平可以接受；該項(xiàng)目給水管穿越高速公路的穿越方案、工藝及措施合理。 </p><p>　　2、施工工藝的確定 </p><p><b>　?。?）施工工藝 </b&

5、gt;</p><p>　　根據(jù)工程實(shí)際情況，本工程采用非開挖技術(shù)實(shí)施；非開挖技術(shù)包括頂管和定向鉆拖拉管。頂管適用于管徑大于d800mm的大口徑管道。擬建給水管道管徑為DN300mm，依據(jù)《埋地聚乙烯給水管技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，給水PE管在穿越公路、高速公路、鐵路時(shí)需設(shè)置鋼管或混凝土套管，本設(shè)計(jì)采用DN500mm鋼管套管。顯然，本項(xiàng)目不適合采用頂管；定向鉆拖拉管則適用于小口徑管道。 </p><p&

6、gt;　　定向鉆拖拉法包括水平定向鉆拖拉法與二程式拖拉法，其各自的特點(diǎn)如下： </p><p>　?、偎蕉ㄏ蜚@拖拉法：將定向鉆進(jìn)機(jī)設(shè)在地面上，在不開挖土槽的條件下，采用探測(cè)儀導(dǎo)向，控制鉆桿鉆進(jìn)方向，達(dá)到設(shè)計(jì)管道軸線要求，經(jīng)多級(jí)擴(kuò)孔，拖拉管道回拉就位，完成管道敷設(shè)。此技術(shù)適用于被拖拉管道兩端有足夠的造斜段距離，該方法不需要挖掘工作井，拖拉距離可達(dá)600～1000m，拖拉管的最大管徑可達(dá)DN1200。 </p

7、><p>　　②二程式拖拉法：將設(shè)備置于工作井中，采用經(jīng)緯儀導(dǎo)向，控制鉆桿鉆進(jìn)方向，從接收井位拖拉管道就位，完成管道敷設(shè)。此法管道兩端無造斜段，需要挖掘工作井和接收井，長(zhǎng)度通常小于80m，拖拉的最大管徑達(dá)到DN1000，更適用于對(duì)沉降、標(biāo)高要求高的場(chǎng)所。 </p><p>　　二程式拖拉法與水平定向鉆拖拉法相比施工難度大，對(duì)施工設(shè)備要求高，造價(jià)較高，且拖拉距離較短。因此，中小口徑管道的非開挖技

8、術(shù)在對(duì)管道沉降和標(biāo)高要求不高的情況下，以水平定向鉆拖拉法應(yīng)用為主。 </p><p>　　本工程在107國(guó)道西側(cè)較為空曠、平坦，無建筑物阻礙；而107國(guó)道東側(cè)紅線范圍之外為非本項(xiàng)目用地，擬建管道進(jìn)出土端點(diǎn)被限制在綠化隔離帶至人行道之間的范圍之內(nèi)（綠化隔離帶寬3.0m，非機(jī)動(dòng)車道寬4.0m，人行道寬3.0m），理論可用長(zhǎng)度為10m，偏小。鑒于以上用地現(xiàn)狀，結(jié)合定向鉆拖拉管的類型和特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)推薦采用水平定向鉆拖拉法

9、與二程式拖拉法相結(jié)合的方式，即：在107國(guó)道西側(cè)采用水平定向鉆拖拉法，道路紅線西側(cè)有足夠的距離來完成造斜曲線段，定向鉆進(jìn)機(jī)設(shè)在地面上可省去工作井；在107國(guó)道東側(cè)采用二程式拖拉法，在非機(jī)動(dòng)車道和人行道上設(shè)置接收井來取代造斜曲線段，在接收井內(nèi)分節(jié)下管、焊接，可大大縮短實(shí)施距離。 </p><p><b>　?。?）工藝流程 </b></p><p>　　定向鉆拖拉鋪管施

10、工工藝流程： </p><p>　　控制井施工→管道軸線測(cè)量放樣→鉆機(jī)定位、控制測(cè)量?jī)x安裝→試鉆（泥漿制備）→導(dǎo)向孔鉆進(jìn)→回拉管材&#8596;管材焊接連接（管材分節(jié)下井）→管道貫通→注漿填充→現(xiàn)場(chǎng)清理→撤場(chǎng)。 </p><p><b>　　3、方案設(shè)計(jì) </b></p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) </b>

11、;</p><p>　　結(jié)合本工程地質(zhì)勘探報(bào)告，確定管道及構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如下： </p><p>　　設(shè)計(jì)使用年限：50年； </p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)：二級(jí)； </p><p>　　地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)：乙級(jí)； </p><p>　　抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)：抗震設(shè)防類別為丙類；地震作用為7度。 </p>

12、<p><b>　?。?）管材要求 </b></p><p>　　定向鉆鋪設(shè)用鋼管： </p><p>　　定向鉆鋪設(shè)用鋼管應(yīng)具有足夠強(qiáng)度、韌性、良好的焊接性能和抗腐蝕能力；采用泥漿擴(kuò)孔回拉的鋼管，其壁厚應(yīng)根據(jù)埋深、拖拉長(zhǎng)度和土層條件等確定，DN500mm焊接鋼管最小壁厚宜在10~12mm，本設(shè)計(jì)取壁厚為10mm，采用焊接連接。 </p>

13、<p>　　定向鉆鋪設(shè)用給水PE管： </p><p>　　定向鉆鋪設(shè)用給水管宜采用HDPE聚乙烯平壁管，管材符合以下使用要求： </p><p>　?、倏箟耗芰?qiáng)，能承受較大拉力、彎曲應(yīng)力和壓力。 </p><p>　　②具有很好的柔韌性，能較好的適應(yīng)沉降，從而提高管道的抗震能力。 </p><p>　?、墼跔恳^程中減少與孔壁的

14、摩擦力，提高施工效率和節(jié)約成本。 </p><p>　　④使用壽命可達(dá)到50年以上。 </p><p>　　HDPE管應(yīng)具有的物理學(xué)性能應(yīng)滿足《埋地聚乙烯給水管技術(shù)規(guī)程》要求。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)采用PE100材料HDPE平壁管，SDR=13.6，公稱壓力為1.25MPa，熱熔焊接連接。 </p><p>　?。?）導(dǎo)向孔軌跡設(shè)計(jì)

15、</p><p>　　本設(shè)計(jì)DN300mmPE給水管道穿越高速公路，需加設(shè)鋼套管。鋼套管先定向鉆拖拉到位后，再?gòu)匿撎坠苤写├璓E給水管，因此，定向鉆鋪設(shè)鋼管成為本工程設(shè)計(jì)的限制因素，則導(dǎo)向孔軌跡設(shè)計(jì)實(shí)為鋼套管的導(dǎo)向孔軌跡設(shè)計(jì)。導(dǎo)向孔軌跡設(shè)計(jì)草圖如下： </p><p>　　圖1 導(dǎo)向孔軌跡設(shè)計(jì)草圖 </p><p>　　入土角α1和曲線段的計(jì)算公式： </p&

16、gt;<p>　　曲線段水平長(zhǎng)度Ｌ1＝ </p><p>　　入土角α1＝2arctg </p><p>　　式中，h--軌跡（鋪管）深度（ｍ），根據(jù)路面層結(jié)構(gòu)厚度及地下綜合管線埋設(shè)深度情況，本設(shè)計(jì)取h=4m； </p><p>　　R1―第一曲線段曲率半徑，鋼管允許最小曲率半徑可按經(jīng)驗(yàn)公式1200D計(jì)算， </p><p>　

17、　即R1＝1200&#9747;0.5m=600m； </p><p>　　則曲線段水平長(zhǎng)度Ｌ1＝69.16m；入土角α1=6.6°。 </p><p>　　由于場(chǎng)地的限制，接收井設(shè)置在綠化隔離帶和人行道間的非機(jī)動(dòng)車道內(nèi)。再根據(jù)107國(guó)道的實(shí)際寬度，可確定導(dǎo)向軌跡直線段長(zhǎng)度為L(zhǎng)2=6.0m。 </p><p>　　則定向鉆鋪設(shè)鋼套管的水平投影長(zhǎng)度L

18、=L1+L2=69.16m+6m=75.16m。 </p><p>　　圖2 定向鉆拖拉管斷面圖 </p><p><b>　?。?）接收井設(shè)計(jì) </b></p><p>　　定向鉆鋪管應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地條件、管線類型、管徑、材質(zhì)、埋深、地質(zhì)條件、既有地下管線情況及定向鉆設(shè)計(jì)施工的設(shè)計(jì)參數(shù)確定工作井的形狀、大小和深度。 </p><

19、p>　　接收井設(shè)置的場(chǎng)地條件有限，只能設(shè)置在107國(guó)道東側(cè)綠化隔離帶（3m）到人行道（3m）之間的區(qū)域內(nèi)，綜合考慮管材性質(zhì)、單節(jié)管材長(zhǎng)度及施工時(shí)對(duì)高速公路的影響，本設(shè)計(jì)取接收井長(zhǎng)度為6.0m，寬度為2.0m，即工作井的平面尺寸為6.0m×2.0m。 </p><p>　　工作井為地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，深度約4.95m。工作井結(jié)構(gòu)具體由水工結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)確定。 </p><p>

20、;　?。?）回拉力確定及機(jī)具選擇 </p><p>　　本次設(shè)計(jì)給水管套管回拖力，按照一次定向鉆全長(zhǎng)75.16m的穿越進(jìn)行鉆機(jī)回拖力核算： </p><p>　　其中： F-計(jì)算回拖力t； </p><p>　　L－穿越長(zhǎng)度，75.16m， </p><p>　　D－管道外徑，0.53m； </p><p>　?。摴?/p>

21、外徑，0.53m； </p><p>　?。摴軆?nèi)徑；0.51m； </p><p>　?。摴鼙诤?，0.01m； </p><p>　?。摴苋葜?，7.85×104 N； </p><p>　?。酀{重度，取11kN/m3； </p><p>　　f－摩擦系數(shù)，一般在0.1～0.3之間，粘土取0.25； &

22、lt;/p><p>　　k－粘滯系數(shù)，一般在0.01～0.03之間，取0.02。 </p><p>　　經(jīng)計(jì)算：回拖力F=23.95t，乘上2倍的安全系數(shù)后回拖力為47.89t＜100t，小型定向鉆機(jī)可滿足本次工況下的穿越要求。但在城市定向鉆拖拉施工中一般使用中型鉆機(jī)。因此本次穿越中，采用回拖力為100噸的HK100鉆機(jī)。 </p><p><b>　　4.結(jié)

23、語(yǔ) </b></p><p>　　本項(xiàng)目已于今年2月順利完成施工，從施工的全過程到目前給水管道使用情況來看，達(dá)到了工程預(yù)計(jì)目標(biāo)。 </p><p>　　定向鉆拖拉管技術(shù)在天然氣、自來水、電力電信等市政管線工程中得到廣泛應(yīng)用，近來由于在施工精度上的改善，如二程式拖拉法也被推廣應(yīng)用于市政污水管和其它重力管線的敷設(shè)。定向鉆拖拉管技術(shù)對(duì)環(huán)境影響小、不會(huì)阻斷交通、工期短、在復(fù)雜條件下比其

24、它施工方法費(fèi)用更省；該技術(shù)的優(yōu)越性決定了定向鉆拖拉管技術(shù)將會(huì)是小口徑市政給排水管道敷設(shè)的明日之星，將會(huì)被廣泛應(yīng)用于日益加快的城鎮(zhèn)化市政基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和改造之中。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　1季榮生.新編非開挖工程實(shí)用技術(shù)大全.北京：清華同方光盤電子出版社，2005 </p><p>　　2 DB11/

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26、GB50013-2006室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范 </p><p>　　6 DZ-T-0054-1993定向鉆進(jìn)技術(shù)規(guī)范 </p><p>　　7 CJJ101-2004埋地聚乙烯給水管技術(shù)規(guī)程 </p><p>　　8 GB50268-2008給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 </p><p>　　9 CECS：246-2008給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)