非开挖技术在管道直饮水工程中的应用.doc

1 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 2 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。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 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 。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; 4 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 的 PE 管,如下表。工程选用的 PE100 级聚乙烯管材公称压力( MPa ) 5 公称外径( mm ) 内径( mm ) 壁厚( mm ) SDR 产地 355 6 303 26 深圳工程选用的 PE 管材 7 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 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 ; 8 由 L=(h(2R-h)) 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按经验公式计算管道的回拖阻力。 W=[2P(1+K)+P0]f L 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)。 9 W=[2 × ( × × 1800) × (1+)+] × × 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= Vermeer 钻机参数表型号扭矩(N× m) 回拖力(KN) 10 重量( T) 外形(长×宽× 高) D40-40 5415 18144 24 × ×