非开挖铺管机|地下管道穿越工程

　　非开挖技术在地下管线施工领域的迅 由于我省各地的管网资料完整程度不同．像广速崛起【¨，它与开挖作业相比，具有明显的优点，是不 州、深圳做了管线普查，但大部分未做普查；即使做过破坏地貌状态和保护环境的*理想的施工方法。而水普查，普查后的新管未必反映到成果图上。总之，在工平定向钻（下称ＨＤＤ）作为非开挖铺设管线的主要方 程现场中有很多不确定因素，容易造成误判。 

　　管线的法，发展更快。

　　使用ＨＤＤ钻机进行管线穿越施工，一般 前期完整探测．是设计合理导向轨迹和减少对设施破分为二个阶段：一是按照设计曲线尽钻导向孔；二是 坏的风险。将导向孔进行扩孔。并将产品管线回拖到导向孔中． 涉及的管线种类多：给水、燃气（ＬＮＧ天然气／煤气完成管线穿越工作。 等）、热力、排水等管道，电力电缆、网通、移动、联通、铁 由于城市地下已有的管线纵横交错．这些管线 通、有线电视、军用等电信电缆，还有各类工业管道成重、乱、密，形成人为的地下障碍。无疑会给ＨＤＤ施 品油、航空煤油等。其中，重要的是给水和燃气管道，工带来困难和风险，时有钻穿煤气、给水、电信、电 由于它们采用直埋方式铺设、明显管线点少且一般不力管线而影响交通和造成经济损失的情况发生．因 在地面设置标志，容易造成漏测。此必须在非开挖施工前进行地下管线探测１２】。

　　本文 １．１ 管线探测的技术要求从施工前现有地下管线探测、施工中对导向钻的跟 场地探测的主要任务是精确查明地下管线空踪和导航探测、铺设管线前后的探测、管线施工资 间分布并确定合理的桩位。探测内容包括：场地内料的归档等方面．探讨了减少ＨＤＤ施工风险的探测 管线的走向、平面位置、埋深、管线间的相对关系技术。 （水平间距、垂向间距）和主要管线信息（管线种类、 规格）。场地探测一般要求必须保证探测完整性，不１ ＨＤＤ工程前期的管线探测 能漏测管线。 目前在国内大部分非开挖铺管的前期管线调查． 

　　１．２管线探测的方法及仪器主要有：工程甲方提供的资料、到现场掀井盖、有标志 

　　（１）探测方法：鉴于场地探测的*要求，主要的管线单位咨询调查、询问附近居民、相关管线的铺 用电磁法探测金属管线．作为补充手段用探地雷达探设常识。 测非金属管线。 张汉春：非开挖水平定向钻施工管线的探测技术 １３５ 

　　（２）金属管线探测仪：国内使用的地下管线金 追踪，初步查明管线走向、平面位置和深度。对探测区属管线探测仪器．霸州市铭日管道穿越工程有限公司主要有英国Ｒａｄｉｏｄｅｔｅｃｔｉｏｎ公司的 域的管线进行仔细的追踪．并尽可能追踪至另一已知ＲＤ一４００系列（ＰＸＬ，ＰＤＬ，４０００型）；美国Ｍｅｔｒｅｔｅｃｈ公 点予以*终确认。司的９８００ＸＴ型．美国Ｄｉｔｃｈ Ｗｉｔｃｈ公司的Ｓｕｂｓｉｔｅ系列 ｃ）扫描施工现场。隐藏的管线，由于没有可见点，（７０，７５，９５０型）；美国ＲＩＤＧＩＤ公司的ＳＲ一２０；日本 是工程中*容易破坏的管线。必须用管线定位仪在地富士地探的ＰＬ一９６０等：另外还有国产的ＧＸ一３探测 面上做直线、圆形和网络扫描．查找场地内所有的金仅等。 属管线。 

　　（３）非金属管线探测仪：主要是探地雷达仪器，有 探测时，注意管线信号的互相干扰。意大利ＩＤＳ公司的ＲＩＳ—Ｋ２、ＤＥＴＥＣＴＯＲ；加拿大ＳＳＩ公司 

　　（４）非金属管线探侧的ＥＫＫＯ １００、Ｎｏｇｇｉｎ ５００；瑞典ＭＡＬＡ公司的Ｘ３Ｍ、 ａ）雷达探测：非金属管线特别是塑料（ＰＶＣ、ＰＥ）管Ｅａｓｙ Ｌｏｃａｔｏｒ；美国ＧＳＳＩ公司的ＳＩＲ一２、ＳＩＲ一３００；国内的 线，只能用雷达探测。探地雷达由发送一接收装置组青岛ＬＴＤ一２０００雷达等。 成。工作时。向地下介质发射一定强度超高频短脉冲

　　１．３管线探测的程序 （１０６～１０９Ｈｚ），电磁脉冲遇到不同电性介质的分界面

　　 （１）确定探测区域 时即产生反射或散射．探地雷达接收具有不同电介质 一般将施工场地四周边界各向外扩展２０ｍ．特殊 特性的不连续物质表面反射的回波。电磁波在介质中情况应扩展５０ｍ．分别作为待探测区域．保证探测的完 传播时。其路径、波形将随所通过介质的电性质和几整性。 何形态的不同而变化．反射界面的深度ｈ可由下列公 （２）现场踏勘 式决定： ｋ半＝篑 利用*新的地下管线图（无管线图的，用地形图）

 　　（２）作为工作底图。对地下管线标志物和露头部分，探测区域的管线各种井盖．如消防栓、变压器箱。信号等进 式中。Ｃ为电磁波在空气中的介电常数。△ｔ为电磁行观查分析．大致确定管线的走向与埋深．在工作底 波在介质中的双程旅行时间．￡为介质的相对介电常图中标出．同时评价现有管线图的可利用程度。这对 数值。采用探测管线的准确性十分有利．作为进一步探测的 ｂ１声波检测：利用声波传播检测原理，给探测管线基础。 施加一定高频振动．振动沿管线向远端传播其地面上 

　　（３）金属管线探侧方法 就会产生一定声波．接收机利用接收声波的强弱确定 金属管线探侧依据的是电磁感应原理。设ｒ是探测 管线位置。由于方法受声波传播能力的局限，所以能点到管线的垂直距离，Ｉ为管线的电流强度，№为真空 探测的管线距离受到限制。中磁导率，那么，无限长直管线在其周围的磁场Ｂ是： ｃ）导向仪探测随着非开挖施工的增多。因一些施 Ｂ＝烂 Ｚ订ｒ （１） ‘’ 工的混乱，所铺设管道数据记录不完全，再次施工需 通过观测磁场Ｂ的大小、方向，可求得管线位置。 查清前次铺设的套管位置时．可以利用导向仪探测。具体方法是： 导向仪的探棒就是一个发射源．利用软杆将探棒送人 ａ）查找电力线。一般管线定位仪自带可以排查电 套管中．再用接收机追踪探棒的位置与深度，从而查力线（５０—６０ＨＺ）的接收频率，直接用于查电力线，对制 明套管的走向和深度。定向钻进轨迹很重要。 

　　（５）真空挖土探查朗 ｂ）在明显管线点。采用直连法或夹钳法逐一进行 用真空挖土机．以压缩空气或高压水流抽吸地表１３６ 张汉春：非开挖水平定向钻施工管线的探测技术土，形成探孔，揭露埋设在地下的已有管线，是一种可 零点：当ｘ：±丑善ｈ时，Ｈｘ＝０，在地面上可探得以确信无疑的方法．在钻孔路径上的关键位置和地下 两个过零点．此两个过零点问的距离Ｘ＝２ｘ＝、／丁ｚ＝管线交叉处，用真空挖土进行验证，才能获得可靠的 、／虿ｈ。结果。 即：ｈ：二篁善ｘ：ｏ．７ｘ 

　　（４） 因此．地下钻具信号源的深度是两个过零点间的２施工钻进时的导航 在软土中ＨＤＤ钻进主要采用带斜面的喷射钻头． 距离的Ｏ．７倍。 它们各种曲线见附录ｌ“磁偶极子的磁力线及各分通过对钻头的造斜或保直：而在硬岩中则主要采用带弯接头的螺杆钻。通过弯接头进行造斜或使保持直线 量图”〔５１１６１。 探测仪器由发射器、接收器和远程显示器组路径。施工导向孔时，成功的关键是*确知钻头在 成。装在钻头上方保护壳内的发射器发送无线电信地下的真实位置、深度、倾角和面向角。实时了解钻孔 号（１．５～３３ｋＨｚ），地面接收器接收这些信号。除了得实际轨迹与设计轨迹的差异，并且纠正任何的偏斜， 到地下钻头位置和深度信号外。传送来的信号还包使钻孔沿预定方向前进。 括钻头倾角、面向角、探头温度、电池状态等。这些 通常采用２种类型的仪器对钻头进行跟踪与导 信号可以同时转送到钻机控制台的远程显示器上．航。在钻孔距离地面深度较浅（小于１５ｍ）时，一般采用 以便操作人员作出沿原方向钻进还是纠正偏斜的地面步行测量系统：而在钻孔距离地面深度＞１５ｍ、在 决定。跟踪测量路线上有地面障碍物、周围环境有明显磁性 施工地区往往存在着种种干扰．如电力和电话电干扰的情况下。则往往采用孔内随钻测量系统。 缆、交通信号回路、其它能发出电磁信号或产生电磁场

　　２．１地面步行式跟踪仪１４１ 的干扰源。以及金属管道、钢板护栏、钢筋混凝土、盐水 常用的地面步行跟踪探测仪有美国的Ｄｉｇｉｔｒａｋ系 等．都会使来自发射器的信号失真。近来，有的仪器采统、Ｓｕｂｓｉｔｅ系统、英国的ＤｒｉＵＴｒａｃｋ系统。与其它方法相 用双频发射器．可以在孔内改变发射频率，发出更强的比．价格较为低廉，使用较为方便，但是其测量精度随 信号，提高抗干扰性能，据了解，有的仪器探测深度大深度增加而下降。在磁性环境中信号易受到干扰。 于２０ｍ。 跟踪探测仪是根据磁偶极子分布场而设计的．设 ２．２孔内随钻测量系统〔８１其磁矩为：ｍＭ＝ｉｘｇ 那么磁场公式为：茜：鱼学一等 它又称孔内磁力惯性测量仪或地磁控制系统．有 美国Ｓｈａｒｅｗｅｌｌ公司生产的ＴｒｕＴｒａｃｋｅｒ系统和Ｍａｕｒｅｒ公 司开发的ＡｃｃｕＮａｖ系统。 设ｅ为磁偶极子；与接收点的连线；的夹角，Ｉｍ＝ 整个系统由孔内探头、地面信号接收器、信息Ｍ，ｌ；ｌ＝Ｒ，磁偶极子场在地面上的水平分量Ｈｘ为： 处理器和显示装置组成。孔内探头有２组方向测量 Ｈｘ＝Ｍ（３ｃ。ｓ２０一１）：Ｍ（２Ｘ２＿Ｚ２） 传感器．一组是三轴加速度计，另一组是三轴磁力 Ｒ Ｒ 计。加速度计测量地球重力矢量，磁力计测量地球 其中：Ｒ＝、／Ｘ‘＋ｚ‘，在地面上Ｚ＝ｈ为地下钻具信号 磁力矢量。测出这些数据后，经过数学计算，就可以源的深度。 确定钻孔任一点的方位角、顶角和工具面向角；加 大值：当ｘ＝。时，ＩＨｘＩ＝参＝了Ｍ （３） 上钻孔位置增量数据．便可计算出钻孔中各测点的 即信号大处为地下钻具的正上方。 Ｘ、Ｙ、Ｚ坐标。 张汉春：非开挖水平定向钻施工管线的探测技术 １３７ 孔内磁力惯性测量仪价格昂贵，水平距离控制 或地下的电磁或铁磁干扰。例如附近地面上的大型可达几公里．监测深度可达几百米，并且不受地面 工程设备、电信机站和浅部埋藏的金属废弃物或其障碍物的影响．通常用于较长距离的铺设管线穿越 它管道都会对深部管道的探测带来很大影响。甚至工程。 使得上述方法无法获得有用信息。应采取适当方法 它本身又可分为有缆和无缆２种。有缆系统适用 排除干扰。于更长的ＨＤＤ．工作时间不受电池寿命的限制。无缆磁力惯性系统工作的钻孔长度取决于地层特性、钻孔 

　　霸州市铭日管道穿越工程有限公司４探测、施工资料的存档１１】】液的电导率和施．〔地点的磁性干扰强度。地层和钻孔 目前，有一些城市地下空间中．不但非开挖ＨＤＤ液电导率越高．磁性干扰越大，则系统可以工作的钻 施工的管线方向杂乱无章。而且定向钻埋深无规孔长度将急剧减小。 律，也缺少竣工资料，这些给城市未来对地下空间 资源的系统利用和城市的可持续发展产生了不利３铺设管线后的探测 的影响。 

　　３．１核实探测 在ＨＤＤ铺设管线的各个阶段．都必须作详细记录 由于磁性于扰、方位数据测量不准、仪器失灵 并制成图表。交业主和有关管理部门存档（包括探测或操作者错误．有时会施工出不合格的导向孔。出 资料）。资料应包括场地管线综合图、测量原始数据、现这种事故时．应采用探测仪器对钻孑Ｌ路径进行重 仪器资料、操作情况记录、竣工平面图和剖面图等。所新核实．并将钻孔实际轨迹与设计轨迹进行对比。 有这些信息对未来新管线的建设和旧管线的修复都在钻孔误差超出允许范围处蓖新钻进．使偏斜孔段 有重要参考价值。也是落实《城市地下管线工程档得到纠正。 案》，探讨解决历史遗留档案混乱问题的方法和措施

　　３．２竣工探测 之一。 在软土中回扩钻孔时．由于钻具处于拉伸状态下工作，容易把钻孔打直：回拉轨迹不一定与导向轨迹 

　　５ 结语相同。特别在管线密集地区施工时，应该进行铺管后 我们认为。应像上海、大连等城市一样，有施工前的探测定位．可防止新铺设的管线不被未来的铺设工 必需进行管线探测等强制措施。重视ＨＤＤＸ＝－程中的每程所破坏。铺管后探测仪器町与ＨＤＤ前期的探测仪器 一个环节．提高物探探测水平，引进*施工、检测设相同，计算公式与（１）一致。 备〔１２〕－，〔１３１．极大限度地降低施工风险。３．３探测方法的注意问题 从珠三角地区城市化的规模及发展看，非开挖金属管线探测方法都是基于电磁感应原理．因 术在广东大有发展前途．有巨大的市场空间，也是可此探测深度受到限制。以电磁探测法和探地雷达法 能成为广东经济发展的亮点之一。ＨＤＤ铺管的兴起时为例，它们的一般探测埋深均小于５米。而目前大中 间较短，施工规范没有强制措施，许多工程队并不重城市地下管网星罗棋布．重叠交错．新铺设的管线 视前期探测、后期成果归档，这样给工程带来不少隐往往超出现有仪器的探测深度。因此．必须采用特 患。由于探测水平的限制，很多情况下施工单位无法殊方法．使用多种综合措施．使得深度大于５米的管 得到准确的管线数据。都尽量加大钻掘深度，造成了道探测才成为可能．目前国内已经有一部分研究成 地下空间的浪费。应该制定我省非开挖技术的设计、果降１１０１。 旌工、验收的地方标准。使广东非开挖产业达到真的 上述各种物探方法都容易受到施工场所地面上 腾飞。

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