摘  要：钢丝网骨架聚乙烯复合管性能特点及在水平定向钻孔牵引敷设中 的设计要点和注意事项。    关键词：钢骨架聚乙烯复合管  非开挖  牵引敷设   一、前言     近年来，随着社会经济的高速发展，城市建设日新月异，城市化进程大大加快，城市地下管线需要新建，扩容或改造的项目大大增加。为了最大限度地减少对地面环境的影响，以适应生态城市发展要求，非开挖施工技术越来越受到重视。非开挖管道敷设技术应用较多的有顶管、盾构等方法。近年来非开挖拖拉牵引管道技术应用发展也很快。非开挖拖拉牵引管道是一种新型的施工技术，即不开挖路面，在地下钻孔后，用拖拉的方式将管道从钻孔中牵引穿越，最终完成管道敷设的施工技术。     采用水平定向钻非开挖牵引技术铺设管道，已经成为一种常用的安装方法。聚乙烯管道和钢丝网骨架聚乙烯复合管道(以下简称SRTP管)的成功应用，丰富了水平定向钻技术的发展，也验证了聚乙烯类管材适用于水平定向钻施工。聚乙烯类管材具有良好的防腐性能，仪其对地下各种恶劣的地质环境具有良好的适应性，还可以有效的避免防腐层牵引和回拖过程的破坏；聚乙烯类管才表面具有良好的润滑性和一定的硬度，使其更加耐划伤，且摩擦阻力小，使用较，小的回拖力就可完成管道的穿越施工。聚乙烯类管材具有良好的长期耐压稳定性，使其在工作寿命内更耐各种载荷破坏。聚乙烯类管材具有独特的熔焊接口，密封性和接口强度高于管材本体，使用寿命周期长，运行安全。 二、非开挖拖拉牵引管道施工         施工过程分为两个阶段：第一阶段是通过计算机控制进行导向和探测，按照管道的设计曲线尽可能精确地钻一个导向孔；第二阶段是对导向孔进行扩孔，并将管道拖入扩大了的导向孔中，完成管线穿越工作。 1、第一阶段钻导向孔     首先，根据所要穿越的地质情况，选择合适的钻头。钻头由钻机动力头驱动旋转，对准入土点，切削土层。同时，开动泥浆泵进行钻进，在钻机的推力作用下，钻头不断前进，一根根接上后续的钻秆，沿着预定的线路形成导向孔。每钻完一根钻秆要测量一次钻头的实际位置，以便及时调整钻头的钻进方向，使其精确地按照设计线路前行。从而，保证导向孔曲线符合设计要求，如此反复，直到钻头在预定位置出土，就完成了整个导向孔的钻孔作业。这个过程需要钻机操作和定位探测同步进行，相互协调．钻机操作员主要负责操作钻机，控制钻头和钻具在地下的运行工况；探测仪操作员负责监测钻头在地下的走向和进尺情况。在钻头上装有可发射无线信号的探头，探测仪操作员通过探测器接收探头发出的电磁波信号，经过处理后，反馈给钻机操作员，使其了解钻头的位置。这些信号主要包括钻头走向、深度、造斜率和面向角等。钻机操作员在钻机上，通过施加给钻杆的压力和回转扭矩，调整钻头的方向，确保钻头按照设计好的轨迹钻进。 2、第二阶段预扩孔和回拖管道     导向孔钻成后，将钻头从钻杆上卸下，安装合适的扩孔器，进行预扩孔。根据钻机的能力和敷设管道的直径以及土质条件，决定是否需要预扩孔。扩孔完成后，再将管道和扩孔工具连接好，然后用钻机动力头带动钻杆旋转后拉，管材随即被拖拉到扩好的孔中。管材在孔中是悬浮在泥浆中的，管壁四周与孔洞之间充满泥浆。扩孔后的直径一般要求比管道直径大，最终成孔直径比管道的直径大200mm或是管径的1．5倍。在回拖敷设管道时，扩孔器和管材之间要加装一个旋转接头，其作用是使扩孔器旋转而管材不旋转，从而达到保护管材的目的。   三、SRTP管结构性能特点和非开挖牵引敷设技术 1、SRTP管的结构特点和性能特点 SRTP管是一种新型结构的钢塑复合管。它是以聚乙烯为基体树脂，以左右旋缠绕的经过热熔胶表面处理和包覆的高强度钢丝为增强体，通过多层复合共挤成型的复合管，其结构如图1所示。SRTP管的钢丝网增强层承受着绝大部分的内压载荷，因此，可以通过采用较薄的壁厚达到管材较高的公称压力。SRTP管的钢丝网增强层，采用经过改性的聚乙烯热熔胶处理，使得热熔胶分子的极性基团能够与极性的钢丝网完美的复合在—起，保证了钢丝网增强层、热熔胶和聚乙烯完全融为一体，有效的解决了增强层与聚乙烯界面脱层的问题，确保了等材的质量。www.tmgc8.com 图1  SRTP管结构示意图 由于SRTP管的特殊增强结构及其界面处理问题的完美解决，SRTP管具有多性能特点：     (1)SRTP管具有塑料管的所有优点又有强度高、刚性好、抗开裂、抗蠕变等优点，线性膨胀系数比塑料管低(SRTP管0.025mm／m℃、塑料管约0.12mm/m°C)。     (2)SRTP管沿用电热熔连接方式，技术成熟，安全可靠完全满足系统对管道的要求。        (3)SRTP管内外塑料层厚度分布合理，双面防腐，使用温度比传统塑料高。        (4)SRTP管导热系数低，冬季使用对保温层要求不高，夏季使用不结露。 (5)SRTP管内壁光洁不结垢，压力损失比钢管低30％左右。     (6)SRTP管调整钢骨架尺寸及数量，可制造不同压力等级的管材，满足 工业、民用的需要。     (7)SRTP管重量轻，运输及施工方便，综合成本低。     (8)SRTP管采用耐温等级高的塑料(如美国陶氏化学公司的辛烯改性中密度聚乙烯、无规共聚聚丙烯PP-R等)，可以制造耐温耐压管材。采用PE80、PEl00燃气管道专用料可生产高等级要求燃气管。     (9)SRTP管总体可靠性高，正常条件下使用寿命可达50年。     (10)SRTP管使用无二次污染，卫生无毒，绿色环保，是钢管、镀锌管的最佳替代产品。    2、SRTP管非开挖牵引敷设技术设计要点和注意事项     (1)SRTP管非开挖牵引敷设前的准备     在进行定向钻牵引敷设设计前，设计人员应进行全面的地质调查，确定钻孔场地的土壤构成。地质调查的目的不仅要确定定向钻是否可行，还要制定定向钻的最有效的方法。有了可靠的地质资料，就可以确定最佳的穿越路线，选择钻探工具和方法，选用管材。     SRTP管用于定向钻施工，外部载荷作用于管材上，在没有外部套管保护或孔道塌陷的状态下，管材承受的外部压力等于土壤的压力、地下水的水压力和活动载荷的压力组合。出于管线长期运行的安全考虑，在进行了地质调查之后，设计选用管材时，必须根据土壤类荆，钻孔的技术条件和泥浆对钻孔的加固作用等情况进行分析和理论计算，以确定管材在长期运行当中。在没有任何土壤支撑的情况下，仍然具有足够的环向刚度来抵抗外部压力的作用。     SRTP管用于穿越河流时，考虑到河流对河床的长期冲刷作用，管材必须安装在河床底部淤泥层以下至少4m的位置。在穿越铁路和公路时，应按照有关方面的规范执行，但最少应保证管顶以上覆土厚度不低于2m。 SRTP管用于定向钻穿越施工时，应尽可能的采用直的钻孔路径，避免出现复合曲线路径。钻孔的进、出口应尽量保持在同一水平标高上；进、出口的高度差应小于1．5m。管材入土角度和出土角度应控制在7°以内。若由于场地范围的限制，角度要加大，必须符合SRTP管最小允许弯曲半径的要求，如表1。 表1  SRTP管最小允许弯曲半径

公称外径dn(mm) 110 140 160 200 250 315 400 500 630 最小允许弯曲半径 80dn 100dn 110dn www.tmgc8.com

  (2)SRTP管非开挖牵引敷设前的准备     ①场地清理和选择     对钢骨架塑料复合管预制现场进行清理，可以避免在回拉过程中，损伤管材外表面，有效的提高管材的使用寿命。清理现场包括：选择预制场地，清理预制场地的砖头、瓦块、玻璃碎片和建筑垃圾等。预制场地必须保证管材的连接长度满足穿越长度要求，同时，应尽可能的将预制管段调直，减少回拉过程的阻力。预制完成的管段，应保证管端拖动头距离钻道入口不大于30m。     ②入口场地的清理      孔道入口应保证有足够的工作面，必要时应开挖一条引道，引道与入洞口应圆滑过度，保证管材顺利回拉入洞。应防止管材端头在同拉过程中下垂，增加回拉拖力。 3管材预制     管材的预制长度应大于定向钻穿越的曲线长度至少10m。管材的焊接应严格按照SRTP管的焊接工艺执行。对外表面有缺陷的管材应进行补焊，缺陷超出生产厂家检验标准的，严禁使用。 ④管材试压 SRTP管预制完成后，应进行强度试压和密封性试压。强度试压按照设计压力的1．5倍进行，保压时间为1h；密封性试压按照设计压力的1．25倍进行，保压时间为24h．。对全部管线应进行认真检查，包括管材外壁的损伤补焊部位。重点检查电熔接头部位，包括电熔两侧，观察孔，接线柱等。为了减少回拉过程的阻力，保护电熔接头不受到破坏。在朝向回拉方向的电熔一侧，应采用小型塑料挤注枪将电熔与管材外壁的直角区域进行角焊。如此处理后，电熔与管材外壁不得有明显的凸台。亦可以采用防腐热塑胶带处理。     ⑤管材拖拉头连接        SRTP管与拖拉头连接采用在管端焊接专用电熔连接头，通过外用螺栓紧固的方式。螺栓成两排错开均布，规格不得小于M20，且螺栓数量不得少于8个。管材端口采用木塞堵死。木塞外圆直径大于管材直径10mm，以保护回拉过程对封口的损伤。 6回拉保护     SRTP管在开始回拉前，应采用支辊将整条管线垫起，以减少管材与地面的摩擦接触面积。支辊的数量，排列在前面的管线每根不得少于1个，后而的管线可以每两根管子1个，具体数量应根据管材的规格确定，应保证管材悬空后，没有较大的弯曲弧度。支辊可以采用钢制或尼龙材质。在回拉的过程中，应将整条预制管线调直，随时注意支辊的状态，避免偏辊或掉辊。接近电熔接头部位时，可以使用外力将管线抬起滑过支辊。在没有支辊的条件下，也可采用编织袋装土的方式将整条管线垫起，以减少管材与地面的接触面积。编织袋的数量每10m管线不得少于3个。在回拉前，应向编织袋浇水，使其内部土成胶泥状。在回拉过程中，成不断的向管材外表面浇水，以减少摩擦力。  整个回拉过程应安排专人负责检查管材的外表面，对有缺陷的管材表面，应及时进行补焊处埋。   四、结束语     虽然非开挖牵引敷设技术的历史较短，似其施工工艺先进性、优越性所带来的经济效益和社会效益是非常明显的。对穿越江河架道、城市道路、建筑物等工程更显示其优越忭。SRTP管非升挖牵引敷设技术已经存辽宁鞍山燃气管网工程、扬州市给水管网工程、江阴市给水管网工程中得到了成功应永，最大口径达dn500，累计穿越长度超过3km，一次最长穿越280米。近年来，随着非开挖牵引设备能力和控制精度的提高，非开挖技术得到了更加广泛的应用。SRTP管非开挖牵引敷设技术将会对城市建设和城市管理起到更大的积极的作用。 作者简介：王卫       江苏法尔胜新型管业有限公司
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