徐矿集团职工家属区“三供一业”供水项目分离移交工程供水管道定向钻施工方案

刘西胜¹，刘智¹，汤磊²

(1. 徐州市铜山区自来水有限公司，江苏徐州 221116；

2. 徐州市铜山区水利工程处，江苏徐州 221116)

摘  要：徐州市铜山区自来水公司建设的徐州矿务集团有限公司家属区“三供一业”供水项目分离移交工程01标段，处于徐州市铜山区刘集镇、柳新镇、马坡镇境内。供水管道过苏北堤河、垞城煤矿铁路、张集煤矿铁路采用定向钻穿越。文章阐述了定向钻施工的工程流程，并就每工序施工要点进行说明。为保证工程的顺利进行，提出了相关的保障措施，包括道路、沟（河）工程恢复方案，质量与进度控制措施，以及安全文明施工与环境保护方面的要求，对同类工程的施工方案编制具有借鉴意义。 并给出了具体工艺流程和建设运行建议，为类似工程的规划设计提供参考。

关键词：三供一业；供水管道；定向钻；施工方案

“三供一业”是指企业的供水、供电、供热和物业管理^[1]。“三供一业”分离移交是指国企（含企业和科研院所）将家属区水、电、暖和物业管理职能从国企剥离，转由社会专业单位实施管理的一项政策性和专业性较强、涉及面广、操作异常复杂的管理工作。

徐矿集团职工家属区“三供一业”分离移交涉及徐州市“五区一县”，是江苏省移交工作量最多、范围最广、难度最大企业之一^[2]。此次移交涉及徐矿集团下属19家单位，供水16122户、供电11685户、供热7724户、物业管理28060户职工。

徐州市铜山区自来水公司建设的徐州矿务集团有限公司家属区“三供一业”供水项目分离移交工程01标段，处于徐州市铜山区刘集镇、柳新镇、马坡镇境内。工程总投资约590万元，主要实施供水管网新建及改造工程。

1 工程概况

1.1 工程范围

(1) 张集煤矿富强、祥乐小区供水管道连接工程及供水设施改造工程；

(2) 垞城煤矿工人北、南、西村供水管道连接工程及供水设施改造工程；

(3) 马坡矿工人村供水设施改造工程。

1.2 工程内容

(1) 新建小区与市政供水管网的连接管道、更换现有老旧小区供水管道及附件，更新改造小区泵站。

(2) 供水管道过苏北堤河、垞城煤矿铁路、张集煤矿铁路采用定向钻穿越。

供水管道过苏北堤河、垞城煤矿铁路定向钻入、出土点水平距离为199.93m，在垞城煤矿铁路以下8m、苏北堤河河底以下3.2m穿越，入土角、出土角为19°；供水管道过张集煤矿铁路采用定向钻穿越，定向钻入、出土点水平距离为61.77m，在张集煤矿铁路以下5m穿越，入土角、出土角为11.5°。

1.3 基本要求

(1) 管道采用PE100管道，标准尺寸比SDR11（承压1.60MPa），管材符合《给水用聚乙烯（PE）管道系统 第2部分：管材》（GB/T 13663.2-2018）^[3]，采用热熔连接，熔接后，应进行100%外观检查及10%（且≥1个焊口）的翻边切除检验，定向牵引管环应力为5.4MPa，管道施工过程中除应具有足够的强度外，且应能承受管道回拖过程中荷载过程的总应力以及回拖力。

(2) 拉管施工段，为防止拉管施工结束后，拉管扩孔的空隙造成路面（河底）坍塌，拉管扩孔的空隙部分采用注浆加固处理，注浆采用水泥粘土浆，水泥掺量为15%，水灰比为1:1，孔口注浆恒压不小于0.25MPa，高压不大于0.4MPa，注浆时，根据现场实际情况，适当加入特种材料（硅酸钠）以增加可灌性和早期强度。

(3) 拉管施工中工作坑的大小、支撑方式等由施工单位根据所采用的拉管设备等在施工组织设计中确定。

(4) 管道采用拉管施工时，控制管道高程不影响现状其他管线设施。拉管管道允许偏差应符合表1规定。

 表1 拉管管道允许偏差

2 施工方案

施工工艺流程图见图1。

2.1 施工前准备

2.1.1 管材准备

进场的PE管材的强度及环刚度必须满足设计要求，管材进场后将管材供应厂家的资质和管材的出厂合格证及厂家检测报告向项目监理部报审，经项目监理部审批同意后才能用于本工程。

管材的外观颜色应一致，内壁光滑平整无毛刺、无划伤等缺陷。管材外壁应有统一的标识（生产企业、产品名称、公称直径、环刚度及生产日期等）。

2.1.2 定向钻孔轨迹设计

钻进前依据设计图纸要求的管道内底标高和相对应的原地面标高先计算出钻杆应达到的深度来确定定向钻孔轨迹。

定向钻孔轨迹线段由造斜直线段、曲线段、水平直线段（与管道排水坡度一致）等组成。入土造斜段与管道直线段之间及管道直线段与出土造斜段之间，有一根钻杆长度达到管道直线段坡度要求。

2.1.3 施工平面布置

根据施工要求，在各分段施工节点井位前后各需开挖一个工作坑和接收坑。在管道的起点设置一个工作井，在管道的终点设置一个接收井。在坑前方还需要停放施工机械以及导管拆装施工操作面，需占用16m×5m的地方做工作坑、接收坑和施工操作空间。

2.2 施工测量

2.2.1 平面控制放线

平面控制及放线，依据现有边线，通过勘测方提供的控制点引测本工程的定位点，为保证施工各阶段控制点网，坐标及高程的准确，首先对施工现场内各控制桩加以保护。并把各控制点引测至现场外加以保护，以便竖向引测放线。同时要做闭合校核。

施工前通过全站仪沿地面上拉管的中心线每3米设置一桩（有障碍物的除外），并沿拉管的中心线撒好白灰线且测出桩高程，算好桩高程与设计拉管流水面的关系。

2.2.2 高程控制

高程控制根据勘测方提供的水准点引测施工现场的高程控制点。根据本工程的实际情况，在现场选择固定的地方做临时水准点，并做好保护。

高程控制采用两次仪器高程前后视等距测法，保持精度。为保证设计方向、位置的正确性，控制线的传递用经纬仪进行引测，保证平面位置的准确。

2.3 基坑开挖

因各段的牵拉施工只是穿越距离不同，具体施工方法等均相似。

工作坑深度根据拉管流水面高程确定。为保证工作坑内干燥和扩孔施工，在工作坑(南)侧旁设一小泥浆沉淀池,并在池底设泥浆泵随时将多余泥浆抽出坑外。

2.4 设备就位、导向钻孔

非开挖定向穿越施工技术是在不开挖地表的情况下，用导向钻凿技术，将一无线电发射器置入钻头盒内，导向钻进过程中，地面接受仪随时显示钻头的深度、倾角、温度等参数。施工人员在地面导航仪引导下，从起点到终点钻一个与设计轨迹尽量吻合的导向孔，且垂直+40mm-80mm、平面误差控制在±100mm以内。

2.4.1 施工机械的安装、调试

钻机安装在管道中心线延伸的起始位置，机架方位应符合设计的钻孔轴线。按钻机倾角指示装置调整机架，符合轨迹设计规定的入土角，施工前采用测量计算的方法复核。

钻机安装后，起钻前用锚杆锚固，满足钻机回拉力支撑要求。

2.4.2 定向钻进施工

钻机开动后，先进行试运转，时间不少于１５分钟，确定各部分运转正常后方可钻进；首根钻杆入土钻进时，采用轻压慢转的方法，稳定入土点位置，符合设计入土倾角后方可开始钻进。

导向孔钻进前，必须先对雷达探测仪进行校准，合格后方可使用；导向孔钻进时，造斜段探测控制点设置间距为 1.5m,直线段按一根钻杆长度3 m设置,探测发现偏差及时通知钻机操作人员进行纠偏，确保误差控制在规范允许偏差范围内（高程+40mm、-80mm；中线平面位移100 mm）。

2.5 扩孔及泥浆护壁

定向钻进及扩孔时及时配制泥浆，泥浆在专用的搅拌器中配制，并具有足够的供应量，从钻孔中返回的泥浆应及时外运，满足工程文明施工和环保要求处理。泥浆性能指标须符合要求：粘度应能维护孔壁的稳定，并将钻屑携带到地表；泥浆的PH值应控制在8～10之间。

护孔泥浆压力视不同扩孔阶段分别选用泥浆压力和流量。扩孔的最终直径宜采用管道外径的1.3倍。

2.6 管道焊接

2.6.1 管道焊接（热熔焊接）

管道接口质量的好坏直接影响到拉管施工的成功进行，热熔连接时，要严格按以下操作步骤执行。

(1) 热熔连接前、后，连接工具加热面上应无污物，否则应用洁净棉布擦净。

(2) 热熔连接加热时间和加热温度应符合热熔连接工具生产厂和管材、管件生产厂的规定。热熔连接保压冷却时间，不得移动连接件或连接件上不得施加任何外力。

(3) 管道连接前，管材固定在机架上，取下铣刀，闭合卡具，对管子的端面进行铣削，当形成连续的切削时，退出卡具，检查管子两端的间隙（不得大于3mm）。电熔连接面应清洁干净，刮初表面皮。

(4) 热熔对接连接，两管段应各伸出卡具一定的自由长度，校对连接件，使其在同一轴线上，错边不宜大于壁厚的10%。

(5) 加热板温度适宜（220±10℃），当指示灯亮时，最好在等10分钟使用，以使整个加热板温度均匀。温度适宜的加热板置于机架上，闭合卡具，并设系统的压力。达到吸热时间后，迅速打开卡具，取下加热板。应避免与熔融的端面发生碰撞。

(6) 迅速闭合卡具，并在规定时间内，匀速地将压力调节到工作压力，同时按下冷却时间按钮。达到冷却时间后，再按一次冷却时间按钮，将压力降为零，打开卡具，取下焊好的管子。

(7) 卸管前要将压力降至为零，若移动焊机，应拆下液压软管，并做好接头防尘工作。

(8) 合格的焊缝应有两翻边，焊道翻卷的管外圆周上，两翻边的形状、大小均匀一致，无气孔、鼓泡和裂纹，两翻边之间的缝隙的根部不低于所焊管子的表面。

(9) 管道连接时，施工现场条件允许时，可在沟槽上进行焊接，管口应临时堵封。在大风环境下操作，应采取保护措施或调整施工工艺。

2.6.2 焊接质量检验

(1) 检查数量

外观质量全数检查；热熔焊缝焊接力学性能试验按200个接头不少于1组做接头热熔焊缝焊接力学性能试验。

(2) 检查方法：观察；检查焊接力学性能检测报告。

上述检验中若有不合格的则应加倍抽检，加倍检验仍不合格时应停止焊接，查明原因进行整改后方可进行焊接。

2.7 牵拉

管道焊缝和管道强度检验合格后，即可进入拉管施工。首先用现场制作的“PE管封套”将管头密封，然后在管头后端接上回扩头，管后接上分动器进行接管，将管子回接到工作井后，卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆，堵上封堵头，进行水压试验。

牵拉管材施工时，拉管机操作人员要根据设备数据，密切注意钻机回拉力、扭矩变化，采取措施尽可能减少摩擦阻力，均匀平稳的牵引管道，切不可生拉硬拽。

2.9 注浆加固

(1) PE管道拉通后，为了避免地面沉降，需要进行注浆加固。由于受场地条件限制，本项目采用孔内注浆的加固措施。

拉管施工前在PE管前端连接两根与PE管同长度的φ25钢管与PE管一同拉入土中并一同到达拉管设计终点桩号。到达终点后，解除φ25钢管与PE管的连接，在两根钢管前面各加一根6ｍ长同直径的注浆花管。

移动拉管机到接收坑，和φ25钢管连接并回拽。每拽入6ｍ，把钢管和拉管机的连接取消，换成和高压注浆泵连接。注入1：1水泥、粉煤灰浆液（0.4Mpa），从而置换触变泥浆，补充PE管周围的空隙。然后再换再拉，再拉再注，反复进行。直到把钢管全部拉出接收坑，注浆过程也就全部结束了。

在注浆施工时应根据实际情况每3-6米注浆一次，根据计算注浆量一定大于泥浆量，注浆时尽量保持不要间断。当花钢管拖入地面时一定要用堵头堵死，防止浆液从花钢管前端流出。

(2) 管道与检查井墙接头处，应安放遇水膨胀橡胶止水圈止水材料。控制井外侧回填时，先回填中粗砂至管顶以上0.5m，分层浇水密实。

(3) 造斜段采用注浆充填密实。

2.10 土方回填

工作坑及接收坑还土选用黄砂进行回填，不得含砾石、垃圾。施工期间清除工作泥浆，过滤后，用泥浆车外运。

3 保障措施

3.1 道路、沟（河）工程恢复

本工程在管道铺设过程中将会对部分农田、路面等造成损坏，过河工程施工时筑打围堰阻塞水沟、河流的流通。在施工过程中易出现的问题，要做好相应处理措施：在过河工程结束后，及时拆除围堰，保持水沟、河流通畅；农田灌溉渠系排水沟恢复；损坏路面恢复；用作临时道路的农田恢复；施工中运输车洒落的碎石、黄砂清除。

3.2 质量与进度控制

项目实施要建立健全项目管理网络体系，项目经理对本工程的进度、安全、质量负主要领导责任。要求做到合理控制成本，检查、督促各部门的工作，确保工程顺利进行。质量管理中注重过程控制及检验，提高分项措施的针对性。

本项目管道线路长，工程较为分散。管道系统的施工顺序原则上均从起点开始，依次向终点推进，考虑到管线较长且部分工程复杂，直埋管道和过河管道可单独安排施工，与平直段管道施工统筹安排，争取过河管道和平直段管道同时完成，管道对接施工时不窝工。

施工进度计划是工程连续、均衡、协调施工，合理组织人力、物力、财力的依据，是工程保质按期完成的必要条件之一。按照招标文件有关条文、条款和规定编制切实可行的施工进度计划。在施工中实行动态管理，在确保工期，确保工程质量的前提下，以最小的消耗争取最大的经济效果。

3.3 安全文明施工与环境保护

施工中，在确保质量和进度的同时，更是要确保安全和文明施工；在施工及质保期，不准发生任何安全事故，同时，充分利用为本地区施工的地理和人脉优势，发挥主观能动性，和施工沿线的村民加强联系和沟通，文明施工。

本标段，除了采取常规措施进行环境保护外，还应注意本工程基槽土方开挖方量较大，包括基槽开挖的土方、需留置用于回填的土方和外运弃土，土方在运输过程中要采用彩条布进行覆盖，以防尘土飞扬；平时则采用草织带进行覆盖；进出城市主、次干道的土方施工车辆，应在取、卸土场附近进行冲洗轮胎和车身，防止将烂泥及灰土卷带上路。

参考文献

[1]百度百科.三供一业[EB/DL].https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%89%E4%BE%9B%E4%B8%80%E4

%B8%9A/16545234.

[2]江苏省政府国有资产监督管理委员会.徐矿集团全面完成职工家属区“三供一业”分离移交正式协议签订工作[EB/DL].http://jsgzw.jiangsu.gov.cn/ art/ 2019/1/4/art_11775_7992860.htm l? from =

singlemessage&isappinstalled=0.

[3]全国标准信息公共服务平台.给水用聚乙烯（PE）管道系统 第2部分：管材（GB/T 13663.2-2018）[EB/DL].https://std.samr.gov.cn/gb/search/gbDetailed?id=71F772D82817D3A7E05397BE0A0AB82A.

作者简介:刘西胜（1972生），男 ，水利工程专业，徐州市铜山区自来水有限公司工程师，联系电话：13626160662，邮箱：2135993754@qq.com，通讯地址：徐州市铜山区长安路与珠江路交汇处，邮编：221000