崔相楠耿琳娜宋业利
（山东省城乡规划设计研究院，山东，济南，250013）
【摘要】国电济南再生水工程，部分路段需穿越高架桥、京沪铁路、京沪高铁及较大路口等较为复杂路段，在对该工程进行施工图设计时，根据不同路段的不同情况，采用明挖和拉管相结合的施工方法，在保证工程质量的前提下，实现投资节省、环保高效的目的。重点对再生水管道的拉管施工设计进行阐述，为相似工程提供参考。
【关键词】再生水管道；施工方案；拉管工艺
随着节水意识的提高，对用水的需求分类更为明确，再生水的使用用途就更为广泛，为此在市政道路上则需要在紧张的管位基础上，为再生水管道规划相应的位置。然而，各种管线之间复杂的交叉，使得再生水管道的施工遇到很多制约因素。为保证工程质量，节省投资，采取合理的施工方案便成为设计的重点。
1工程背景
国电济南燃机热电项目位于济南市西部，随着该地区的快速发展，供热负荷迅速上升，但是供热发展较为缓慢，为妥善解决西部城区的供热问题，节约能源，改善城市大气环境质量，提高人民生活水平，就需要在西部建设大型集中供热热源。本项目的建设可以缓解和改善腊山河及旧城区供热内近期的供热需求。
本工程的供水主水源采用光大水务（济南）有限公司二厂的城市再生水，供水保证率97%，以玉清湖水库地表水源做为备用水源，主水源及备用水源供水能力均按100%设计且已经通过水资源论证并审查通过。供水管道均采用球墨铸铁管，为穿越障碍物需要，局部采用钢筋混凝土管内穿球墨铸铁管，管道在不同路段，分别位于车行道或绿化带内，采用双管敷设，管径为DN600，埋深2.5米，总长度20.6km。
2工程地质条件
2.1水文地质条件
工程沿线属小清河冲积地貌单元，地下水位在2m左右，水位较高。
2.2岩土层分布及性质
填土：分为杂填土和素填土。杂填土颜色杂乱，松散、混有大量砖块、分布于该层上部。素填土呈褐黄色，以亚粘土为主，松散，层厚为2-3m。
亚粘土：褐黄色、灰色，软塑、流塑，粘粒含量较多，含少量姜石。层厚3.7-12.1m。
3工程概况及施工方法选择
由于施工时序的原因，该路口已经施工完成，根据政府要求在近期内禁止破路施工其他市政管线，而且该路段有高架桥穿过，相交道路的市政管线包括电缆沟，热力管道，燃气管道，雨污水管道及输配水管道，较为复杂。在穿越该路口时，需要躲避已经施工完成的市政管线，且避免占用其他规划市政管线。
管道施工方法主要包括明开法（大开槽）、顶管法、盾构法浅埋暗挖法、拉管法（水平定向钻）等[1][2]，应根据不同的地质条件及周边环境条件，选择合适的施工方法。
该路口既已施工，就无法采用开挖法；而相交道路的市政管线也已敷设完成，若采用顶管法，极易与这些管线相冲突，只能加大埋深以躲避交叉管线，但会使得投资加大，难以节省成本。因此选择拉管工艺，仅在道路红线内与管线交叉位置，加大埋深下卧再生水管道，其他位置则可以减小埋深。
4工程施工方案设计
拉管工艺，采用水平定向钻，使管道施工免于开挖现状路面，对地面破坏最小，施工速度较快。管轴线一般成曲线，可以非常方便地穿越河道、道路、地下障碍物。由于定向钻的轴线一般是各种形状的曲线，管道在敷设中要随之弯曲，所以，用水平定向钻敷设的管道受到直径的限制，不能太大。拉管工艺设计难点包括工作坑位置与管材的选择、拉管工艺设计。
4.1工作坑位置与管材的选择
拉管工艺的常用管材是聚氯乙烯管（PVC）、高密度聚乙烯管（HDPE）和钢管。本工程担负的国电燃机项目供水需求，且使用年限较长，可选择高密度聚乙烯管（HDPE）或钢管，由于钢管的不可弯性能，水平定向钻入土角度较小，会延长拉管的管长，提高造价成本，因此选择高密度聚乙烯管（HDPE），考虑到相交管线的埋深较大，本次拉管最深处埋深10m，管道选择PE100系列PN1.0的DE630。最终本次穿越水平长度为350m，入土角为14度，出土角为8度。
4.2拉管工艺设计
4.2.1水平定向钻机选择
拉管施工根据土质情况、地下水位、施工要求等，在保证工程质量、施工安全等前提下，合理选择水平定向钻机的类型。钻机要可靠钻杆扭矩和加在钻杆上的给进力完成钻孔，依靠扭矩和回拖力完成扩孔和拖管。本工程拉管管径DE630，选择D55×100水平定向钻机，最大扭矩20吨，最大回拖力25吨。
4.2.2导向系统设计
水平定向钻钻孔时要依靠导向系统。在导向钻头中安装发射器，通过地面接收器，测的钻头的深度、鸭嘴板的面向角、钻孔顶角、钻头温度和电池状况等参数，将测得参数与钻孔轨迹进行对比，以便及时纠正。为保证导向钻头能严格按照指令前进，需要在管道线路初步点后对控制点进行加密加细。间隔3m设中线、高程控制点，用木桩做出明显标志，并在桩点周围用混凝土砌出护墩加以保护。本次采用月食导向仪进行钻进控制，该导向仪为国际上使用最先进的导向仪器，测量精度能够达到±1cm以内。
4.2.3管道扩孔、回拖设计
在钻口完成后，由钻机转盘带动钻杆旋转后退，逐级扩孔，为确保顺利及安全，将成孔孔径设计为最小孔径的1.3-1.5倍，结合本次拉管施工的实际情况，安全系数定为1.45，本工程设计孔径为DE630，最终扩孔直径确定900mm，采用锥型桶式扩孔钻头分6级扩孔，分别为400mm、600mm、700mm、800mm、900mm，直到扩孔孔径符合拖管要求。
由于使用了专用工具和钻好的孔中充满泥浆，管线在回拖过程中是不旋转的，管线在扩好的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑，这样既减少了回拖阻力，又保护了管道防腐层。在回拖时，动用泥浆制浆系统、泥浆循环处理系统和利用泥浆回收坑和泥浆处理坑尽力分离、除砂泥浆、回收泥浆残物。
5结语
采用拉管工艺，很好的解决了在非开挖路面的条件下，给排水管道的施工。在遇到类似工程时，可根据道路及相交管线的情况，灵活采用不同的拉管方法，确保管道的施工验收。
参考文献：
[1]田志勇.止水帷幕技术在管线施工中的应用[J]:市政技术,2003,21(4):219-224
[2]孙连溪主编.实用给水排水工程施工手册[M].北京:国建筑工业出版社,2006