水平定向鉆井(也稱為 HDD 或 TT 技術)最初是從石油鉆井技術引入的，主要用于穿越河流，湖泊和建筑物等障礙物。鋪設大直徑，長距離的石油和天然氣管道。具有施工周期短，施工成本低，表面損傷小，環(huán)境污染小的特點。施工技術應用廣泛，具有很大的推廣意義。
這是天津港臨港工業(yè)區(qū)污水管道建設中首次采用水平定向鉆進(特別是DN800mm 大口徑污水管道的建設)。在天津港區(qū)填埋后地質條件較差的情況下，污水管道建設的難度是一個難題。水平定向鉆井技術為污水管道施工問題提供了良好的解決方案。
1 工程概況
天津港臨港工業(yè)區(qū)污水處理工程管道項目位于天津港臨港區(qū)。亞洲路，歐洲路，觀瀾路，澳大利亞路，山西路，北京路，規(guī)劃路 3 號，規(guī)劃路 4 號鄭州路，洛陽路，蜀路等 13 條道路的 15 條污水管道。公稱直徑≤400mm的污水管采用雙壁波紋管。DN300mm、DN400mm、DN500mm、DN600mm、DN800mm、DN1000mm，總長 17.91km，采用重力式自然排污。開挖深度為2~6m，管徑越大，開挖深度越大。
2 水平定向鉆的工作原理及工藝
2.1 水平定向鉆進和導向鉆的施工原理
引導鉆孔主要通過噴射輔助切割鉆頭完成。如果鉆柱同時進給和旋轉，則斜面將失去方向性并實現矯直鉆孔;如果僅旋轉鉆柱，則作用在斜坡上的反作用力使鉆頭改變方向。導頻位中有一個探頭或發(fā)射器。
2.2 水平定向鉆的優(yōu)缺點
優(yōu)點：對表面的干擾小，施工速度快，管道鋪設方向可控，施工精度高。缺點：施工現場要求較大，難以在非粘性土壤和礫石層中施工，并且通常適用于沒有大卵石的各種土壤層。
2.3 水平定向鉆施工流程
施工準備→測量放線→設備安裝→鉆機錨固→泥漿配備→導向孔施工→擴孔施工→管材回拖。
3 硬盤技術在污水管道項目實施過程中
下面重點介紹亞洲公路w33-w40 管道拉管的施工，施工過程控制說明，一次性管道長度為 203m。
3.1 現場地質條件
表面層是黑砂，厚度為 3~4m。局部有粉質粘土，粉質粘土或粘土，含水量 19.8~43.9，中等壓縮性，軟塑料。
3.2 DN800 管道施工鉆機設備選型(鉆頭，鉸刀，鉆桿)
根據現場地質情況，選用美國 WITTMANNd80×d100 鉆機，配備配套泥漿泵，采用進口鉆桿。擴孔器采用快速切削式擴孔器，需要 d350、d550、d650、d750、d850、d950 等 6 個級別，天津港臨港工業(yè)區(qū)泥質粘土適用于快速切割鉸刀。
3.3 泥漿采用美國百瑞得(BAROID)泥漿
每立方米水混合 45kg 膨潤土(BORE-GEL)15-30min。根據地質條件，當上述漿料仍不能滿足要求時，緩慢加入 1L 孔壁穩(wěn)定劑(EZ-MUD)和 3.8 升表面活性劑(PENETROL)。并持續(xù)攪拌 15-30min。
3.4 管材選擇
選用山東陽谷恒泰管業(yè) DN800×30.6mmPE 管材。環(huán)剛度≥12.5kN/m2。抗拉強度標準值：不小于 50MPa，抗拉強度設計值：不小于 37.5MPa。環(huán)向彎曲剛度：不小于 8kN/m2，管道的允許拖曳應力控制在 35MPa。
1.1
軌跡設計
亞洲w33-w40 污水管道底線海拔 1.087m，地面平均海拔 6.3m。根據公式 H =6.3 -1.087 =5.213m，H0 =H -0.8/2 =4.813m，D =800mm，D0 =800 +30.6×2=861.2mm，每節(jié)導鉆桿長度 A=4.6m，α 取 15°，n=5，計算 L=21.7m。
每個傾斜部分被認為是 5 個鉆桿。
污水管道的坡度設計為坡度為 0.8‰。檢查井的底部高度比管底低50cm。
3.6 鉆機錨固
合理的鉆機錨固是成功完成鉆進的前提條件�？紤]到亞洲公路的地質條件較差，該鉆機安裝在北京路與亞洲路的交叉口，并由人行道的堅硬肩部錨定。具體聯系污水寶或參見http://www.yiban123.com更多相關技術文檔。
3.7 導向孔施工
導孔的結構是孔形成的關鍵，導孔的入射角和入射點的角度是根據設計的軌跡線確定的。仔細測量并科學地選擇軸上的方位角，使鉆孔接近設計軌跡。此外，在引導孔的構造期間，現場技術人員確保曲線偏移不超過指定的設計范圍。還嚴格控制每個鉆桿之間的角度變化，以確保導向孔具有高質量。在引導孔檢測過程中，引導儀器的參數(鉆頭傾角，工作角，鉆頭深度)在適當的時間傳送到計算機，曲線由 excel 表繪制，以控制和檢查分析。
3.8 擴孔施工(各級預擴孔)
導孔完成后，技術人員應根據操作員的原始記錄再次檢查導孔的質量，并檢查原設計軌跡。當導孔符合質量要求時，拆下導向鉆頭，連接反向鉆頭，并連接分動箱以重新擴孔。設計回拉擴孔進行 6 次，依順序為d350mm、d550mm、d650mm、d750mm、d850mm、d950mm 擴孔器回拉擴孔，擴孔階段的數量很大，可以更好地保證孔的質量。
3.9 清 孔
在擴孔完成后，用 d950mm 孔清潔器清潔孔兩次。在清理孔時要注意泥漿的比重，以確保泥漿的質量。機械操作人員應注意儀表的變化，以判斷孔內的情況。并記錄，技術人員根據記錄的數據，分析清除孔的影響，并決定是否可以鋪設管道。
3.10 回拖管材
拖動開始后，操作需要平穩(wěn)均勻，最大速度不超過 0.82m/min。在操作時，觀察背壓的變化并及時分析，以確保管道的成功。
3.11 施工精度
亞洲路 w33-w40 拉管完成后，進行污水泥漿檢查井施工，共檢查 8口井，在檢查了井基溝槽的開挖情況后，對 PE 管的 PE 高度和位置進行了測量和評估。高程的最大誤差為 125mm，管軸的最大誤差為 250mm。
4 拉管施工中的注意事項
4.1 導向鉆進需要注意的問題
在鉆進過程中，鉆頭遇到小巖石或卵石，鉆探軌跡可能與設計軌跡明顯偏離，鉆頭偏差難以預測。操作員應立即停止鉆孔并檢查鉆頭位置。
此時，應減少鉆頭的重量并緩慢進給，以使鉆頭緩慢地穿過該區(qū)域。
4.2 回擴后拉管注意事項
(1)鉸孔鉆頭不應在鉆孔中停留太長時間。
(2)在慢拉管期間，過大的張力會導致鉆孔中的孔或軟化管周圍的土壤。擴孔鉆頭越大，鉆頭下沉的可能性越大，并且在施工過程中的任何時候都應該觀察和防止。
5 結束語
由于地質條件的原因，天津港臨港工業(yè)區(qū)污水管道底部填埋后淤泥層形成嚴重淤泥，管道深埋較深，鋼板樁長達 6m，開槽難度很大。也可以通過傳統(tǒng)的頂管技術解決，但管道千斤頂需要制作工作坑。通過簡單的挖掘建造頂升工作坑幾乎是不可能的。但是，施工期和成本會大大增加。從施工情況看，天津港臨港工業(yè)區(qū)污水處理工程管道工程一次性拉管最大長度為 203m(亞洲路 w33-w40)。應用效果良好(應特別注意管道的高程控制)，既解決了傳統(tǒng)開挖技術的難題，又降低了施工成本。與此同時，該部分管道的建設進度也大大加快。它為類似項目的建設提供了一定的參考經驗，值得推廣和應用。(來源：中交一航局第四工程有限公司)
