非开挖工程定向钻施工技术速成

　　摘要： 非开挖就是不用开挖路面进行敷设地下隐蔽物的施工方法，主要应用于电力、通信、供水、煤气等管道施工;要想速成，只能挑一种仪器，以“探验者”和“月蚀”为例。

　　关键词： 非开挖,地下管线探测仪,导向仪,间接感应法,化学泥浆

　　概 述

　　2009年12月一批来自全国各地的学员齐聚广州大学市政学院花都校区，经过15天的书面培训以及15天的工地实战实习，30名毕业学员均能独立主持定向钻施工，结合这两年非开挖行业的蓬勃发展，总结定向钻施工技术速成如下：

　　1掌握必要的非开挖基本常识

　　非开挖就是不用开挖路面进行敷设地下隐蔽物的施工方法，包括人工暗挖地道(已淘汰)和机械施工。

　　非开挖机械施工的种类有很多，有用于直径3米以上公路地铁等大型隧道施工的盾构机施工、有用于直径1~2米的供水排水等大型管道的微型盾构机施工、有用于直径0.5~1米的等中型管道的液压千斤顶施工、定向钻则是用于直径0.5米内的电力、通信、供水、煤气等管道施工。

　　定向钻施工技术是非开挖工程的种类之一，很多人也习惯叫顶管。非开挖定向钻施工的主要步骤为：地下管线探测、设计出图、导向孔施工、焊管作业(有的需要打气试压)、扩孔施工、回拖敷管施工。

　　2非开挖定向钻施工关键技术

　　关键是要学会“按”两种仪器，和独立驾驶钻机。一种仪器叫“地下管线探测仪”，另一种仪器叫“导向仪”。既然是速成，教学必须象学汽车驾驶员一样面向所有人群，打个不恰当的比方：学汽车驾驶一样可以速成，最快可以半小时内让大家学会把车围在大院内转。同样非开挖定向钻施工技术速成，最快可以七天内学会如何探测地下管线、如何导向施工、如何开动钻机和其他辅助机械，但会不会钻破水管也只能是以后自己去摸索掌握(仅仅是能开机，会用两种仪器，会驾驶钻机)。

　　前提是所有探测器已由师傅校准、按公制单位及频道、百分比设定完毕。

　　3地下管线探测仪速成技术

　　地下管线探测器是一种专门用来探测地下水管、地下电缆的仪器，口语上说“探测器”“探测仪”“管线仪”都是指地下管线探测器(与导向仪器口语的区别是导向仪器都带“导向”字眼)。钻孔前必须用地下管线探测器进行“探地雷”一样的全地下扫描，探测器的种类就像手机一样有很多，但探测原理都一样。有代表性和用得比较多的世界名牌有“雷迪”“探验者”“向导”。

　　要想速成，只能挑一种牌字，以“探验者”为例，速成方法如下：

　　认识探验者地下管线探测仪：它是美国麦克拉夫伦公司生产的，2010年生产的为兰色、含主机1个(接收机)和辅机1个(发射机)。

　　3.1主机的开机操作

　　要能独立操作接收机，必须达到像傻瓜相机一样、拿到手就会用，其工作键盘含POWER、PEOBE、MODE、GAIN、DEPTH、FREQ，很多人拿到手都因不识英文而不知如何“按”，实际上只用按二个键就可以独立工作了：一个是开关，几乎所有家用电器的开关都是用英文POWER和符号表示，大家一定要记住这个;另一个是频率键，所有的探测仪也都是用一种F开头的英文FREQ表示。为什么要记这两个键?一是共同性，不管那种探测器到手，只要记得按这两个键，就可以象傻瓜相机一样放心大胆进行操作。二是必要性，仪器拿到手后，要能马上独立工作，按住开关不放，3秒钟内仪器会开机，随即松手，第一时间检查屏幕上有无38字样显示，如果有则可以开始工作了，如果没有则要按一下F开头的频率键，直到显示38字样为止，不会按这两个键就没办法进行后面的操作。辅机的开机操作同主机。

　　3.2开始探测地下管线

　　必须同时使用主机和辅机才能比较准确的测定地下管线的深度和走向，主机和辅机结合使用的方式分为间接感应法、直连线圈法、卡环线圈法，要达到速成目的，只要学会间接感应法就可以独立工作了。间接感应法是按上述步骤打开发射机和接收机后，在需要探测的区域按一定的步法完成探测任务的方法，就像打太极拳一样，探测技术也讲究步法。

　　(1)间接感应法的人员探测步法

　　探测需要二人进行，探测员手拿接收机与手持发射机的辅助人员面对面站好。首先必须穿戴反光衣、安全帽;其次身体要直、腰不能弯，手臂略抬使接收机离地30厘米;再次，探测时只能用“侧游步”和“定步”进行走动，千万不能向前走和向后倒步。侧游步是指探测员保持与辅助人员面对面，而侧身平行向两边走动的步伐(此时身体在动而手不动);定步是指找到怀疑目标后定下两只脚，脚不动而身体动或手动的步伐(此时手持接收机做平行运动)。辅助人员只做定步运动(看探测员的手势，每次探测员手一挥就向所示方向移动1~2米)。

　　间接感应法的仪器摆放方法(以进入某一条马路某一路段为例)：

　　a当对某一段马路A1F1F2A2(如图3)进行探测时，只分纵向和横向探测。对纵向A1A2方向进行探测时，辅助人员将发射机放在A1的位置，探测员面对面站到A2位置打开仪器检查是否显示38字样，如果是，则侧游步走到与A1A2呈45度角的G1点按第二次开关“GAIN”增益键正式开工，辅机(发射机)放在地面不动，辅助人员注意观察过往车辆安全，并随时注意观察探测员手势。探测员从G1点运动到G2点的过程中如发现信号突然加大到70%以上，证明该处地下有疑问，应立即采取定步左右移动探测器，如信号仍然在70%以上，立即用喷漆或红砖在地面上做好标记。G1点运动到G2点的过程中可能会发现好多个疑问点，都要做好标记，直到G2点后可以摆手示意辅助人员移动发射机1~2米到下一个点，同理可以探测B1B2、C1C2。。。。。。F1F2。对标记好的地方只有一个点，两点成一线，因此必须调转辅机和主机的位置寻找另一个点。当然，这时只需要将辅助发射机放在刚才有疑问的点上就行了，不需要1~2米的一下一下挪动，此时可以按DEPTH结果键探测出管线的准确深度。探完纵向探横向，同样可以探测A1F2至A2F2的空间疑问点。从中不难发现每次45°、每次45°刚好形成一个360°的闭和区域，整个顶管范围内的地下管线可以全部探测得到。

　　b上述方法简称“扫描法”，每进入一个工地，首先必须对该区域进行地下扫描，以初步排查地下管线。对于三岔路口、十字路口范围的非开挖定向钻顶管，不管你顶多少枪(每一次入钻和出钻算一枪)，都必须对东南西北各个方向进行扫描探测。

　　c扫描法只是一种初步的探测，误差在0.5米范围内，对于管线不多的工地以及初学者只能起到“速成”的作用;要想再精确一点，则必须采用直连线圈法、卡环线圈法;都是线圈，不过直连线圈有红黑两个不锈钢铁夹，红的夹不带电的裸露目标管线(一般用于探钢质水管、钢质煤气管等)，黑的接地极;卡环线圈则只有一个较大塑料卡钳，一般用于夹住有绝缘层保护的高压电缆、通信电缆。(速成法不再介绍线圈法)

　　雷迪探测仪器键盘无中文也无英文，只有符号图案显示，值得提醒注意的是 指开关键， 指频率键， 指增益键(二次开关，它在手柄框内，需要用食指上下拨动)， 指深度结果。

　　更高级别的地下管线探测仪是地下雷达系列，所有探测仪探测不到的管线用地下雷达基本上都可以找到，但地下雷达购买的价钱太高，作业时必须封闭道路，所以使用得非常少。

　　4导向探测仪速成技术

　　导向探测器是一种专门用来探测钻头里面的信号棒的仪器，口语叫导向仪。钻孔前必须将信号棒安装在钻头里面才能通过导向仪找出钻头钻到哪里。导向仪的厂家也比较多，但探测原理也都一样。有代表性和用得比较多的世界名牌有美国数字控制公司的“地磁”“月蚀”“马克5”“马克4”“马克3”“F5”“F2”“SE”等、英国雷迪公司的“iTrack领航者”“385”等、日本向导公司的“向导Ⅲ”“向导Ⅴ”等、以及国内宁波金地公司的“GL300”“GL515”“GL600”“GL700”等。

　　要想速成，只能挑一种型号的仪器，以“月蚀”为例，速成方法如下：

　　4.1 “月蚀”导向仪

　　它是美国数字控制公司生产的，1999年生产的型号为马克Ⅲ、2000年生产的为马克Ⅳ、2001年生产的为马克Ⅴ、2002年生产的为“月蚀”，因月蚀操作简单、界面直观至今仍是90%以上探测员的指定使用品，整套月蚀(如图4)包括主机1个((1)接收机也叫导向仪)、辅机2个((2)钻机上的遥显器和(3)装入钻头的信号棒)。

　　4.2认识钻头

　　大家都知道任何钻探都需要钻头才能开始工作，非开挖定向钻施工的钻头与其他钻头不一样，它需要在内胆里面安装一个跟踪信号棒才能使用。其工作原理(如图5)：要向上转弯时，转动钻杆看住主机显示屏显示12点钟方向叫停转动，命令推进钻杆则钻头作向上运动;同理可以向左(9点钟方向)向右(3点钟方向)和向下(6点钟方向)作转弯运动;当不需要转弯时，钻杆及钻头不停的旋转钻进则可保持直线前进。钻头及钻杆中间都是空心的，水可以顺利通过水罐、钻机、钻杆、钻头喷射出来冷却钻得发热的钻头以避免烧坏信号棒。钻头以及主机、辅机的电池安装可以自学，注意每次完工要拆卸所有电池。

　　4.3导向仪的开机操作

　　月蚀主机接收机(简称导向仪)工作键盘有二个(一个在手柄框内，像手枪的扳机，既是开关也是确定键;另一个突出在手柄框的外上方，是一个选择功能键，类似鼠标)，很多人拿到手也因不识英文而不知如何“按”，实际上只将扳机按一下就可以独立工作了：几乎所有家用数字控制公司的开关都在手柄框内，像开手枪一样将扳机轻轻一按就开机了。在无地下管线及生手第一次干活时，基本上不用再作任何操作、不用再按任何开关即可以独立工作了。钻机手观看的导向仪辅机的开机则只需要按一下 回车键(最好用胶纸写上“开关”字样贴在回车键的下面)。

　　导向探测也必须遵守一定步法规则：探测需要二人进行，探测员手拿导向仪背对钻机，与钻机钻杆成一直线，辅助人员手拿反光锥协助疏导安全。首先必须穿戴反光衣、安全帽;其次探测时身体要下弯，手持导向仪贴地而行;再次，探测时只能采用“猫步”和“定步”进行探测，这里的猫步不是时装表演的猫步，而是要猫着腰探测，而且探测应遵循“先近后远”“先右后左”的原则，以策安全，千万不能漫无目的的跑动。

　　一般钻杆每前进一条探测一次。第一条杆钻完，探测员必须背对钻机从屁股挨到钻机的位置作为探测原始点向前移动导向仪，发现屏幕上的小球第一次出现在中间小框内时，则表示信号棒的后点在此，立即对此点用喷漆或红砖做个记号再向前走，直到小球第二次出现在中间小框内时，则表示信号棒的前点在此，立即对此点用喷漆或红砖做个记号，将导向仪再次放回后点并缓慢向前点移动，直到有一条横线出现并在中间方格内与竖线垂直，则当此位置则为信号棒的准确位置(中点)。同样道理钻进第二条钻杆时以第一条杆的探测中点为探测原点找到后点和前点即可找到钻头。第三条、第四条……同理。

　　特别注意导向仪屏幕出现闪烁字符或声音报警时，说明某一仪器可能快没电了也可能是钻头温度过高了，一定暂停施工，搞清楚原因后才能继续下一步的工作。

　　月蚀探测仪的前几代产品分别为“马克5”“马克4”“马克3”“马克2”，因目前仍有小部分施工单位使用，简单介绍使用方法如下：点一下扳机开机→背对钻机第一次由“+”号变“–”处为后点→背对钻机第二次由“+”号变“–”处为前点→返回后点背对钻机“–”变“+”处则为中点(即是钻头的准确位置)。

　　5化学泥浆配制速成技术

　　复杂地层除了要用钻头打入水进行冷却外，还得随水打入化学泥浆才能保证工程顺利的进行。

　　各种地层的泥浆配方均不同：通常沙层采用膨润土+钻易;原质黄土采用化粘剂+钻易;淤泥采用膨润土+烧碱等等;采用化学泥浆可以达到事半功倍的效果。

　　要想速成，只能选比较单一通用的方法：每次打导向孔都要留意地下的松紧度、有无振动、流出孔的水和泥浆颜色，当敷设管道直径小于200mm时，如果导向钻孔过程无振动、推进速度均匀(长3米的每条钻杆都能在30秒内推完)、

　　总 结

　　速成后必需继续学习掌握现场勘察的技术，包含现场揭开井盖、现场挖取土样、现场测量标高路宽等等技术工作。

　　必需继续学习掌握非开挖设计绘图技术，包含现场勘察设计图、拟定定向钻顶管线路平面设计图、拟定定向钻顶管线路剖面设计图、拟定回拖管道暨交通疏导布设图、工程竣工图等。可以是手工画图，也可以是电脑绘图。

　　必需继续学习掌握非开挖施工数据统计技术，包括地下管线资料统计、导向孔施工记录、回扩孔施工记录、回拖管施工记录等。

　　必需继续学习掌握非开挖施工的简单计算技术，包括回拖拉力计算、孔径计算、泥浆配合比计算等。

《非开挖工程定向钻施工技术速成》

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