多功能塑料钻头在非开挖管线探摸中的应用研究_董教社.pdf

1、2 0 2 3 年 第 3 期 工 程 勘 察 G e o t e c h n i c a l I n v e s t i g a t i o n&S u r v e y i n g 27 多 功 能 塑 料 钻 头 在 非 开 挖 管 线 探 摸 中 的 应 用 研 究董 教 社,张 文 卓,杨 鹏,冯 凯,罗 凌 云(上 海 市 城 市 建 设 设 计 研 究 总 院(集 团)有 限 公 司,上 海 200125)摘 要:在 非 开 挖 管 线 专 项 探 测 方 面,目 前 常 规 钻 探 法 探 摸 时 易 破 坏 地 下 管 线,施 工 风 险 高,而 水冲 法 的 设 备 机 械

2、化 程 度 低,施 工 手 段 原 始,效 率 低 下;这 两 种 方 法 施 工 时 均 由 远 及 近 逐 步 成 孔 探摸,常 需 要 4 8 个 钻 孔,甚 至 更 多,且 施 工 效 果 欠 佳。笔 者 及 其 团 队 经 过 多 年 的 研 究 和 实 践,基于 自 主 研 发 专 利 产 品 多 功 能 塑 料 钻 头,探 索 出 了 一 种 非 开 挖 管 线 的 探 摸 施 工 新 方 法,该 方 法 中 所成 的 探 摸 孔 垂 直 度 高、孔 壁 完 整 性 好,可 作 为 验 证 孔,能 有 效 保 护 需 要 探 明 的 管 线;结 合 孔 内 物探 仪 器 探 测,

3、能 快 速 确 定 管 线 位 置 和 埋 深,解 决 了 目 前 非 开 挖 管 线 专 项 探 测 中 遇 到 的 难 题。关 键 词:非 开 挖 管 线;管 线 探 测;多 功 能 塑 料 钻 头;管 线 保 护中 图 分 类 号:TU413;P634.4 文 献 标 识 码:BA p p l i c a t i o n s t u d y o n m u l t i-f u n c t i o n a l p l a s t i c d r i l l b i t i n t r e n c h l e s s p i p e l i n e d e t e c t i o nDong

4、 Jiaoshe,Zhang Wenzhuo,Yang Peng,Feng Kai,Luo Lingyun(S h a n g h a i U r b a n C o n s t r u c t i o n D e s i g n&R e s e a r c h I n s t i t u t e(G r o u p)C o.,L t d.,S h a n g h a i 200125)A b s t r a c t:In the trenchless pipeline special detection,conventional drilling method at present is l

5、ikely to damage the underground pipelines,and the construction risk is high.While using water flushing method,there are many disadvantages,such as low mechanization degree of equipment,primitive construction means,low efficiency etc.These two construction methods are drilling gradually from far to n

6、ear to explore,and often need 4 to 8 boreholes,or even more,the effect is not good enough.The author and his team after many years of study and practice,using self-developed multi-functional plastic drill bit,a new exploratory construction method for trenchless pipelines is explored,the exploratory

7、boreholes drilled with this method is good in verticality and wall integrity,which can be used as verification hole and protect the existing pipeline effectively.Combined with the geophysical detection in borehole,the position and buried depth of the pipeline can be quickly determined and could solv

8、e the problems in trenchless pipeline detection.K e y w o r d s:trenchless pipeline;pipeline detection;multi-functional plastic drill bit;pipeline protection收 稿 日 期:2022-05-16;修 订 日 期:2022-07-18作 者 简 介:董 教 社(1969-),男(汉 族),陕 西 武 功 人,大 学 本科,教 授 级 高 级 工 程 师.0 引 言 随 着 城 市 化 建 设 的 不 断 发 展 和 各 种 管 材 的 不 断

9、应 用,新 旧 管 网 上 下 交 错,分 布 复 杂,管 线 的 施 工工 艺 差 异 很 大,大 管 径、非 金 属 及 深 埋 管 线 日 益 增多,要 探 明 管 线 的 走 向、埋 深、连 接 关 系 已 成 为 管线 探 测 工 作 中 的 难 点 1。常 规 物 探 手 段 受 当 前 设 备配 置、技 术 方 法、基 本 原 理 的 限 制,存 在 技 术 瓶颈,如 探 测 非 金 属 管 线、超 深 地 下 管 线 等,目 前 的探 测 方 法 中 还 无 法 有 效 处 理 此 类 管 线 的 非 开 挖 探 测技 术 需 求 2;一 般 的 非 开 挖 管 线 埋 深 约

10、 3 15m,部分 穿 越 重 要 河 道 或 建(构)筑 物 的 管 线 埋 深 达 20m 左右,非 开 挖 管 线 交 叉 错 综 的 现 象 普 遍 存 在 3;另外,由 于 多 方 面 因 素,原 有 非 开 挖 管 线 的 竣 工 资 料往 往 不 是 实 际 探 测 得 到 的,多 数 仅 是 设 计 资 料 的 复制,实 际 管 线 的 平 面 位 置 及 埋 深 误 差 较 大 4;以 上原 因 致 使 对 非 开 挖 管 线 的 精 准 探 测 更 显 得 力 不 从心。出 于 工 程 安 全 考 虑 和 设 计、施 工 的 需 要,有 时必 须 对 地 下 管 线 进 行

11、 精 准 定 位,为 排 除 干 扰 因 素,准 确 探 明 管 线 平 面 位 置 和 埋 深,经 常 需 要 钻 探 成 孔28 工 程 勘 察 G e o t e c h n i c a l I n v e s t i g a t i o n&S u r v e y i n g 2 0 2 3 年 第 3 期配 合,特 别 是 对 埋 藏 相 对 较 深 且 规 律 性 较 差 的 非 开挖 管 线。目 前 常 规 钻 探 成 孔 中 使 用 的 是 复 合 片 钻 头 或 硬质 合 金 钻 头,在 施 工 过 程 中,由 于 提 供 的 地 下 管 线资 料 存 在 偏 差,在 管 线

12、 探 摸 时 损 坏 地 下 管 线 的 事 故时 有 发 生,造 成 很 大 的 经 济 损 失 和 不 良 的 社 会影 响。1 非 开 挖 管 线 探 摸 方 法 应 用 现 状 常 规 勘 探 机 具 探 摸 的 施 工 方 法 易 损 坏 地 下 管线,而 采 用 水 冲 法 机 械 化 程 度 低、施 工 手 段 原 始、工 作 效 率 低;两 种 方 法 探 摸 效 果 均 不 佳,探 测 时 需要 由 远 及 近 地 逐 步 成 孔 探 摸,一 般 精 准 探 摸 管 线 位置 需 要 4 8 个 钻 孔,甚 至 更 多,耗 费 人 力 物 力较 大。1.1 常 规 钻 探 法

13、 探 摸 使 用 常 规 钻 探 法 进 行 管 线 探 摸 方 法 如 图 1 所示,这 种 方 法 在 管 线 探 摸 时,为 保 障 施 工 安 全,需要 从 距 离 管 线 概 略 位 置 较 远 的 地 方 开 始 钻 孔,由 远及 近 逐 步 探 摸,效 率 较 低,最 终 也 无 法 更 进 一 步 靠近 实 际 管 线 位 置,导 致 探 测 精 度 降 低。常 规 钻 探 进行 管 线 探 摸 采 用 的 是 常 规 复 合 片 或 硬 质 合 金 钻 头,虽 然 探 摸 过 程 中 可 采 集 芯 样,有 利 于 了 解 地 下 管 线特 别 是 非 开 挖 管 线 上 面

14、 的 土 层 情 况,为 探 摸 中 出 现异 常 现 象 分 析 提 供 依 据,但 这 种 方 法 控 制 钻 孔 与 目标 管 线 的 水 平 距 离 是 关 键,距 离 管 线 太 近,不 能 保证 钻 孔 过 程 中 管 线 的 安 全 5,距 离 太 远,不 能 有 效地 通 过 物 探 仪 器 探 测 非 开 挖 管 线 的 准 确 位 置(如 跨孔 电 阻 率 CT 或 单 孔 共 偏 移 距 钻 孔 雷 达),且 由 于 管线 位 置 存 在 一 定 非 确 定 性,给 非 开 挖 管 线 探 摸 带 来巨 大 风 险 压 力,稍 有 不 慎,一 旦 碰 到 管 线,势 必

15、破坏 管 线。采 用 此 法 施 工 钻 孔 数 量 多、成 本 大,一 般很 难 有 触 及 管 线 的 直 接 验 证 孔。1.2 水 冲 法 探 摸 目 前 在 地 下 管 线 探 摸 中 经 常 使 用 水 冲 法 进 行 管线 探 摸 方 法,如 图 2 所 示,该 方 法 在 遇 到 管 线 时,较 常 规 钻 探 法 在 管 线 探 摸 施 工 中 安 全 风 险 略 高,对埋 藏 较 浅 的 管 线 探 测 有 一 定 效 果,但 是 由 于 这 种 探摸 方 法 一 般 自 动 化 低、施 工 手 段 原 始,工 作 效 率低。探 头 常 采 用 空 心 管 体、戴 橡 皮

16、套 钻 杆 或 ABS 塑料 柱 体(有 两 个 简 易 斜 角 水 槽),在 土 层 中 回 转 钻 进功 能 差,主 要 靠 上 下 水 冲 钻 进。目 前 市 场 上 常 见 的水 冲 探 摸 头 为 两 边 带 突 出 钢 筋 条 的 空 心 管 体,施 工如 图 3 所 示。水 冲 钻 进 的 孔 壁 垂 直 度 差,当 冲 孔 深度 达 到 5m 以 上 时,即 使 碰 到 地 下 管 线,实 际 的 管图 1 常 规 钻 探 进 行 管 线 探 摸 施 工 断 面 示 意 图F i g.1 S c h e m a t i c d i a g r a m o f p i p e l

17、 i n e e x p l o r a t i o n c o n s t r u c t i o n s e c t i o n b y c o n v e n t i o n a l d r i l l i n g线 位 置 可 能 已 在 水 平 方 向 偏 移 该 点 孔 口 位 置 30 50cm;由 于 上 下 冲 击,也 有 损 坏 管 线 的 可 能;对 于埋 深 相 对 较 深 的 管 线,特 别 是 非 开 挖 管 线,用 该 方法 探 摸 的 孔 底 沉 渣 厚,且 不 易 清 除;所 成 孔 不 易 下测 斜 管 进 行 物 探 测 试 仪 器 探 测,探 摸 深 度

18、 明 显 受限,且 探 摸 精 准 度 不 高,实 用 性 较 差。图 2 水 冲 法 进 行 管 线 探 摸 施 工 断 面 示 意 图F i g.2 S c h e m a t i c d i a g r a m o f p i p e l i n e e x p l o r a t i o n c o n s t r u c t i o n s e c t i o n b y w a t e r f l u s h i n g m e t h o d2 非 开 挖 管 线 探 摸 施 工 新 方 法 的 研 究 由 于 目 前 在 地 下 管 线 特 别 是 非 开 挖 管 线 专 项

19、探摸 中 存 在 的 诸 多 困 难,需 要 对 现 有 的 用 于 浅 部 土 层钻 探 方 法 进 行 创 新,使 其 能 够 克 服 现 有 的 技 术 缺陷,既 能 在 20 m 以 浅 土 层 中 安 全 钻 进(非 开 挖 管 线埋 深 一 般 不 会 超 过 20 m),满 足 钻 孔 勘 探 要 求,又不 会 破 坏 管 线,且 反 应 特 征 明 显,满 足 地 下 管 线 特别 是 非 开 挖 管 线 精 准 探 摸 的 需 求,大 大 提 高 地 下 管线 探 摸 效 率、增 大 地 下 管 线 探 摸 深 度 和 精 度。2 0 2 3 年 第 3 期 工 程 勘 察

20、G e o t e c h n i c a l I n v e s t i g a t i o n&S u r v e y i n g 29 图 3 水 冲 法 探 摸 管 线F i g.3 E x p l o r e i n g p i p e l i n e b y w a t e r f l u s h m e t h o d 2.1 多 功 能 塑 料 钻 头 笔 者 及 其 科 研 团 队 研 发 的 专 利“适 用 于 管 线 密集 市 政 道 路 上 钻 进 成 孔 的 新 型 塑 料 钻 头 6”以 及“适 用 于 管 线 密 集 市 政 道 路 上 勘 察 采 取 芯 样 的

21、 新 型塑 料 钻 头 7”,提 供 有 效 保 护 地 下 管 线 的 多 功 能 塑料 钻 头,由 于 聚 丙 烯(PP)钻 头 遇 到 地 下 管 线 时 反应 优 于 其 它 塑 料 钻 头,且 耐 磨 性、耐 高 温 性、可 加工 性 较 好,成 本 低,可 有 效 避 免 或 减 少 对 管 线 的 损坏 破 坏;采 用 冲 洗 液 循 环 机 械 回 转 钻 进 时,在 流塑 可 塑 状 的 黏 性 土 及 松 散 中 密 的 粉 土、砂 土 层中,钻 进 成 孔 效 果 较 好 8,可 直 接 与 岩 土 工 程 勘 察市 场 上 的 岩 芯 管 无 缝 对 接,不 但 能 够

22、 在 保 证 管 线 安全 的 前 提 下 高 效 地 探 摸 地 下 管 线,还 能 达 到 钻 探 采取 芯 样、分 析 探 摸 过 程 中 出 现 异 常 现 象 和 重 要 地 下管 线 监 测 成 孔、验 证 的 目 的。“适 用 于 管 线 密 集 场 地 钻 探 的 多 功 能 新 型 钻 头”于 2021 年 11 月 获 上 海 市 地 质 成 果 二 等 奖,为 地 下深 埋 管 线 特 别 是 非 开 挖 管 线 专 项 探 测 中 探 摸 施 工 的新 方 法 提 供 了 坚 实 的 物 质 基 础,多 功 能 新 型 塑 料 钻头 结 构 如 图 4 所 示,钻 头

23、前 端 断 面 结 构 如 图 5所 示。图 4 塑 料 钻 头 的 结 构 示 意 图F i g.4 S t r u c t u r e d i a g r a m o f p l a s t i c d r i l l多 功 能 塑 料 钻 头 呈 圆 管 状,一 端 是 与 岩 芯 管 5连 接 的 连 接 端 2,另 一 端 是 用 于 冲 洗 液 循 环 回 旋 钻进 的 前 端 1;钻 头 的 外 形 呈 阶 梯 轴 形 状,连 接 端 2的 外 径 小 于 前 端 1 的 外 径 R2;外 径 R2 大 于 岩 芯 管图 5 塑 料 钻 头 前 端 端 面 的 结 构 示 意 图

24、F i g.5 S c h e m a t i c d i a g r a m o f p l a s t i c b i t f r o n t e n d f a c e5 的 外 径 R1;钻 头 的 内 孔 包 括 纵 截 面 呈 矩 形 的 圆 柱状 内 孔 和 纵 截 面 呈 梯 形 的 梯 形 柱 内 孔;连 接 端 2 和前 端 1 靠 近 连 接 端 2 部 分 对 应 的 内 孔 均 为 圆 柱 状 内孔;圆 柱 状 内 孔 的 内 径 r2 小 于 岩 芯 管 5 的 内 径 r1;梯 形 柱 孔 孔 径 较 小 的 一 端 与 圆 柱 状 内 孔 连 接,梯 形柱 孔

25、的 孔 径 随 着 与 连 接 端 2 之 间 距 离 的 增 加 而 增大,而 相 应 部 分 的 壁 厚 逐 渐 变 小;前 端 1 呈 环 形 的端 部 侧 壁 上 均 分 布 有 8 个 沿 径 向 的 U 型 水 槽 4,每两 个 U 型 水 槽 4 之 间 形 成 一 个 齿 3;每 一 齿 3 在 钻进 时 切 入 土 层 的 一 侧 侧 面 与 相 应 的 齿 端 面 间 夹 角 的 角 度 均 为 100 120。钻 头 对 应 连 接 端 2 处 的 壁厚 为 L1,对 应 前 端 1 且 圆 柱 状 内 孔 处 的 壁 厚 为 L2,对 应 每 一 齿 3 处 的 壁 厚

26、 为 L3。经 反 复 研 究、试 验 和 实 践 证 明:压 力 1.0MPa、转 速 253r/min 以 及 钻 进 2min 无 进 尺 或 冲 洗 液 中 有管 材 或 钻 头 碎 屑 是 判 断 遇 到 地 下 管 线 并 防 止 破 坏 的临 界 条 件,按 此 条 件 停 钻 不 会 破 坏 地 下 管 线(无 保护 层 的 格 栅 管 和 硅 芯 管 等 除 外)。2.2 非 开 挖 管 线 的 探 摸 施 工 新 方 法 经 过 反 复 的 试 验 和 研 究,基 于 多 功 能 新 型 塑 料钻 头,成 功 探 索 出 一 种 可 以 有 效 保 护 地 下 管 线 的

27、非开 挖 管 线 精 准、快 速 探 摸 施 工 新 方 法,如 图 6 所示,具 体 方 法 如 下:(1)根 据 施 工 要 求 和 搜 集 管 线 资 料,确 定 可 能存 在 管 线 的 范 围,并 在 所 述 范 围 内 选 择 可 能 的 中 心位 置 进 行 开 孔 钻 进;(2)先 用 硬 质 合 金 钻 头 或 复 合 片 钻 头 连 接 岩 芯管 开 孔 至 素 填 土 层 或 原 始 土 层;(3)将 硬 质 合 金 钻 头 或 复 合 片 钻 头 换 成 塑 料 钻头,与 岩 芯 管 相 连 接;(4)调 整 钻 机 的 钻 进 参 数(压 力 1.0MPa、转 速25

28、3r/min);采 用 冲 洗 液 回 旋 钻 进,并 注 意 观 察 上返 孔 口 排 出 的 循 环 冲 洗 液 的 颜 色、状 态 以 及 悬 浮物,必 要 时 可 采 用 回 转 取 芯 钻 进,每 1 2m 提 钻 一次,采 取 适 量 芯 样,确 定 钻 进 位 置 土 性,正 确 分 析钻 进 中 各 种 现 象,并 观 察 钻 头 的 磨 损 情 况,及 时 分析 探 摸 情 况;当 孔 内 沉 渣 和 废 土 较 厚 时,采 用 回 旋取 芯 钻 进,捞 出 孔 内 沉 渣 和 废 土 后 再 继 续 钻 进;(5)观 察 钻 机 反 应:若 超 过 2min 无 进 尺,且

29、30 工 程 勘 察 G e o t e c h n i c a l I n v e s t i g a t i o n&S u r v e y i n g 2 0 2 3 年 第 3 期有 明 显 回 弹 感 觉,或 上 返 冲 洗 液 中 有 塑 料 钻 头 的 碎屑 或 所 探 摸 管 材 碎 屑,则 可 以 确 定 遇 到 管 线,立 即停 钻,提 起 钻 具,完 成 本 位 置 管 线 探 摸;若 未 见 上述 反 应,则 执 行 步 骤(6);(6)如 果 达 到 既 定 深 度 范 围 仍 未 遇 到 地 下 管 线,提 起 钻 具 后,放 下 物 探 仪 器 进 行 探 测,在

30、 进 一 步 明确 管 线 所 在 方 位 后,再 次 重 复 步 骤(1)步 骤(5)。图 6 非 开 挖 管 线 探 摸 施 工 断 面 示 意 图F i g.6 S c h e m a t i c d i a g r a m o f t r e n c h l e s s p i p e l i n e e x p l o r a t i o n c o n s t r u c t i o n s e c t i o n采 用 强 度 低 于 或 接 近 管 线 的 多 功 能 塑 料 钻 头,对 素 填 土 层 或 原 始 地 层 进 行 钻 进 探 摸,即 便 遇 到 管线,也 不

31、会 产 生 剪 切 破 坏,起 到 保 护 管 线 的 作 用;而 塑 料 钻 头 能 够 保 证 在 中 软 土 层 中 顺 利 地 压 入 土层,高 效 地 探 摸 地 下 管 线,且 探 摸 孔 垂 直 度 高,孔壁 完 整 性 好;探 摸 孔 直 径 为 120 mm,方 便 下 测 斜管,在 孔 内 采 用 物 探 仪 器 能 够 更 加 精 准 快 速 确 定 管线 位 置;遇 到 管 线 的 探 摸 孔 可 直 接 作 为 验 证 孔。3 工 程 应 用 案 例 有 效 保 护 非 开 挖 管 线 探 摸 施 工 新 方 法 在 工 程 实践 中 得 到 了 应 用 并 取 得

32、了 非 常 良 好 的 效 果。3.1 嘉 兴 海 盐 县 南 松 江 浜 桥 工 程 工 程 位 于 海 盐 县 望 海 街 道 城 北。电 信 长 输 局 巡线 监 护 员 发 现 拟 建 南 松 江 浜 桥 东 侧 墩 台 施 工 范 围 下疑 有 一 路 长 途 通 讯 光 缆 通 过,经 过 资 料 核 对 发 现 该光 缆 埋 深 9 m 左 右,有 可 能 经 过 拟 建 桥 梁 东 侧 墩 位下 方。由 于 前 期 未 进 行 管 线 探 测,桥 梁 墩 台 位 置 已确 定,且 东 侧 桥 墩 台 东 侧 非 机 动 车 道 下 即 为 综 合 管廊,墩 台 下 桩 位 可

33、避 让 距 离 有 限。依 据 管 线 探 测 规范 水 平 定 位 误 差 为 0.1 h(h 为 管 线 埋 深)估 算,通过 导 向 仪 等 物 探 方 法 确 定 的 位 置 误 差 可 达 0.9m,桥 梁 墩 台 施 工 风 险 高。经 各 方 讨 论,在 采 用 导 向 仪法 基 础 上,拟 采 用 钻 孔 法 结 合 跨 孔 电 阻 率 CT 法 精准 确 定 长 途 通 讯 光 缆 PE 管 的 位 置,为 桥 梁 承 台 安全 施 工 提 供 依 据。当 时 正 值 召 开 互 联 网 大 会,电 信部 门 有 保 障 任 务,严 格 禁 止 有 损 管 线 的 探 测 方

34、 法。笔 者 及 其 科 研 团 队 自 主 研 发 多 功 能 塑 料 钻 头 能 满 足安 全 钻 进 成 孔 探 摸 的 要 求 且 遇 光 缆 PE 管 反 应 特 征明 显,解 决 了 这 一 棘 手 问 题。场 地 长 途 通 讯 光 缆 管 线 南、北 检 查 井 内 管 孔 示意 图 如 图 7 所 示。物 探 人 员 现 场 针 对 北 侧 检 查 井 中可 见 的 4 孔 110mm 套 管 进 行 了 导 向 仪 验 证。针 对探 测 成 果,在 测 点 两 侧 50cm 处 跨 管 线 布 置 钻 孔,孔 深 拟 为 12m,钻 孔 5m 以 浅 采 用 合 金 钻 头

35、 钻 进,5m 以 下 采 用 多 功 能 塑 料 钻 头 在 软 弱 土 层 中 钻 进,钻 机 转 速 为 253r/min,钻 压 1MPa。采 用 该 非 开 挖管 线 探 摸 施 工 新 方 法,依 次 在 拟 建 桥 梁 东 侧 桥 墩 的北 侧 钻 了 3 个 钻 孔(T4、T6、T5),南 侧 钻 了 4 个 钻孔(T1、T3、T2、T2),T2 孔 钻 至 10m 处 遇 障 碍,钻 杆 回 弹 明 显,2min 无 进 尺,停 钻 检 查,证 明 遇 长途 通 讯 光 缆 PE 管 线,其 余 钻 孔 均 钻 至 12m;经 物探 重 新 复 核,南 侧 井 内 发 现 该

36、 路 非 开 挖 管 线 实 际 共有 6 孔,除 4 孔 110mm 套 管 外 另 有 2 个 50mm 孔,通 过 导 向 仪 确 认,该 两 孔 非 开 挖 经 过 T2 孔,进 入北 侧 检 查 井,但 未 见 导 向 探 头 穿 出,推 测 为 检 查 井底 淤 塞 填 埋 所 致,T2 孔 处 多 功 能 塑 料 钻 头 碰 到 的是 50mm PE 套 管。探 摸 过 程 中 结 合 下 测 斜 管 采 用跨 孔 电 阻 率 CT 法 测 得 的 高 阻 异 常 位 置,确 定 了 拟建 桥 梁 东 侧 桥 墩 区 域 长 途 通 讯 信 息 光 缆 PE 管 线 位置,如 图

37、 8 所 示。现 场 探 测 施 工 过 程 中 提 钻 后 的 多功 能 塑 料 钻 头 如 图 9 所 示。图 7 检 查 井 内 管 孔 示 意 图F i g.7 S c h e m a t i c d i a g r a m o f p i p e h o l e i n c h e c k w e l l本 次 深 埋 长 途 通 讯 光 缆 PE 管 的 施 工 探 摸 显 示,非 开 挖 管 线 探 摸 施 工 新 方 法 确 实 能 对 地 下 管 线 起 到很 好 的 保 护 作 用,同 时 提 高 了 探 摸 施 工 的 效 率 和 精准 度,避 免 了 因 管 线 错 漏

38、 而 产 生 的 管 线 事 故,值 得在 非 开 挖 管 线 专 项 探 测 工 作 中 大 力 推 广 和 使 用。3.2 嘉 兴 海 盐 县 外 浜 桥 工 程 百 步 大 街 道 路 外 浜 桥 拓 宽,拟 在 现 有 桥 梁 两 侧2 0 2 3 年 第 3 期 工 程 勘 察 G e o t e c h n i c a l I n v e s t i g a t i o n&S u r v e y i n g 31 图 8 管 线 探 测 成 果 图F i g.8 P i p e l i n e d e t e c t i o n r e s u l t s m a p图 9 提

39、钻 后 的 多 功 能 塑 料 钻 头F i g.9 M u l t i-f u n c t i o n a l p l a s t i c d r i l l b i t a f t e r d r i l l i n g布 置 承 台,调 查 中 发 现 桥 西 侧 有 一 路 DN800 mm 的污 水 管 道,管 底 埋 深 8.9m,管 道 材 质 为 玻 璃 钢 夹砂。由 于 管 道 为 非 金 属 材 质(如 图 10 所 示),管 线探 测 无 信 号,两 侧 工 作 井 尺 寸 较 大,管 口 位 置 过深,井 内 水 位 较 高,管 口 被 水 淹 没,无 法 穿 入 示

40、踪探 头。考 虑 到 潜 水 员 或 潜 水 机 器 人 操 作 的 高 昂 成 本和 安 全 风 险,设 计 单 位 明 确 以 钻 孔 探 摸 为 主 要 手 段确 定 管 道 位 置,并 根 据 探 明 位 置 确 定 承 台 下 钻 孔 灌注 桩 的 具 体 桩 位。图 1 0 玻 璃 钢 材 质 的 管 道F i g.1 0 F i b e r g l a s s p i p e多 功 能 塑 料 钻 头 材 质 与 玻 璃 钢 夹 砂 管 道 的 材 质相 比,硬 度、强 度 相 近,考 虑 到 多 功 能 钻 头 的 结 构设 计 和 材 质 特 点,不 会 对 玻 璃 钢 材

41、质 的 管 壁 造 成 实质 性 破 坏,适 用 于 本 工 程 污 水 管 道 的 精 准 探 摸。由 于 场 地 北 侧 河 岸 为 修 车 店 停 车 场 以 及 市 政 河道 绿 化,位 置 狭 小 且 有 架 空 线 路,大 型 钻 机 进 出 不便,前 期 已 用 小 型 水 冲 钻 机 实 施 了 探 摸(即 水 冲法),部 分 钻 孔 在 污 水 管 道 标 高 位 置 附 近 遇 到 异 物,而 沿 管 道 走 向 的 其 它 钻 孔 却 没 有 探 摸 到 管 线,主 要是 由 于 小 型 钻 机 水 冲 式 探 摸 时 钻 孔 垂 直 度 差、孔 径不 规 则 且 易 扩

42、 大,探 测 效 果 较 差。本 次 河 道 南 岸 小路 上 污 水 管 道 的 精 确 探 测 采 用 GXY-1C 钻 机 以 及 多功 能 塑 料 钻 头 等 机 具,采 用 地 下 非 开 挖 管 线 探 摸 新方 法 进 行。探 摸 钻 孔 如 图 11 所 示,Z1 Z3 为 预 设 孔,Z2孔 钻 至 7.6 m 处 遇 障 碍,无 进 尺,回 弹 反 应 明 显,判 断 多 功 能 塑 料 钻 头 钻 至 管 道 侧 壁,初 步 预 判 Z2孔 钻 至 管 道 西 侧 壁,故 在 完 成 Z3 孔 后 向 Z2 孔 东 南侧 布 置 Z4 孔 予 以 验 证,Z4 孔 沿 管

43、 道 走 向 方 向 距 离Z2 孔 80cm,垂 直 于 管 道 走 向 距 离 Z2 孔 50cm,验证 显 示 初 步 预 判 有 误,实 际 Z2 孔 钻 到 的 位 置 可 能是 管 道 东 侧 壁,随 后 以 Z2 孔 为 中 心,在 Z4 孔 相 反位 置 布 置 了 Z5 孔,并 在 7.2m 处 遇 阻,综 合 判 断 该DN800 污 水 管 道 中 心 位 置 靠 近 Z5 孔。过 程 中 结 合下 测 斜 管 采 用 跨 孔 电 阻 率 测 试,很 快 确 定 现 场 管 线的 准 确 位 置,管 线 探 摸 成 果 如 图 11 所 示。图 1 1 管 线 探 摸 成

44、 果 图F i g.1 1 P i p e l i n e d e t e c t i o n r e s u l t s m a p由 于 此 次 管 道 深 度 资 料 较 为 详 细,可 以 确 定 管道 深 度 在 7m 以 下,本 次 管 线 探 摸 时 水 泥 地 坪 上 采用 直 径 146mm 开 孔 器 钻 至 2m,然 后 采 用 合 金 钻 头进 行 钻 进 至 5m 左 右,再 采 用 多 功 能 塑 料 钻 头 冲 洗液 循 环 回 旋 钻 进,预 设 孔 深 12m,结 合 孔 内 管 线 探测 仪 器(跨 孔 电 阻 率 CT 测 试)精 准 探 摸 管 线,其

45、中32 工 程 勘 察 G e o t e c h n i c a l I n v e s t i g a t i o n&S u r v e y i n g 2 0 2 3 年 第 3 期Z2 和 Z5 钻 孔 触 及 管 线,探 摸 深 度 分 别 为 7.6m 和7.2m,由 于 探 摸 土 层 为 软 弱 黏 性 土 层,对 多 功 能 塑料 钻 头 磨 损 较 小(如 图 12 所 示),探 摸 速 度 快,准确 性 高。图 1 2 多 功 能 塑 料 钻 头 磨 损 情 况 对 比 图F i g.1 2 C o m p a r i s o n o f w e a r c o n d

46、 i t i o n s o f m u l t i-f u n c t i o n a l p l a s t i c d r i l l b i t s4 结 语 经 过 反 复 试 验、研 究、实 践,探 索 出 了 一 种 非开 挖 管 线 探 摸 施 工 新 方 法,能 够 高 效 探 摸 地 下 非 开挖 管 线,更 加 精 准、安 全 地 确 定 管 线 位 置,且 探 摸孔 垂 直 度 高,孔 壁 完 整 性 好,可 直 接 作 为 验 证 孔,在 地 下 深 埋 的 非 开 挖 管 线 专 项 探 测 中 具 有 非 常 重 要的 现 实 意 义,能 带 来 良 好 的 经

47、济 效 益 和 社 会 效 应。参 考 文 献 1 杜 朋 卫.浅 析 城 市 地 下 管 线 疑 难 探 测 的 方 法 及 应 用 J.城市 勘 测,2021,(1):176 181.Du Pengwei.Analysis on the method and application of difficult detection of urban underground pipeline J.Urban Geotechnical Investigation&Surveying,2021,(1):176181.(in Chinese)2 宋 健.城 市 地 下 管 线 探 测 方 法 的 应

48、用 研 究 J.智 能 城 市,2021,7(20):66 68.Song Jian.Application research of urban underground pipeline detection method J.Intelligent City,2021,7(20):66 68.(in Chinese)3 卓 路 路,孙 雷 江.上 海 市 地 下 深 埋 管 线 探 测 方 法 J.岩 土工 程 技 术,2021,35(4):265 268.Zhuo Lulu,Sun Leijiang.Detection methods of deep buried pipelines in

49、Shanghai J.Geotechnical Engineering Technique,2021,35(4):265 268.(in Chinese)4 胡 玉 洋,叶 荣 华,陈 长 青.宁 波 市 深 埋 非 开 挖 管 线 探 测 方法 与 应 用 研 究 J.测 绘 通 报,2021,(S2):156 161.Hu Yuyang,Ye Ronghua,Chen Changqing.The detection technology and application research of deep buried pipeline in Ningbo City J.Bulletin of

50、 Surveying and Mapping,2021,(S2):156 161.(in Chinese)5 曾 奇,王 益 民.单 孔 共 偏 移 距 钻 孔 雷 达 在 深 埋 管 线 探 测 中的 应 用 J.工 程 勘 察,2021,49(3):73 78.Zeng Qi,Wang Yimin.Application of borehole radar in detection of ultra-deep underground pipeline J.Geotechnical Investigation&Surveying,2021,49(3):7378.(in Chinese)6 董