本发明涉及一种市政管道施工技术，特别涉及一种市政管道维修施工工艺。
背景技术：
市政管道工程是市政工程的重要组成部分，是城市重要的基础工程设施。市政管道工程包括：给水管道、排水管道、燃气管道、热力管道、电力电缆。给水管道：主要为城市输送供应生活用水、生产用水、消防用水和市政绿化及喷洒用水，包括输水管道和配水管网两部分。
排水管道：主要是及时收集城市生活污水、工业废水和雨水，并将生活污水和工业废水输送到污水处理厂进行处理后排放，雨水就近排放。以保证城市的环境卫生和生命财产的安全。
燃气管道：主要是将燃气分配站中的燃气输送分配到各用户，供用户使用。
热力管道：供给用户取暖使用，有热水管道和蒸汽管道。电力电缆：为城市输送电能。按功能可分为动力电缆、照明电缆、电车电缆等；按电压的高低可分为低压电缆、高压电缆和超高压电缆。
当市政管道某处破损时，需对其进行维修更换；目前，管道抢修技术主要有开挖和非开挖两种，开挖式为先将破损管道两端排水井关闭，再在地面挖掘深槽，将原有破损管道破损一节截断取出，同时在截断管道两侧挖掘地下坑形成新的排水井，再将管道安装于深槽内，此种施工方式，工作面大、对地面干扰大、对社会影响较大，工期较长，且比较浪费资源；
非开挖式即牵引管施工，一般施工流程为：现场勘察→轨迹设计→场地布置→临时排水→井点降水→出入土坑开挖→管道组装→导向孔钻进→原管破碎→管道焊接→回扩回拖→井室管道切割→周围土体注浆加固→现场清理撤场，完成整个施工过程，此种施工方式，施工工期短、工作面小、对地面干扰少、社会影响较，能够有效节约成本。
现有技术不足在于，在将管道牵引至地下钻孔内时，一般通过在管道前端固定牵引头，再通过缆绳与牵引头固定，拉动牵引头以及管道从钻孔一端进入另一端出，将管道插接于钻孔内，完成管道的安装；但在之前扩孔以及原管破碎过程中，还会存留部分石子或是原管碎片在钻孔内，一方面容易对牵引头起到阻挡作用，阻挡严重时，需将管道倒回部分，再增强牵引装置对管道的瞬间牵引力，突破其阻挡，使其不仅会降低工作效率，且容易造成牵引装置的损坏。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种市政管道维修施工工艺，具有驱动牵引头自转，将对导向孔中阻挡物的轴向冲击力改变为径向作用力，便于能够对钻孔内的阻挡物起到推平作用，防止阻挡物对管道牵引过程中产生阻挡，同时减少对牵引装置的损害，进而提高工作效率的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种市政管道维修施工工艺，包括如下步骤：
s1、现场勘测，根据原管道轨迹进行规划；封堵破损管道两侧最近的排水井，隔断维修管道区域的排水；
s2、挖掘工作坑：在破损管道两侧挖掘导向入土工作坑和出土工作坑；
s3、初步开孔：截断破损管道，并人工从破损管道一端开孔，所述开孔的孔中心高于破损管道管中心；
s4、导向孔钻进：使用钻机从人工开孔处伸入进行导向孔钻进，将破损管道破碎，钻进的同时通入泥浆；
s5、回括孔：导向孔钻进完成后，更换内径大于导向孔钻的回扩头进行多次多级反向回括导向孔；
s6、回拖管道：
s6.1、严格按热套管熔接规程和施工要求施焊，熔接完成后经检查合格自然冷却方能拖入孔内；
s6.2、将牵引头转动连接于管道一端并使其轴向不可分离，再将钻机的钻杆与牵引头固定，将管道从入土工作坑一端拖入导向孔内，牵引管道沿导向孔方向前进的同时，钻杆带动牵引头周向转动；
s7、管道牵引到位后，将管道两端与地下原管道连接成一体并保证其密封性；当管道穿过原先地下井内时，需沿排水井壁割除，洞口与管道间隙采用水泥砂浆封堵；
s8、管道连接：管外注浆：考虑到施工过程中对土层的扰动及管道破损造成的水土流失，在管道施工完成后对周围土体进行注浆加固；
s9、解除两端排水井的封堵，完成整个管道维修工作。
采用上述结构，检测出破损管道位置，再将破损管道两端最近的排水管封堵，避免污水继续进入维修管道区域；再在破损管道两侧挖掘入土工作坑和出土工作坑，便于人工进行开口，再使用钻机沿人工开孔处进行导向孔钻进，将原先破损管道完全破碎，并将碎片带出，钻进的同时通入泥浆对导向孔壁进行防护，进而进行多次导向孔回扩，便于后续管道牵引工作；再通过钻杆一端与牵引头连接，牵引头转动连接于管道上，使其钻杆拉动牵引头以及管道进入导向孔内的同时驱动牵引头转动，使其对导向孔内形成螺旋钻进力，将导向孔内阻挡物起到推平作用，将对导向孔中阻挡物的轴向冲击力改变为径向作用力，便于能够对导向孔内的阻挡物起到推平作用，防止阻挡物对管道牵引过程中产生阻挡，同时减少对牵引装置的损害，进而提高工作效率的优点；进而将管道穿过原排水井的一段割除，再在管道上端土层进注浆，保证周围土体的稳定性，最后解除管道两侧排水井的封堵，完成整个管道维修工作。
进一步优选为：步骤s5.2中，管道一端外壁上固定有定位环，牵引头套设于管道外的一端上设置有与定位环轴向抵接的限位环，所述限位环由若干沿其管道周向设置的限位块构成，所述限位块沿管道径向位移，与限位环形成轴向抵接力或是解除对限位环的限位作用。
采用上述结构，通过管道一端的定位环与牵引头内限位环的抵接作用，使其牵引头可相对管道周向转动无法轴向位移；进而通过将限位环由多个限位块构成，并且限位块可沿牵引头径向位移，使其可解除对定位环的限位作用，便于牵引头拆装于管道上。
进一步优选为：所述限位块外壁上沿管道径向方向转动连接有紧固螺栓，紧固螺栓穿过牵引头并与牵引头螺纹连接，驱使限位块沿牵引头径向位移。
采用上述结构，通过紧固螺栓与牵引头的螺纹配合作用力，驱使限位块沿牵引头径向位移，使其限位块对定位环的限位作用或是解除对定位环的限位作用，便于牵引头拆装于管道上。
进一步优选为：所述牵引头相对管道的一侧成圆锥形，且相对管道的一端上设置有用于与钻杆连接的安装座。
采用上述结构，通过将牵引头前段设置成圆锥形，使其牵引头在牵引管道过程中，对导向孔内砂石或管道碎片起到斜面传动，便于将砂石或碎片挤压于导向孔壁内，避免砂石或管道碎片影响到牵引管道的工作。
进一步优选为：所述牵引头位于圆锥形一段的外壁上均匀分布有若干导向片。
采用上述结构，通过若干导向片增强牵引头对导向孔内的砂石或管道碎片旋转摩擦能力，便于将砂石或管道碎片挤压至导向孔壁内或带出与导向孔外，避免砂石或管道碎片影响到牵引管道的工作。
进一步优选为：所述紧固螺栓驱使限位块限位定位环时，紧固螺栓的螺栓头不超过牵引头外壁。
采用上述结构，通过紧固螺栓驱动限位块形成对定位环限位的限位环时，螺栓头不超出牵引头外壁，使其不影响牵引头牵引牵引管道的工作。
进一步优选为：步骤s1中在破损管道之间的排水井侧边进行深井降水工作以及临时排水工作。
采用上述结构，通过深井降水工作，降低破损管道处的水分，既可避免大量涌水、冒泥和翻浆对施工造成的影响，又可由于土中水分排除后，动水压力减小，大大提高施工的稳定性，减少土方开挖量。
进一步优选为：步骤s4中泥浆配比为：7—8%预水化钠基膨润土，0.2—0.4%增粘剂，0.3%降滤失剂。
采用上述结构，增强泥浆对导向孔的护壁能力、以及对钻杆的冷却效果。
进一步优选为：步骤s5中泥浆配比为：7—8%预水化钠基膨润土，0.3—0.5%提粘剂，0.4%降滤失剂。
采用上述结构，增强泥浆对导向孔的护壁能力以及将导向孔内泥沙冲洗出的能力。
进一步优选为：步骤s7中注浆在非机动车路基顶面进行，打孔注浆深度3-6米、1-3米交错布置，注浆孔纵向间距0.5-1.2,米，横向0.8-1.6米。
采用上述结构，通过在非机动车路基进行开孔，减少对社会的影响，进而通过打孔注浆的分布，保证对管道周围土体加固的同时，减少其工作量。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过钻杆一端与牵引头连接，牵引头转动连接于管道上，使其钻杆拉动牵引头以及管道进入导向孔内的同时驱动牵引头转动，使其对导向孔内形成螺旋钻进力，将导向孔内阻挡物起到推平作用，将对导向孔中阻挡物的轴向冲击力改变为径向作用力，便于能够对导向孔内的阻挡物起到推平作用，防止阻挡物对管道牵引过程中产生阻挡，同时减少对牵引装置的损害，进而提高工作效率的优点。
附图说明
图1是本实施例中牵引头的结构示意图；
图2是图1的剖面示意图，示出了管道与牵引头的连接结构。
图中，1、牵引头；2、定位环；3、限位环；31、限位块；4、紧固螺栓；5、安装座；6、导向片；7、导向环。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种市政管道维修施工工艺，包括如下步骤：
s1、现场勘测，根据原管道轨迹进行规划；封堵破损管道两侧最近的排水井，隔断维修管道区域的排水。
s2、挖掘工作坑：在导向入土、出土点位置各挖一个入土工作坑和出土工作坑，导向入土坑为深2.5米，长6米，宽1.5米斜槽；出土工作坑为深2.5米,长6米，宽1.5米斜槽；便于泥浆排出储浆和管道回拖。
s3、导向孔钻进
a、施工区域范围的安全围护
b、深井降水,在破损管道之间的每个排水井两侧进行2座深井降水，施工完后恢复路面；
c、临时排水，施工期间因破损管道两侧排水井已进行封堵，该区段无法正常排水，在破损管道之间架设多组11kw的污水泵进行临排；
d、在钻导向孔之前，在待穿越的工作井里进行人工开孔，开孔的大小为φ550mm，所开孔的孔中心比污水管道的管中心上抬100mm，以利于在打导向孔、扩孔及管道回拖的过程中使曲线平滑过渡；
e、人工开孔前，必须先检查排水井内的沼气和有毒物的含量是否在安全范围内，如果超标必须先进行通风排毒气，通气直到达标后才可以安排人员下井施工。以防不可预测的安全隐患存在现场预备急救箱和灭火器等设备和工器具；
f、通过钻机带动钻杆以及钻头从人工开孔处伸入，使其钻头沿原管道路径进行通过，对原破损管道进行破碎，并将管道碎片排出。
本实施例中，管道孔径为400毫米。
s4、回扩导向孔：导向孔钻进完成后，在出土点卸下导向钻头，换上φ350mm-φ450mm-ф550mm回扩头进行多次多级反向回扩。本实施例中，回扩孔时泥浆的马氏粘度值必须保证在45~55秒之间，泥浆比重应大于1.03，泥浆注入土中与粘土混合后产生的泥浆比重应大于1.10（根据土质情况而定）；选用高度膨润土，增加泥浆的高造浆率，保证泥浆具有优良的悬浮能力；为了增加钻孔的护壁效果，防止塌孔，在泥浆中按比例加入高分子聚合物，使钻孔壁形成一层保护层达到良好的护壁功能。
s5、回拖管道（参照图1和图2）：
s5.1、严格按热套管熔接规程和施工要求施焊，熔接完成后经检查合格自然冷却方能拖入孔内。
s5.2、将牵引头1转动连接于管道一端并使其轴向不可分离，再将钻机的钻杆与牵引头1固定，将管道从入土工作坑一端拖入导向孔内，牵引管道沿导向孔方向前进的同时，钻杆带动牵引头1周向转动；
s5.3、在回拖管道过程中，密切注意孔内情况、钻机操作人员应密切注意钻机回拖力、扭矩的变化。
本步骤中，待回拖管道一端上固定有定位环2，定位环2外径大于管道外径，牵引头1一端套设于管道上，并在牵引头1的内壁上设置有限位环3，限位环3由沿牵引头1周向均匀分布的若干限位块31构成，限位块31外壁上沿牵引头1径向转动连接有紧固螺栓4，紧固螺栓4与牵引头1螺纹连接，通过紧固螺栓4驱动限位块31沿牵引头1径向位移，使其限位块31朝牵引头1中心位移形成限位环3，对定位环2起到轴向限位作用，或是将限位块31朝牵引头1外侧移动，使其可供定位环2滑移出牵引头1；本实施例中，限位环3限位定位环2时，定位环2一侧与牵引头1抵接，另一侧与限位环3抵接同时外壁与牵引头1内壁抵接。
本实施例中，当限位块31构成对定位环2限位的限位环3时，紧固螺栓4上端不超出牵引头1外壁。
本实施例中，牵引头1相对管道的一侧成圆锥形且相对管道的一端上固定有安装座5，钻杆与安装座5连接，驱动牵引头1旋转以及沿导向孔位移工作。
本实施例中，牵引头1处于圆锥形的一段外壁上沿其周向均匀固定有若干导向片6，导向片6上端不超出牵引头1外壁。
本实施例中，牵引头1除圆锥形一段的另一段外壁上固定有若干界面为锐角三角形的导向。
s6、管道牵引到位后，将管道两端与原地下管道两端连接成一体，本实施例中，两管道之间使用法兰连接，保证管道间的密封性。
s7、管道连接：将延伸至排水井内的一段管道进行切除，洞口与管道间隙之间采用mu10普通烧结砖填充并灌注mu10水泥砂浆。
s8、管外注浆：考虑到施工过程中对土层的扰动及管道破损造成的水土流失，在管道施工完成后对周围土体进行注浆加固，注浆在非机动车路基顶面进行，打孔注浆深度4米、2米交错布置，注浆孔纵向间距0.8米，横向1.2米，平均每孔实际注浆量为0.65立方米/米。
s9、解除原先排管两侧排水井的封堵，完成整个管道维修工作。
本实施例中，泥浆具有冷却钻头（冷却和保护其内部传感器）、润滑钻具的作用，更重要的是可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利的排出孔外，既为回拖管道提供足够的环行空间，又可以回拖管线的重量和阻力，残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。在不同的地质条件下，需要不同成分的泥浆。泥浆由水、膨润土和聚合物组成。水是泥浆的主要成分，膨润土和聚合物通常称为泥浆添加剂。泥浆的品质越好与钻屑混合越适当，所制造的泥浆的流动性和悬浮性越好，回扩成孔的效果越理想。为改善泥浆性能，泥浆加入高分子聚合物，该聚合物具有固化洞壁、润滑钻杆、塑管、减小管材阻力等作用以及起到防止管材变形。扩孔时控制好泥浆各性能参数，不定期进行检测，按照施工要求及时调整泥浆性能指标。长距离回拉扩孔铺管中，泥浆作用尤其重要，孔中缺少泥浆往往是工程失败的主要原因。一般地层泥浆较易漏失，泥浆漏失后，孔中缺少泥浆，钻杆及管线与孔壁间的摩擦力增大，导致拉力增大。要保持在整个钻进过程中有返浆，这对回拉扩孔施工的顺利进行尤其重要，工程中遇到地层变化，及时调整泥浆以产生不同的泥浆。在施工过程中保持工作坑内泥浆面高度高于地下水位2m。施工时派专人负责检测并记录泥浆各性能参数和工作坑内泥浆面高度，并及时调整。
在导向孔钻进和回扩孔施工过程中，必须使用泥浆。钻进泥浆通过泥浆混合系统、机载泥浆泵和钻杆导向钻头或回扩喷入钻孔中。其主要作用是冷却钻具、携带钻屑并排到地表，稳定孔壁以及降低钻进时所需的扭矩和回拖力。同时也在回拉时对铺管表面起保护作用。
钻导向孔阶段要求尽可能将孔内的泥沙携带出孔外，同时维持孔壁的稳定；其基本配方是：7—8%预水化钠基膨润土，0.2—0.4%增粘剂，0.3%降滤失剂。
回扩孔阶段要求泥浆具有很好的护壁效果，防止地层坍塌，提高泥浆携带能力；其基本配方为：7—8%预水化钠基膨润土，0.3—0.5%提粘剂，0.4%降滤失剂。
管道回拖阶段要求泥浆具有很高的护壁、携砂能力，同时还有很好的润滑能力，减少阻摩力和扭矩；其基本配方如下：7—8%预水化钠基膨润土，0.3—0.5%提粘剂，0.4%降滤失剂，2%—3%的润滑剂。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。