对一些地质条件比较复杂的地层(如流砂地层和卵砾石地层)，采用导向钻进铺设地下管线存在较大的困难。而对于铺设管径小，穿越距离长的管线，采用夯管锤铺管技术也将无法达到目的。因此在实际工程施工中，一些工程采用单一的非开挖铺管技术将无法完成施工任务。在该类地层中，我们曾出现过，在不采取一定技术措施条件下进行导向钻进铺管，铺设Φ159×4.5mm钢管时，采用最大回拖力为15.0T钻机，仅仅回拖24.0m，回拖阻力就达到钻机的最大拉力，无法继续拖动钢管，造成钢管和钻杆损失的事故发生。实践表明在此类地层中即使采用钻进泥浆护壁，维持钻孔稳定，效果也很不明显。当然在该类地层中采用气动夯管锤曲线铺设小直径长距离地下管线，精度控制困难，无法保证铺管质量。因此我们在实践施工中，通过尝试，提出了“导向钻进与夯管锤相结合的铺管技术”，成功地克服了该类地层条件下小直径长距离曲线铺管的技术难题，解决了导向钻进在该类地层中施工难的问题。
1 施工技术原理
夯管锤与导向钻进相结合的非开挖铺设技术，实质是充分利用二项技术的特点，取长补短的一种技术手段。即利用导向钻进方向控制性好，解决夯管锤对于小直径管线曲线铺设方向控制差的缺点；通过夯管锤的震动作用，降低地层土体剪切强度，克服导向钻进回拖钢管外壁的摩擦阻力，使钢管在夯管震动力和钻机牵引力作用下完成铺设，解决了砂卵砾石地层中导向钻进无法完成铺管的缺点。在具体实施过程中，首先利用导向钻进方向可控的特点，在
该类地层中，配合泥浆护壁，完成导向钻孔，并根据需要进行分级扩孔。当用导向钻机将所铺钢管拉入孔内，因坍孔等原因无法前进时，在钢管尾端用夯管锤夯击。在夯击力作用下，钢管通过震动，克服土体摩擦阻力及管端阻力，使钢管向前运动。
在实践中，利用导向钻进与夯管锤夯击相结合的施工技术，成功地铺设了一条用导向钻进法铺管无法完成的Φ159mm、长92.0m过砂卵砾石河流的钢套管。
2 现状分析与施工实践
2.1 工程概况与现状分析
该工程是北京市紫金苑高压电力电缆套管过紫竹院南长河铺设的一部分。小区位于北京市紫竹院西侧，2001年铺设了二根Φ159mm钢套管后，由于考虑到今后电力增容问题，于2002年初要求在其附近再铺设一条同样的钢套管。南长河水面净宽20.0m，水深1.2m。按电力设计要求，新增铺的套管必须按设计路线进入河南北两侧已建的电力井内。根据小区建筑物施工的岩土工程勘察报告和小区热力套管14m深基坑开挖的地层揭露结果，场地地层主要由人工填土(以建筑垃圾为主)、粉质粘土、细砂及卵砾石层组成，河南岸现状地面以下3.0～9.0m处是紫竹院旧码头遗址，为大青石堆砌而成，南长河河底为毛石堆砌而成。另外，为安全避开已铺设的钢套管、河底石块并准确铺人已建电力井内，方案最终将套管铺设轨迹确定在已铺设的两根套管以下1.0m左右位置穿越。
根据设计路线及上次施工的成功经验，工程开始阶段采取了导向钻进法，辅以泥浆护壁钻进的施工技术，顺利地按设计路线完成了导向钻孔的施工，并根据地层情况进行了Φ150mm、Φ200mm、Φ250mm三种直径扩孔钻头的分级扩孔，扩孔同时并配以泥浆护壁，以防止塌孔。尽管在整个施工过程中采取了二系列措施，但由于路线比原施工路线深了1.0m左右，地层条件变得更为复杂，以致在套管铺设过程中孔壁坍塌，加之钢管铺设弯曲半径小，变形阻力大，套管回拖至约36.0m处时，回拖阻力不断增加，最后达到设备最大能力15.0T，仍无济于事。后利用钻机反推试图将套管退出，但由于套管淤埋严重，亦以失败而告终。针对当时情况，显然很有可能发生埋设套管和钻具的事故。通过充分论证和研究分析，我们运用“夯管锤夯击与导向钻进相结合”的施工技术手段，成功地完成了该套管的铺设。
我们知道，在砂卵砾石地层中，由于地层自稳性差，随着孔径扩大，孔壁稳定性也变得越来越差。对于导向钻进来说，在此地质条件下，即使采用泥浆护壁，因扩孔钻进没有将孔内的砂土取出，钻头经过钻孔扩孔后，孔内的砂土又重新回填，且砂土经过扰动后，坍塌的砂土也沉积于孔内，使孔内的砂土致密性比原先地层更高，另外每次扩孔实际上是对孔壁又
一次破坏，因此泥浆护壁对于水平钻孔护壁效果并不明显。而且在地下水水压力作用下，砂类地层易出现流砂现象，这时钻孔在土压和水压的共同作用下，钻孔稳定也将大大降低。虽然在不拖管扩孔时阻力表现很小，好似钻孔形状保持完好，但当回拖钢管时，随着进入孔壁坍塌段长度增加，砂土随管壁移动产生位移，加快了砂土在管壁外的沉积速度，砂土的粘附力和剪切阻力增大，表现在回拖力上阻力大增，造成铺管失败。这时若在套管上施加一定的震动，使砂土在震动力作用下，产生液化，降低砂土的剪切阻力，使套管铺设所需的拉力变得较小。
2.2 施工艺技术与设备
(1)导向钻进施工技术
该导向孔的施工难度主要是在砂卵砾石地层的保直钻进。在顺利完成造斜钻进，水平进入卵砾石地层之后，改用了尖形导向钻头，但方向控制仍然很困难。特别是在回转钻进时，发现回转速度越快导向钻具的角度向上漂的趋势越快。通过分析原因后，认为在回转钻进时，由于钻具对砂卵砾石的搅动，使砂卵砾石不断垫人钻具之下，造成钻具角度在回转过程中越来越大。后采用少转多顶的钻进工艺，保持钻头楔面向下造斜的方向进行顶进，当顶进困难时实施回转，采用此方法，在长约28.0m的卵砾石地层中，角度变化最大仅为+50，较好地控制了导向钻进方向，为顺利避开旧码头遗址创造了条件。
另外为保护孔形，防止孔壁坍塌，在砂卵砾石段地层中钻进过程中，采取了泥浆护壁技术手段。
(2)扩孔钻进与铺管施工技术由于地层较复杂， 扩孔采用Φ150mm和Φ250mm二级扩孔工艺，为防止扩孔后塌孔，在采用泥浆护壁同时，对扩孔钻具也进行了合理设计。但由于铺设深度较深，地层情况比估计的要复杂，因此在铺设套管至36.0处时，随着套管进入地层长度的增加，阻力越来越大，有时候这种阻力表现为在扩孔钻头的回转扭矩较小的情况下，回拖力突然大增，甚至达到设备的最大回拖能力。在实践中我们分析发现，这种阻力不是表现在钻头或套管端部，而主要表现在套管外壁与土体的摩擦阻力上，与流砂或砂卵砾石紧粘管壁产生极大吸附力有关。
(3)夯管锤夯击工艺
当时在出现套管回拖失败情况下，我们试图利用钻机的自身反推力将钻具及已铺入孔内的钢管反向顶出，但由于阻力太大，反退无法进行，造成了进退两难的局面，这意味着将发生埋设钻具和套管的事故。经过认真分析和研究认为，在利用单位现有设备条件下处理，若采取曾尝试过的夯管锤反夯法将已铺入的钢管和钻具反夯退出，这是可以做到的，但钻具与钢管退出后仍将面临铺设的难题。在此背景下提出了在夯管锤夯击作用下，与导向钻进回拖相结合的技术手段，解决在该类地层中套管铺设难题。
在铺设工艺上，根据所铺钢管管径小、壁薄、易变形、铺设轨迹为曲线等特点，调整了常规的夯管工艺。首先，加固套管与夯管锤相接处及各节钢管连接处的焊缝强度，以免因夯力过大造成钢管张口或焊缝夯裂而破坏。另外需注意控制夯击速度与钻机回拖速度的同步性，并注意在套管回拖前进时，尽量采用小夯击力，减少因夯击产生震动力而损坏钻杆丝扣等。
(4)施工设备
根据工艺要求，采用了YFZ-1型非开挖导向钻机，并配备英国雷迪RD-385L型导向探测仪、廊坊勘探所导向钻头和自制扩孔钻头等。YFZ-1型钻机的主要性能参数为：最大扭矩3500NM，回拉力/给进力为150/75KN，钻杆(D×L)为Φ50×3000mm，桅杆倾角范围7-300，泥浆系统压力为8.0MPa。夯管锤采用德国TT公司的HERKULES216型锤。
2.3 技术关键及措施
为使该工艺顺利实施，(1)首先必须将各连接点牢固焊接，由于电力套管一般管壁较薄，因此管与管之间焊接应采取套袖包焊法。(2)在夯管同时，钻机必须同时牵引，夯击一段时间后应根据钻机牵引情况，决定夯击工艺，因此钻机操作员与夯管锤操作员必须相互配合，由钻机操作员统一指挥。禁止在钻机尚未牵引的情况下，开动夯管锤并加大震动力，以防套管变形。在回拖过程中，根据钻机牵引套管的拖力大小，合理调整夯击工艺。(3)当套管向前运动后，尽量减少施工辅助时间，以免砂土重新淤埋钢管，增加夯管难度。
实践证明，通过对该两顶技术的巧妙结合，在砂卵砾石地层中成功地完成了该套管的曲线铺设。
3 结论
导向钻进法与夯管锤夯击相结合在砂卵砾石地层中曲线铺设电力套管的成功应用，是对该两项非开挖技术取长补短、相互结合的成功尝试。在当今对非开挖施工要求越来越高、应用领域越来越广的情况下，为解决目前施工中出现的技术难题，提供了一项较为有效的施工方法。
(1)两项技术的相互结合，在复杂地质条件下进行曲线铺设地下管线，解决了夯管锤方向控制困难的问题，同时也解决了导向设备能力不足的问题，特别是利用夯击震动，改善地层的力学性能，使铺管容易进行。
(2)夯管锤夯击配合导向钻进铺管的施工技术，也可作为处理导向钻进铺管失败时的技术手段，减少施工中出现的损失。
(3)在非开挖技术应用越来越广的今天，熟练掌握和运行各项非开挖施工技术，取长补短，互相结合，充分发挥各自的技术特点，解决单一技术手段难以解决的问题，对非开挖施工技术来说具有十分重要的现实意义。