地下管线定向钻进技术.docx
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地下管线定向钻进技术
燃气管线定向钻进技术规范
施工场地探测技术指南
5、施工场地探测技术指南
5.1目的
为了规范定向钻进管线铺设施工工程的施工场地探测技术要求，提供确保施工安全和施工质量
的基础资料，特制定本指南。
定向穿越的施工精度对公共管线安全是非常重要的。
对与定向穿越有关的以下内容必须掌握，
包括：
已有地下管线的定位方法、探测仪器的选择、探测仪器的操作和计算的方法。
定向钻进承包
商经常被要求在以前已钻进铺设过管线的附近再铺设新管线。
工程技术人员应能解释所有得到的数
据，因而新管线才能安全地完成，而不会损害已有的地下管线。
5.2范围
本指南适用于探测定向钻进管线铺设施工场地的所有地下管线、地下构筑物、地面建筑物及其
它可能影响施工的全部地上、地下设施（物体）。
本指南所指“定向钻进管线铺设施工场地”包括：
所需施工的地下管线区域、设备放置区域、
工作人员活动区域。
项目委托人应找到并提供所有已有地下管线的位置，但是承包人在施工前，有义务进行核实和
现场验证。
5.3职责
定向钻进管线铺设工程项目的定位与导向探测岗位人员负责现场探测操作、绘制现场探测草图、
填写探测记录，并对探测质量负直接责任。
工程项目技术负责人负责监督、检查探测工作，审核图纸和记录，并对探测质量负间接责任。
工程项目经理对探测质量负领导责任。
5.4操作程序与规程
5.4.1施工前的设计——采用图纸定位已有地下管线
对任何成功穿越工程来说，设计步骤是非常关键的。
工程初始调查时应有一份综合的地面建筑
物及地下管线汇编图，以用于正确设计钻进的基准线。
对已有地下管线初勘的精度是以后铺设精度
的基础。
在极个别情况下，资料不充分的铺设施工可能产生对财产的损坏和对生命的伤害。
地下管线工程（SUE）技术的推广应用，提供了更好的绘制地下管线图纸的方法。
对工地条件的
掌握程度，表明了确定地下管线准确位置的努力和花费。
开始，设计者是依据业主资料和已有地下
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管线图纸，进行定向钻进钻孔轨迹的规划设计。
5.4.2探测仪器与技术方法
5.4.2.1管线探测仪
在开挖揭露地下管线之前，管线探测仪的使用对了解管线深度提供了很好的方法。
典型的管线
探测仪利用电磁定位。
当金属线中通以电流时，就会产生电磁场并从线中散发出去。
信号用管线探
测仪探测。
没有电流时就不能确定位置。
非金属体（如塑料或PVC管）不能导电，应采用其他定位
方法。
由管线上的发射器发出的信号，可激发电流，产生可识别的信号。
当选择了一个信号频率时，
知道高频比低频更容易使管线产生电偶，这很重要。
高频比低频向外散发得更多，从而有“溢出”
趋势，当与附近其它线路形成电偶时，有造成定位错误的可能。
低频通常比高频传得更远。
有些发射器能调节输出功率，更高的输出功率能增强信号强度，使信号沿管线传得更远。
更高
的信号强度也能提高“溢出”的可能。
高功率设置可影响分辨出单条线路的能力。
被动的信号是在
管线中“自然”的电磁信号。
若有电流，电力和有线电视同轴缆线都能产生可探测的信号。
当在埋
有高压电力线的附近工作时，应考虑非常危险。
在没有电流时，电力线不能产生可探测信号。
由被
动的信号评价的深度不可靠，应该不被重视。
5.4.2.2探地雷达（GPR）
GPR通过向地下发射无线电波，用接收器记录反射信号来探测埋在地下的物体。
计算机记录结
果，软件解释数据。
GPR探测在获得地质数据和地下异常方面非常有用。
尽管它能给管线定位，但
却不能区分管线性质。
当使用GPR时，应对地层、地下水和地面条件进行校验，以解释期望的结果
和工程的适用性。
由于工地条件影响GPR的频率，所以应在探测的设计阶段分析这些影响，空中分
布线路和地层将是关键因素。
5.4.2.2地震法探测
地震法探测与GPR相似，只不过用压力波代替了电磁波，它通常用于不太拥挤的地方，能提供更深的探测数据。
5.4.2.4非破坏性的气/液压真空挖掘（点探仪）
在设计初期，设计者采用电子跟踪技术查找已有地下管线，确定出地下管线在地表的位置。
在
关键位置以及在要求与已有地下管线基准线相交处，可采用非破坏性的真空挖掘法（点探仪）确定
已有地下管线的准确位置与深度。
电子地下探测的准确度有不确定性，并随着当地的干扰和现场条件而变化。
尽管可将许多不同
的定位技术一起使用，来提高电子定位的把握，但实际上，用非破坏性的气/液压真空挖掘方法揭露
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地下管线是更好的方法，对管线的位置确定用传统的大地测量就能准确定位。
车载空气或液压真空
挖掘系统，利用高压空气或水使管线周围的土变松，真空/水管从探测孔中吸入碎屑进入容器罐，揭
露出管线和测量时，这些碎屑被替换。
真空系统在设计上有很大的不同，但作为揭露管线最安全的
方法已被许多管线业主广泛接受。
真空挖掘通常限制在5m的深度范围内，对于这个深度以下的管线，更强调用电子探测装置。
对
于非常深的铺设工程，设计者必须依赖于从前铺设的准确资料和施工前探测的全部准确资料。
在用点探仪挖掘期间，应按要求给管线做标记，以便确保所有的管线都在设计图中准确描述出
来，并在施工前解决任何的矛盾。
从可用的资料中搜集的所有数据——线路跟踪勘察及勘探孔勘察
——都应合并在设计书中。
5.4.3人工探测技术方法
尽管有许多电子的、机械的探测技术方法，在实际施工中，同时应用人工探测，往往也是一种
非常有效的和广为施工单位接受的技术方法。
人工探测实际是通过寻找和跟踪地下管线的标志物，如各种天然气、自来水、下水道、电力、
电讯等的地表井盖，进行翻揭，直接进入井中测量管线的走向和深度。
由于这种方法直观、准确，
故目前在国内许多施工单位得到广泛应用。
人工探测方法简单，经济实用，效果可靠。
但是，施工者必须认识到：
不能将这种方法作为唯
一的探测手段，因为往往有些管线或管线的某一管段，没有设置地面井孔，或地面井孔设置很少，
从而导致漏掉一些已有地下管线，为将来施工埋下事故隐患。
5.5铺设结束后的检测
当在地下管线集聚的地方施工时，建议进行施工后的检测。
这种检测必须由在此地工作的工程
师指导下进行，这将确保新的铺设没有影响原有的地下管线，并不被以后的铺设所损坏。
计算的位置与实际的出口点存在误差是常有的事。
在不能使用定向系统确定钻进位置的地方如
果有长孔段的钻进时，这种情况经常发生。
现有的铺设后的检测方法有：
陀螺仪随着仪器直径的增大，陀螺仪的精度得到提高。
铺设后检测的最好方法是将陀螺仪
拉过铺设管测量。
为了得到更有意义的结果，陀螺仪应位于管道的中心。
应进行多次操作以确保可
重复性及得到的结果更具可靠性。
测压计往往，仅需要知道铺设后管道的深度即可，排水管的铺设就是这种情况。
测压计是
一种能准确测量管道内静液压的仪器，测量时，应使测压计位于管道中央并反复测量几次，以确定
可重复性。
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其它如在施工前对地下管线定位测量一样，也可用管线定位仪、GPR或地震方法，但对较
深的铺设通常不太有效。
5.6施工资料
在工程结束时，应汇编施工图并交业主保存，以为将来提供参考。
钻孔轨迹图纸应以施工中得
到的原始数据为基础，并加上对设计的改动情况。
管道铺设后取得的测量数据也应提供。
在施工记录中应记载下施工设计者的假设。
例如，可能存在原始数据不具有代表性的情况，也
可能孔内仪器与地面仪器的资料间存在差异，这迫使施工设计者作一定的假设。
如果导向孔测量数
据与铺设后的测量数据有相同的误差，应对这种误差进行调整。
另外，用不同的几何方法计算管线
的位置时，也可能有偏差。
因此，施工资料中应不仅仅包括地层勘测资料和绘制的新铺设管线的座标平面图，建议还应包
括以下数据：
仪器资料：
工程中实际使用的仪器设备应建档。
这些资料应包括仪器的生产商和系列号及仪器
最新的工厂校准记录。
现场操作记录：
仪器操作人员的报告应包括钻进前详细的现场校准情况，测量仪器测得的原始
数据记录。
最后，施工期间的任何突变也应记录提交。
施工报告的制作：
编写者应提供一个简要报告，指出如何解释原始数据和使用哪些数据（探测
仪器、铺设后的检测数据）。
与最初的施工探测相比有任何变化都应该注出。
报告内容应包括所用的
计算方法的陈述和解释。
施工报告还应包括用大地测量数据表示的新铺设管线位置的图纸。
这些图纸应能确定新管的地
理位置，以后也能测量得到。
测量数据应尽量达到或超过国家有关施工控制测量或其它相当的测量
标准的要求。
如能采用国家大地坐标系统进行测量更好，但采用其它的地面测量方法也是可以接受
的，如：
线路道钉、地面标志、金属砧标——在施工报告中注明，从而便于其他人勘测时引用。
所
有这些信息都应可用于今后证实新铺管线的位置或者确定在它附近进行将来的铺设。
5.7结语
在地下管线拥挤的地方和靠近以前钻进铺设管线的地方，定向穿越铺设管线的应用正逐渐增加。
施工报告是现场资料搜集和定向穿越施工经验解释的复杂数据的汇总。
新铺设管线、已有管线和将
来铺设管线的安全，取决于对施工位置的合理解释。
地下管线业主、工程师和定向钻进穿越设计与
施工的钻进承包商，都必须完全了解探测仪器的操作和局限性，以及在施工后提供的信息。
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工程施工技术规范
6、工程施工技术规范
6.1工程设计
6.1.1程序安排
一项有效的施工设计应有下列条目：
准备
——过去施工情况的调查
——设计计算
——进一步确认设计、图纸及计算
——施工地层情况调查
——施工测量
——办理施工许可证
工程实施
——测量入土点、出土点、钻孔轨迹轴线和切点
——钻机场地准备
——进场道路准备
——管子场地准备
——设备和人员调动
——管子卸车
——管子焊接
——压力试验
——减阻试验（如果需要）
——连接拉管头
——焊缝测试
——处理钻杆的过度弯曲
——实施钻进
——钻进
——调动钻机和人员
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——安放钻机
——准备钻进液混合设备
——钻导向孔
——通过钻杆清洗钻孔
——分级扩孔（根据需要）
——拉管
——去掉拉管头
——实施焊缝测试
——实施减阻
——施工配合
——清理施工现场
——撤走钻机和人员或迁移到下一个工地
6.1.2设计计算
6.1.2.1轨迹测量一旦选择确定了施工位置，就应该对钻孔轨迹作测量并准备详细的图纸。
钻孔轨迹和基准线的最后精度取决于测量资料的精度．
6.1.2.2轨迹设计参数：
覆盖深度完成岩土勘察，选择确定了穿越的轨迹，就可确定穿越的覆盖深度，需要考虑的
因素包括钻孔施工对地面道路、建筑物或河流的影响，以及在该位置存在的已有管线或电缆的影响。
通常，推荐穿越的最小覆盖深度应大于钻孔最终扩孔直径的6倍以上；在穿越河床时，应在河床断
面最低处之下超过5m米。
入、出土角和曲率半径8-20°的入、出土角适用于大多数的穿越工程。
对地面始钻式，入
土角和出土角应分别在6°至20°之间（取决于欲铺设的管的直径等）。
对坑内始钻式，入土角和出
土角一般应采用0°或近似水平。
在进行大曲率半径的弯曲以前最好钻进一段直线段。
曲率半径的
确定由欲铺设管的弯曲特性确定，并随管直径增大而增大。
所铺管的允许最小弯曲半径可以用下列公式计算。
然而，为了易于铺管，最小弯曲半径应尽可
能大。
Rmin=206·D·S/K2（m）
Rmin—最小弯曲半径（m）
206—常数（Nm/mm2）
D——管子的外径（mm）
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