排水管道工程定向钻孔拖拉法.docx
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排水管道工程定向钻孔拖拉法
排水管道工程定向钻孔拖拉法
施工及验收规程（试行）
CodeforDirectionalDrillingconstructionandacceptanceofMicroseweragepipelinestrechless
主编单位：
上海城投水务事业部水环境公司
上海市城市建设设计研究院
参编单位：
上海市第二市政工程有限公司
上海建工桥隧筑港有限公司
二00五年八月
目录
1、总则3
2、术语、符号4
2.1、术语4
2.2、符号5
3、基本规定6
4、设计7
4.1管材7
5.2定向钻孔轨迹设计8
5.3控制井10
5.4进出洞口措施11
5.5回拖力计算及最大拖拉长度12
6、施工14
5.1一般规定14
5.2施工机械安装、调试14
5.3定向拖拉施工16
7、工程质量验收20
6.1一般规定20
6.2试验与检测20
6.3工程竣工验收21
附录一施工记录表式22
附录二本规程用词说明28
1总则
1.0.1为了加强对排水管道工程定向钻拖拉法施工的质量控制，特制订本规程。
1.0.2本规程适用于上海地区新建、扩建和改建的永久性室外排水管道工程定向钻孔拖拉法施工及验收，管道口径为DN600mm及以下。
1.0.3本规程依据国家工程建设的法律、法规、管理标准和有关技术规范标准编制。
除符合本规程所规定的要求外，尚应符合国家现行相关规范、规程。
1.0.4本规程未作规定或工程有特殊要求时，应按国家和上海市的有关标准规范执行。
1.0.5工程中所需原材料、半成品和成品的技术质量标准，应符合国家及上海市现行的有关规范、标准执行，同时应符合本规程规定。
2术语、符号
2.1术语
2.1.1定向钻孔拖拉法
定向钻机设在地面上，在不开挖土槽的条件下，采用探测仪导向，控制钻杆钻进方向，达到设计管道轴线要求，经多级扩孔，拖拉管道回拉就位，完成管道敷设。
2.1.2二程式拖拉法
将设备置于工作井中，采用经纬仪导向，控制钻杆钻进方向，从接收井回拖拉管道就位，完成管道敷设。
2.1.3平壁管
内外壁光滑平整的管材。
2.1.4环刚度
管道抵抗环向变形的能力。
可采用测试方法或计算方法定值，单位kN/m2。
2.1.5控制井
为控制导向钻杆敷设标高而设立的井，一般设置在设计的检查井位置。
2.1.6造斜段
钻杆由入土角转为水平角及由水平角转向出土角的过渡段。
2.1.7多级扩孔
控向完成导向钻杆敷设后，须采用从小到大不同口径的钻头回转切削成所需孔径。
2.1.8护壁泥浆
在扩孔过程中，须及时连续地注入护壁泥浆，其作用减小切土扭距、护孔成形、携带钻屑，护壁泥浆配制及施工方法是施工的关键工序。
2.1.9回拉
扩孔后必须立即进行回拉，以防塌孔和环向变形。
扩孔完成并达到规定的技术指标后，将设计要求的管材连接成管道，用导向钻杆回拉就位。
回拉速度范围通常介于25~50cm/min之间。
2.2符号
H―排水管道埋深（管内底深度，单位为m）
Ho－排水管道中心线深度（m）
D－管外径（mm）
Do－管内径（mm）
L－定向钻造斜水平距离（m）
A－每节导向钻杆长度（m）
A－相邻两节钻杆允许转向角（°）
Rmin－HDPE管最少曲率半径（mm）
E－HDPE管弹性模量（MPa）
p－HDPE管弯曲应力（MPa）
Rz－钻杆曲率半径（mm）
Dz－钻杆外径（mm）
3基本规定
3.0.1排水管道定向拖拉施工方法一般有定向钻孔拖拉法工艺和二程式拖拉法工艺，必须根据周围环境条件确定具体施工方法。
3.0.2排水管道定向拖拉施工方法，宜交叉使用定向钻孔拖拉法工艺和二程式拖拉法施工，以保证管道轴线控制在同一设计轴线上。
3.0.3控制井与管道施工顺序，宜先进行控制井施工，后进行管道定向拖拉施工。
3.0.4拖拉用的管材宜采用PE管，其材质及性能均应符合国家有关现行标准及相应规定。
3.0.5定向拖拉施工中的护壁泥浆应根据地质条件合理使用。
3.0.6在定向拖拉施工中和施工后，管道上方的地面及相邻建筑物不得有沉陷、坍塌或隆起，相邻或相交管线及地下构筑物应无损坏。
4施工准备
4.1管材选择
4.1.1拖拉用的管材宜采用HDPE聚乙稀平壁管，管材的强度及环刚度必须满足施工及使用阶段的荷载要求。
（1）施工采购的管材，应符合现行国家标准或行业标准，对尚未制定国家标准或行业标准的产品不得采用。
（2）本规程中采用的管材使用寿命不得低于50年。
4.1.2HDPE聚乙稀管材的物理性能应符合下列规定：
质量密度：
0.94~0.96g/cm3；
短期弹性模量：
≥800MPa；
抗拉强度标准值：
不小于20.7MPa；
抗拉强度极限值：
≥80MPa；
抗拉强度设计值：
不小于16.0MPa。
弯曲模量≥300MPa；
环向弯曲刚度：
不小于8kN/m2
管材允许的拖拉应力按12MPa控制。
4.1.3管材的外观质量及尺寸应符合下列要求：
（1）管材外观颜色应一致，内壁光滑平整,无划伤、毛刺等缺陷。
（2）接前管材的端面应平整且与管中心轴线垂直，管材长度方向不得有明显弯曲现象。
（3）管材外壁应有统一的标识（生产企业、产品名称、公称直径、环刚度及生产日期等）。
（4）拖拉管的内径必须满足设计管径的要求。
常用的有DN300、DN400、DN500、DN600.
4.1.3所采用的HDPE聚乙稀管的主要设计标准应满足流量要求、环刚度和辅管过程中的拖拉力的要求。
4.2定向钻孔轨迹设计
4.2.1定向钻孔轨迹线段宜由造斜直线段、曲线段、水平直线段（与管道排水坡度一致）等组成，为保证水平直线段精度要求，造斜段水平距离L可按图4.2.1计算确定。
Ho=H-Do/2式4.2.1-1
L=2A+[Ho-A（Sinα+Sin2α+…+Sin（nα））]/tg（nα）
+A（Cosα+Cos2α+…+C0s（nα））式4.2.1-2
n取值在3~5范围。
图4.2.1定向钻孔轨迹设计图
4.2.2入土造斜段与管道直线段之间及管道直线段与出土造斜段之间，至少应有一根钻杆长度达到管道直线段坡度要求。
4.2.3入土角不宜超过10°，出土角按导向钻杆及拖拉管材允许曲率半径较大值确定，一般不宜超过20°。
4.2.4相邻两节钻杆允许转向角根据土质条件，钻杆长度、材料等因素确定，土质越软弱，α角越小，α角取值一般在1.5°~3.0°。
4.2.5定向拖拉穿越公路、铁路、河流时，最小覆土深度应符合有关专业规范要求；当专业规范无特殊要求时，管道敷设最小覆土深度应符合表4.2.5的规定。
表4.2.5管道敷设最小覆土深度
序号
穿越对象
最小覆土深度
1
城市道路
与路面垂直净距>1.5m
2
公路
与路面垂直净距>1.8m；路基坡脚地面下>1.2m
3
高速公路
与路面垂直净距>2.5m；路基坡脚地面下>1.5m
5
铁路
路基坡脚处地表下>5m；
路堑地形轨顶下>3m；
0点断面轨顶下>6m
6
河流
一级主河道规划河底标高以下>3m；
二级河道规划河底标高以下>1.5m；
4.2.6待敷设管道与建筑物和既有地下管线的距离应符合下列规定:
（1）敷设在建筑物基础以下时，与建筑物基础的水平净距必须在持力层扩散角范围以外，尚应考虑土层扰动后的变化，扩散角不得小于45°；
（2）在建筑物基础以下敷设管道时，必须经验算后确定深度；
（3）与既有地下管线平行敷设时，水平净距不得小于0.6m；
（4）从既有地下管线下部交叉敷设时，垂直净距应符合下列要求：
①粘性土不得小于0.5m；②砂性土不得小于1.0m；
（5）遇可燃性管道和特种管线及弯曲孔段应考虑加大水平净距和垂直净距。
达不到上述距离时，应增设有效的技术安全防护措施。
4.2.7HDPE管材的弯曲半径应大于管材外径的40倍。
控制的最少曲率半径可按公式（4.2.7）计算。
Rmin=ED/（2p）（4.2.7）
4.2.8钻杆的曲率半径应由钻杆的弯曲强度值所确定。
根据经验一般Rz1200DZ。
4.3控制井
4.3.1控制井结构形式应由设计单位确定，井尺寸根据工艺方法不同而定。
管道洞口处理要有密封装置，防止漏水漏泥。
4.3.2控制井应根据拖拉长度，并结合场地条件、水文地质条件和设计参数，设置若干控制井，且至少二个，一般设置在检查井位置。
4.3.3定向拖拉施工时，应先进行控制井施工，后进行管道定向拖拉施工。
一般在长度大于100m时至少在中间加设一座控制井。
4.3.4控制井支护形式按管道埋深、水文地质条件及既有管线分布由设计确定。
4.3.5二程式拖拉法控制井平面内净尺寸不小于长×宽=4.0m×2.5m，管道中心与底板顶面净距不小于750mm。
4.3.6二程式拖拉法施工每节长度一般控制在75m以下。
4.3.7拖管回拉完成后，管材需要若干小时（一般等于牵引时间）恢复拖拉时产生的应变。
当从铰过的钻孔中牵引时，拖拉头应被拉出控制井井壁一定距离其值大约等于整个拉伸长度的3％。
通常需等待一整夜恢复后，再切断管道。
4.4进出洞口措施
4.4.1定向拖拉施工进出控制井洞口应根据不同水文地质条件、埋深、周围环境和经济性，选择合理的进出洞口加固技术措施。
进出洞口措施可以有降水、注浆、冻结等加固方法。
4.4.2对条件允许的场合，可优先考虑降水法。
若采用注浆加固法，应充分考虑钻头的切削能力，土体加固的强度和时间。
在深基坑条件下，在施工前应经计算确定其加固处理方法和尺寸。
进出洞口措施应保证扩孔及管道进出洞口过程中的土体稳定。
4.4.3控制井洞口要设置能满足不同口径要求的密封止水装置，防止漏水漏泥。
4.5回拖力计算及最大拖拉长度
4.5.1管道回拖力计算按图4.5.1所示如下：
图4.5.1回拖力计算示意图
Pt=Py+Pf----------（4.5.1-1）
Py=Dk2Ra/4--------（4.5.1-2）
Pf=DLf--------（5.5.1-3）
式中Pt—回拖力（kN）；
Py—扩孔钻头迎面阻力（kN）；
Pf—管周摩阻力（kN）；
Dk—扩孔钻头外径（m）,一般为管道外径1.3~1.5倍；
D—管道外径（m）；
Ra—迎面土挤压力（kpa）。
在上海地区，粘性土Ra在50~60kpa；砂性土在80~100kpa；
L—管道长度（m）；
f—管周与土的摩擦系数（kpa）。
在上海地区，粘性土f在0.3~0.4kpa；砂性土在0.5~0.7kpa；
4.5.2定向钻孔拖拉法施工，最大拖拉长度宜控制在表4.5.2范围内：
表4.5.2最大拖拉长度控制表
管道口径（mm）
所处土层
最大长度（m）
备注
DN300
粘性土
250
砂性土
180
DN400
粘性土
200
砂性土
150
DN600
粘性土
160
砂性土
120
采用特殊、有效的成孔及减摩措施时，最大拖拉长度可适当增加。
5施工
5.1一般规定
5.1.1排水管道定向拖拉施工应符合设计要求，并要求技术措施安全可行，减少环境污染，不破坏相邻建（构）筑物及管线。
5.1.2施工前应提出施工组织设计和专项施工方案并报建设、监理单位审批后方可实施。
5.2施工机械安装、调试
5.2.1定向钻孔拖拉施工钻机的分类及
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