水平定向钻进拉管施工工法.docx
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水平定向钻进拉管施工工法
水平定向钻进拉管施工工法
工法編号:
FJGFEJ14-2011
随着我国经济持续稳定地增长，城市化进程得进一步加快，我国地下管线得需求量也在
逐年增加。
加之现代文明意识与环保意识得逐渐加强，开挖路面进行地下管线施工导至得社
会问題、交通问題与环境污染问题已越来越受到人们得关注，城市限制开挖施工得法規将陆
续出台。
非开挖技术地下管线施工具有不汚染环境，不影响交通，施工周期短，综合成本低等
优点。
在地下管线施工中获得广泛应用。
作为非开挖技术之一得水平定向钻进拉管施工，近
几年来取得长足发展，在城市地下管网施工中得到越来越多得应用。
在福建省泉州晋江市乌边港裁污管道工程等地下管网施工中.釆用该工法取得明显得社会与经济效益。
2.0-1施工工艺简单，可操作性强，容易组织实施;通过对现场勘察，设计好穿越线路•连接
钻头与管道•钻机就位•即可开始施工。
2.0,2
不污染环境，不影响交通，对地层地面破坏小•能满足城市地下管网施工高环保得要
求。
2.0.3
成本低，社会效益与经济效益显著，可減少开挖行政审批，便于施工组织，综合成本
低。
2.0.4
安全性好，由于采用拉管施工，施工人员操作均在地面上进行,避免了深基坑作业等
不良施工条件得影响•提高安全系数。
2.0.5脅道连接质量好，因脅道连接均在地面上进行•单段脅道连接合格后一次拉菅铺成,
提高了管道连垓质量。
2,0,6施工周期短，与传统“挖槽埋管法"相比，大大缩短了施工周期，无须运输与堆放土,
只须运输少量泥浆。
3适用范围
3.0,1本工法适用于市政给水排水施工。
3.0.2本工法就是一种非开挖铺管技术，适用于穿越河流、湖泊、建筑等障碍得管道铺设以
及不适合开挖得城市市政地下管网施工.
3.0.3
适用于不含大卵石得各科地层，包括含水地层，不适用于砾石层•一般用于铁土层。
3.0.4
适用管材为钢管与PE管，管径为200—1200mm,线长最大可达1500m。
3.0.5
因受到探测器得探测深度限制，导向钻进深度最大15rn。
4工艺原理
2汨.・
定向帖进拉管技术就是利用定向钻机、导向姑头与导向仪等施工设备，按照设计得帖孔轨迹（一般近似弧形），釆用定向帖进技术先施工一个近似水平得先导孔•待先导孔钻头在被穿越障碍物（河流.公路）得另一侧露出后，却下导向帖头换上大直径得扩孔帖头与直径小于扩孔钻头得待铺管线•然后进行反向扩孔•同吋将待铺设管线拉入钻孔。
有时根据钻机得能力与待铺设管线得直径大小可先专门进行一次或多次扩孔后再回拉管线•等全部得钻杆被拉回时•铺菅工作同时完成。
如图4
1證決銚
图4工艺原理图
5施工工艺流程及操作要点
5、1工艺流程
水平定向钻进拉管施工工艺流程见图5、1
图5.1水平定向钻进拉苗施工工艺流程图
5、2操作要点
应取得管线工程平面a与相应施工图纸。
既有管线与地下管网a°相关技术规范。
设计单位得技术交庭。
5.2.2
现场勘察
1根据有关部门提供得审批内容，对菅线工程周阖得地形进行测童，按施工要求初步定
出帖孔中线与地表走向；测量中心线高程，并根据要求得铺管深度初步确定导向孔得倾斜长度与入土点位置.储管长度、下管位置，还应考虑施工用得钻机、泵站及卸菅用吊车等设备布置所占用得场地与空间。
2穿越河底得铺管工程应测量河道周囤得地形地貌，河床底部形态与水位情况，穿越公
路得铺管工程应考虑车辆往来情况，确保施工安全。
3现有地下管线探测应不小于穿越路线两侧5m,并查明現有地下菅线得性质类型及所
在得空间位置，可采用管线探测仪进行探测，为管线铺设轨迹设计提供参考数据，以便导向孔设计时避开这些设施•并保持一定安全距离。
5.2.3导向孔轨迹施工设计
1确定帖孔矣型与姑孔轨迹得形式:
钻孔类型与钻孔轨迹形式取决于拟铺设管线材料得性质与储设要求、帖孔地质条件、施工单位设备得性能.现有地下菅线得分布、地上地下障碍物得分布.水域履盖面积与深度、施工安全性与经济性等条件.
2砌定出入土点与造斜段：
出入土点就是姑头始钻与出土得位置；造斜段就是指同一孔身中由直线段变为曲线段得地段，造斜段宜选择在较披土层中得孔段，同时要使后续轨迹避开现有管线与地下障碍物。
如图5・2・3-3
3确定帖孔孔身轨迹参数：
参数包括各孔段得长Zt各孔段起点与$点得倾角•釆用计
算法比校准确。
D字向孔轨迹一般由三段组成，第一造斜段、直线段与第二造斜段，直线段就是管线穿越
障碍物得实际长度，第一造斜段就是钻杆进入铺管位置得过渡段，第二斜段就是钻杆出露地表得过渡段。
如图5.2.3-3
WjhQ&-h）
式中h—铺管m
L—定向帖铺管水平长度
Rt—第一造斜段曲率半径，由钻杆曲半径决定，一般为R,^1200d（姑杆直径nm）
R2—第二造斜段曲率半径•由待储设管线允许弯曲半径决定•一般为R2^1200d（待
铺设管线直径mn）
a、—出土倾角
2）由计算法得出各参数后•还应考虑其它因素对入0倾角与出0倾角得限制，其中钻机倾角可调节范囤就是限制入口倾角得主要因索，一般可在10°—45°之间调节，出口倾角对于
PE管一般控制在0°—301对于小口径钢管控制在0°—15°以内，大口径脅材一般用下管工作坑
来代替第二造斜段。
5・2・4回拉力计算；水平定向钻进回拉力计算就是一个关键，直接关系到钻机与管材得选型,
正确估舞回拉力至关重要。
估舞公式
式中：
F-计舞得拉力（T）
L—穿越长度（m）
F—理擦系数0、1〜0.30-生产管直径（m）
Y—泥浆密度（T/m'）6—生产菅壁厚（m）
K—粘滞系数（0、01〜0、03）
定向帖机选择宜根据上式计算值1、5〜3倍来选择
5・2・5定向钻机选择
1根据已经计舞出得回拉力等参数选择水平定向帖进铺管钻机，回拉力就是其主要参数•它们就是根据工程大小要求选择钻机得虫要依据；回拉力20T以下为小型钻机,20〜45T为中型帖机45T以上为大型帖机。
2钻头就是钻进得重要工具之一,对于不同土层须釆用不同种类得帖头。
D在淤泥质粘土中施工•一般釆用较大尺寸得帖头，以适应变向得要求。
2）在干燥得较粘土中施工，釆用中等尺寸钻头，可以较快地实现方向控制。
3）在硬粘土中，较小得钻头效果比较理想•但应保证姑头比探头外向尺寸大12mm以上.
4）对于砂质淤泥，中等到大尺寸钻头效果较好。
3钻杆規格型号与强度、扭矩等机械性能应符合钻头工作扭矩.帖机顶力与回拉力得要求，钻杆曲径半径应不小于钻杆外1200倍，弯曲与损伤得钻杆不能使用。
4选择适合现工程地质等级得单级或多级扩孔头.
5定位与导向仪器：
在钻进导向孔时，钻进工作人员用导向仪确定钻具位置•利用导向仪获取得数据与预先设计得基准轨迹与实际轨迹进行比较，调整钻进轨迹，使其按原设计轨迹钻进。
常用仪器有手持式跟踪仪，这种仪器在水平定向帖进中使用最广。
5.2.6工作坑控制井度施工:
1为有效控制定向钻孔高程而设立得控制井，结构形式与间雌由设计单位确定；
2水平定向帖进铺管可以不开挖路面，可以穿越障碍物，但还需开挖起始工作坑（即定向钻进始发点）与出口工作坑（即定向钻头出土位置），同时也为满足施工过程积存泥浆与从孔中排出得渣土得需要，占用回拉菅线入孔场所.
5.2.7导向孔施工
1施工步腺:
2
切削成孔得；导向帖头前端为15°造斜面，该造斜面作用就是在钻具不回转钻进时，斜面对
钻头有个偏斜力•使帖头向着斜面得反方向偏转，钻具在回转顶进时，由于斜面在旋转中方向不斷改变，斜面周向各方向受力均等，使钻头沿其轴向得原有趙妙直线前进.
3导向头方向纠偏；导向孔施工多采用手提式导向仪来确定钻头所在空间位置•导向仪由探头、地表接收器与同步显示器组成。
在施工中导向钻头得准确位置与造斜面方向就是通过安裟在帖头腔室内得信号发射器及地面跟踪导向仪来测定得，并显示在同步显示器上供操作人员掌握孔内悄况，以此操作钻头纠偏。
导向帖进应按设计轨迹得参数钻进，当发现偏离设计轨迹时，就通过调整钻头斜面得方向，进行造斜纠偏，直到钻头位置回到设计轨迹为止，这样就就是帖出与设计轨迹重合或非常接近得导向孔。
5.2.8扩孔施工:
1扩孔就是将导向孔孔径扩大至所铺设得菅径以上，以减小铺菅时得阻力。
扩孔时将扩
孔钻头连接在钻杆后端，然后由钻机淀转回拉扩孔。
随着扩孔得进行，在扩孔钻头后面得单动
器上不断加接钻杆，直到扩至帖机同一侧得工作场地，即完成了这级孔眼得扩孔■如此反复通过釆用不同直径得扩孔钻头扩孔，直至达到设计得扩孔孔径为止。
2根据菅道曲率半径、地层条件、扩孔器类型等确定一次或分次扩孔方式。
分次扩孔时毎次回扩级差控制在100—150mn,终孔孔径宜控制在回拉管节外径得1.2—1.5倍.
5.2.9菅材连接：
钢管连接釆用焊接,PE采用热熔连接。
待铺管材就是在回拉铺管前连接完
成并试验合格后方可回拉铺管.
5.Z10回拉铺管：
末级扩孔时，在回拉钻杆后接上扩孔头与旋转接头•在旋转接头后接上拉管头与待铺设得管线进行反扩铺管，当扩孔头到达钻机一侧地表时同时完成末级扩孔与铺管施工。
5.Z11钻进泥浆:
1在导向孔钻进、回拉扩孔及回拖施工时，应及时向孔内注入泥浆.钻进泥浆主要作用就是稳定孔壁.降低回转扭矩与拉管阻力、防止菅墜磨伤、冷却钻头与发射探头、消除钻进产生得土屑。
2泥浆材料配比与技术性能脂标应满足施工要求，并可根据地层条伴.钻头技术要求、
施工步探进行调整。
D钻进泥浆常用配料：
水、膨润土，聚合物等。
2）钻进泥浆PH值应控制在8〜W得范囤内。
3）钻进泥浆得密度一般控制在仁12〜1・25g/cnA现场用标准泥浆比重计进行測量。
3泥浆液应在专用得搅拌装置中配制，并通过泥浆循环池使用；从钻孔中返回得泥浆经
处理后回用•剩余泥浆应妥善处置。
菅线检查井、工作井.帖机工作坑、下菅坑清理回填及地面复原.
配套设备撤场。
5、3劳动力组织
本工法劳动力组织见表5、3
表5.3劳动力组织情况表
序号
职别
人数
序号
职别
人数
1
项目负责人
1
5
拉管机操作工
2组
2
技术负责人
1
6
焊工
2（焊接钢管）
3
安全负责人
1
f
机修
2
4
财务
1
8
屈重机操作工
2
焊工为焊接钢管所需，焊接PE管焊接工及设备均由管材供方厂家提供并操作。
拉管机操
作工.虫机操作工、焊工均需持证上岗•施工前应对施工人员进行培训。
6材料与设备
6、1材料
6.t1水平定向钻进情设得管材一般选用钢材与PE管，应具有足够强度、初性良好得焊接
性能与抗腐蚀能力•管材、焊接材.防腐层等工程材料应符合国家相关标准得规定与设计要求；
6.1.2菅材除满足设计要求外，应满足铺设过程中得荷栽（摩擦力、弯曲应力、浮力、张应
力等）作用得总应力以及回拉力得要求.
6、2设备
主要设备机具见表6,2.1
表6.2,1主要设备机具表
序号
设备名称
询立
数g
备注
1
定向钻机
台
1
小型（拉力20T以下）中型（拉力20T~45T）
大型（拉力45T以上）根据计算出得回拉力确定钻机型号
2
钻杆
2
含连接头
3
导向系统
1
尸持式导向仪
■1
扩孔头
1
根据管径大小配g不同直径
5
钻头
g
1
适用工程地质
6
泥浆设备
套
1
含搅拌.斥浆及泥浆收集设备
7
拉管头
1
打施1•管材相配经
8
旋转接头
1
与拉管头相配套
9
起重机械
台
1
升级会员 