非开挖水平定向钻进管线铺设工法.doc

非开挖水平定向钻进管线铺设工法 工法特点 采用非开挖水平定向钻进技术，地上功能正常使用：穿过公路、铁路、机场可不阻断交通；穿过河流可保证河流通畅、不阻断通航、有利于排洪等。 环保型施工：由于采用非开挖技术，减少了大量工程土的堆放，对环境影响最小。减少了地面开挖、恢复造成的浪费。 缩短工期，节约工程成本：采用非开挖钻孔施工速度快，地上工程保护好，极大地节约了建设成本。 节省劳力，安全可靠：与明挖开槽埋管相比较，明显减少了劳动力。定向钻机上配置钻杆自动装卸系统，定长的钻杆排列在一个“传送盘”上，使增加或卸下钻杆的操作可以在钻孔作业不停的状态下完成，加快了施工效率，施工安全，减轻了劳动强度等。 适用范围 水平定向钻进法的适用范围为：管径为300～1500mm；管线长度最大可达1500m，管材为钢管、PE管等。主要应用于穿越河流和水渠、街道、高速公路、铁路、机场跑道、海滩、岛屿、建筑物拥挤的地方、管线通道和运河等的石油、天然气、自来水、污水管线及其它流体的管线铺设和电力与电讯电缆的导管铺设等。 工艺原理 采用矩形切削刀，提高在砂僵土中的耐磨性能； 钻头整体采用标准螺旋型，具有切削和扩孔双重功能，到达减小扩孔阻力，提高钻进效率； 钻头前端设置梅花型喷射水眼，有利于保护砂僵土管道内壁； 在钻头上设置3道凹槽流线，极利于砂僵土形成的泥浆流动以及钻头的冷却，提高扩孔效率。将定向钻机设在地面上，在不开挖土壤的条件下，采用探测仪导向，在不同地层和深度控制钻杆钻头方向，达到设计轴线的要求，先用导向钻具钻进小口径的导向孔，然后用回扩钻头经多次扩孔，拖拉管道回拉就位，完成管道敷设。 工艺流程及操作要点 水平定向钻轨迹设计与原理 导向孔轨迹设计是在管线剖面图基础上，设计出钻孔的最佳曲线。根据开挖的工作坑、接收坑结合设计井位，按照设计管道水力坡度标高来设计钻进轨迹。不仅需要考虑避开穿越区域的地下管线，还要考虑到水文地质、地面环境、铺设管道的管径材质、穿越长度深度、钻机的性能等因素。管道施工的轨迹要满足设计要求，必须考虑入土点、出土点的斜直段、曲线段长度，严格控制水平穿越段各点标高。一般作业标高控制以每根钻杆为一个控制点，按设计管道水力坡度计算出钻进轴线上轨迹标高。入射角度根据已知数据科学计算，8-20°的入、出土角适用于大多数的穿越工程。如果单从施工的顺利程度考虑，在产品管线埋设深相同的前提下，造斜距离越长则轨迹曲线越平缓，有利于后续管的顺利回拖。 施工艺流程 水平定向钻进穿越铺设施工普遍采用：首先钻进导向孔，然后扩孔，最后回拉铺管的施工技术，工艺如下图： 图2水平定向钻进铺设管线施工工艺 操作要点 施工准备 1施工主要设备及拖拉管材料选择 根据地质和设计管径大小情况，选择合适型号的水平定向钻机；管材的强度及环刚度必须满足设计和施工阶段的荷载要求。 2测量监测 布设监测点量测地面、管线监测点，及时反馈信息，指导钻进施工技术参数的调整。 环境监测。定时监测周边建筑、道路裂缝、水位等信息变化，及时直接预警、控制沉降量。 3开挖工作坑和钻屑池 根据设计的导向孔轨迹，在距离检查井经计算好的距离处开挖一个入口工作坑，在距末检查井经计算好的距离处开挖一个出口工作坑，欲铺设的管线直径大，则出口坑必须延长成适合管道平直回拖的长槽。钻屑池位于入口坑附近，用于收集从入口坑流入的钻屑泥浆，市区也可用泥浆罐车。 对于地表始钻式钻机锚固在地表，出入口工作大小坑视管线埋深和管径适当调整。而坑内始钻式钻机的工作坑，因需要利用坑的前、后壁承受钻进中的给进力和回拉力，则必须对坑壁进行加强和支护。 导向孔与钻进施工 常用的孔内控制钻进方向的机构称为导向钻头，他在钻头底唇面采用非平衡结构设计，钻头唇面是一个斜面，当钻头连续回转时钻进直孔；保持钻头朝某个方向不回转加压时，则使钻孔发生偏斜，钻进斜孔。 钻杆探头盒（内装探头）鸭嘴板 图3导向钻头 1工作坑内安放导向钻具。检查测量仪器，探头电池的绝缘性能，以防漏电。 2将探头装入探头盒内，打开接收机和同步显示器，检查转动探头盒。将探头盒与造斜钻头接好并连接在钻杆上，开机输送钻进液，检查钻头喷嘴。 3钻杆放入导向钻机，就位，使钻杆在设计轴线上。逐节钻进，直至将钻杆钻入拖管坑。钻进过程中用无线手持式测量仪跟踪监测，严格控制钻头轨迹，沿设计轴线前进，如偏差大于规定要求立即调整。 4钻杆线性与速度控制。钻杆线性直接关系到钻进的速度及孔外压力变化，施工中保持钻杆线性并控制钻进速度，控制地面沉降量在较小范围内。 5灌浆压力控制。在不同土层中穿越做好泥浆的调配，施工中控制灌浆压力(一般在5Kg内)。即保证施工效果，又减少地表沉降量。 成孔与泥浆护壁 (1)钻井液。水平定向钻机钻进中，钻井液用于稳固孔壁、降低回转扭矩和拉管阻力、冷却钻头和发射探头、清除钻进产生的土