定向钻进施工范文（精选9篇）
定向钻进施工 第1篇
太原市城南大型热源厂供热工程山西省出版社热力站支线设计压力1.6 MPa,管径DN300,最大工作压力1.52 MPa,供水温度Tg=130 ℃,回水温度Th=70 ℃。管线采用预制保温管直埋敷设方式,管道热补偿采用拉杆补偿器和自然补偿。桩号0+124.85～0+196.628为过南沙河段,埋深7.3 m,全长72 m,与东岗路南沙河桥相邻。
2 施工方案选择
按以往施工经验,一般采用河流改道,深井降水,基槽开挖的施工方法,施工周期长,工程造价高,承担的施工风险大,经过现场仔细勘察,确定使用水平定向钻进铺管技术进行施工,有效缩短了施工周期。水平定向钻进铺管技术是一种现代非开挖施工新技术,主要用于穿越河流、公路、铁路、建筑物等障碍物铺设各种管线。定向钻进的基本原理:按预先设定的地下铺管轨迹钻一个小口径先导孔,随后在先导孔出口端的钻杆头部安装扩孔器回拉扩孔,当扩孔至尺寸要求后,在扩孔器的后端连接旋转接头、拉管头和管线,回拉铺设地下管线。
3 施工工艺
水平定向钻进铺管的施工顺序为:地质勘探、规划和设计钻孔轨迹、配制钻液、钻先导孔、回拉扩孔、回拉铺管。
3.1 地层勘探及地下管线探测
首先按建设单位提供的设计勘探资料了解有关地层和地下水的情况,为选择钻进方法和配制钻液提供依据。其内容包括:土层的标准分类、孔隙度、含水性、透水性以及地下水位、基岩深度和含卵砾石情况等。地下管线探测主要了解有关地下已有管线和其他埋设物的位置,为设计钻进轨迹提供依据。采用电磁法对已有管线资料进行复核。
3.2 钻进轨迹的规划与设计
导向孔轨迹设计是否合理对管线施工能否成功至关重要。钻孔轨迹的设计主要是根据工程要求、地层条件、地形特征、地下障碍物的具体位置、钻杆的入出土角度、钻杆允许的曲率半径、钻头的变向能力、导向监控能力和被铺设管线的性能等,给出最佳钻孔路线。
3.3 配制钻液
根据本工程地质情况,钻液由水、膨润土和烧碱组成。投入烧碱量为膨润土量的2%。
3.4 导向孔钻进
导向孔钻进的关键技术是钻机、钻具的选择和钻进过程的监测与控制。要根据不同的地质条件以及工程的具体情况,选择合适的钻机、钻具和钻进方法来完成导向孔的钻进。
钻机与钻具的选择:钻孔主要靠钻机产生的推力、旋转扭矩以及所提供钻液的流量、压力来完成施工。特别是长距离穿越,一方面,由于管线及钻杆自重较重,钻杆与地层之间产生的摩擦阻力较大,钻机的回拉力及扭矩必须足够大;另一方面,为了确保工程成功,应尽量避免工程中途停钻,因此钻机连续运转时间相对较长,这就必须要求钻机具有良好的性能。
本工程采用HT-16C非开挖定向钻机,主要技术参数为:动力:85 kW;最大输出扭矩:5 400 N·m;钻机回拖力:160 kN;钻机给进力:90 kN;输出转数:0 rpm～90 rpm;入射角:0°～30°;泥浆泵最大排量:150 L/min;泥浆泵最高压力:10 MPa;钻杆规格:60×2 000;一次推进行程:2 000 mm;扩孔直径:160 mm～660 mm;主机质量:3 500 kg。
监测与控制:在钻进导向孔时能否按设计轨迹钻进,钻头的准确定位及变向控制非常重要。本工程采用电磁波法。电磁波法的测量范围较小,一般在300 m以内水平发射距离,测量深度在15 m左右。电磁波法测量的原理为:在导向钻头中安装发射器,通过地面接收器,测得钻头的深度、鸭嘴板的面向角、钻孔顶角、钻头温度和电池状况等参数,将测得参数与钻孔轨迹进行对比,以便及时纠正。地面接收器具有显示与发射功能,将接收到的孔底信息无线传送至钻机的接收器并显示,以便操作手能控制钻机按正确的轨迹钻进。
3.5 回拉扩孔铺管
铺管前,预制供热管道,管道接口全部无损探伤后防腐保温。
在回拉扩孔铺管施工中的关键技术就是根据不同的土层、地下水位以及最终成孔直径正确地选择回扩钻具和每次的进刀量,正确地选配钻液和确定钻液的流量。
扩孔器类型为刮刀式等。一般要求选择的最大扩孔器尺寸为铺设管径的1.2倍～1.5倍,这样能够保持泥浆流动畅通,保证管线能安全、顺利地拖入孔中。
回拉扩孔铺管特别是在长距离回拉扩孔铺管中,泥浆作用尤其重要,孔中缺少泥浆往往是工程失败的主要原因。一般地层泥浆较易漏失,泥浆漏失后孔中缺少泥浆,钻杆及管线与孔壁间的摩擦力增大,导致拉力增大。要保持在整个钻进过程中有返浆,这对回拉扩孔施工的顺利进行尤其重要,在同一工程中如遇到地层条件是硬岩、泥灰岩和砾石交替变化,应及时调整钻液以产生不同的泥浆。
3.6 安全保护系统
1)防触电报警系统一旦地下钻头触及电缆等带电体后,钻机发出触电警报,此时操作手必须坐在座椅上不得离开,以免触电。警报解除后,操作人员方可离开钻机。2)远距离遥控紧急停机装置随钻跟踪测量者应时刻保持与钻机操作手的联系,一旦发生意外应及时处理。目前一般采用无线通信联络方式,有时由于受到当时当地环境的影响,这种方式已不能应付紧急突发事件。所以在施工中应由随钻跟踪者采用紧急措施停止钻机工作,待处理完,由后者解除对钻机的限制后,方可启动钻机。
4结语
水平定向钻进铺管技术与传统施工方法相比,在市政管道施工中具有创新性的优势和优点:1)对地层干扰少。2)设备安装及施工速度快。3)可控制方向、可绕避障碍,施工精度高。4)一体式锻造钻杆刚柔兼备,灵活安全又可靠。5)扭力强劲,小设备能铺设大管道。6)钻杆自动装卸,效率更高、更安全。7)施工使用面广,各种管道铺设都适用。8)在工程造价方面,经济合理。作为一项新技术,将会在管道施工中发挥越来越重要的作用。
摘要：对供热管道过河段施工条件进行了分析,进行了施工方案的对比研究,提出了水平定向钻进的施工方法,就水平定向钻进施工技术要点作了详细介绍,并指出该方法解决了以往过河段施工难度大的问题。
关键词：供热管道,水平定向钻进,障碍穿越,施工
参考文献
[1]CJJ 28-2004,城镇供热管网工程施工及验收规范[S].
[2]刘金生.基于城市给排水管道非开挖施工技术的探讨[J].山西建筑,2008,34(4):190-191.
定向钻进施工 第2篇
摘要：本文阐述了非开挖定向钻进技术拖拉管的轨迹设计原理及拖拉管导向、扩孔、回拉、检测等施工技术，分析了拖拉管施工的优缺点。
关键词：非开挖定向钻进；拖拉管施工；优缺点
地下管道施工中，经常遇到河流、铁路等大型障碍物，无法径直开挖，通常采用顶管施工，需建钢筋混凝土工作井接收井等，工序多，工期长，造价高。采用非开挖定向钻进技术拖拉管施工，能缩短工期，降低工程成本。如上海海港新城污水埋管工程采用非开挖钻进技术拖拉管就是成功一例。该工程桩号为KO+OSO至KS+540，管线全长9.5km，其中横穿滨果公路和军垦河段，管径DN600，原设计为开挖施工，设计变更为拖拉管，管材为高密度聚乙烯HOPE管，非开挖长45m。
一、拖拉管简介：
非开挖定向钻进技术又称拖拉管、牵拉管施工，是将石油工业的定向钻进技术与传统的管线施工方法相结合的一项施工新工艺，近几年被广泛用于市政、电信、电力等多种地下管线的建设中。
非开挖定向钻进施工是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，控制钻杆钻头方向，达到设计轴线的要求，经多次扩孔，拖拉管道回拉就位，完成管道敷设的施工方法。
二、拖拉管主要施工工艺：
(一)水平定向轨迹设计与原理
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，正常操作应控制在5－12度之间。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。
(二)拖拉管施工
2 施工准备
2.1 编制施工方案，明确技术措施，严格技术管理。
2.2 施工主要设备及拖拉管材料选择
该工程采用FDP-25型水平导向钻机。
管材采用HOPE平壁管，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。
3 测量监测
3.1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。
3.2 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。
4 导向孔与钻进施工
根据设计的地下管线位置，开设长1.5m宽0.5m的样洞确定管位。在距离工作井15～20m处设一个造斜工作坑，在距末井20～25m处设一个拖管坑，保证水平导向钻机作业的穿越深度和长度。
4.1 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。
4.2 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。
4.3 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。
4.4 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。
4.5 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。
5 成孔与泥浆护壁技术
流砂层定向钻孔：泥浆护壁，稳定地基与填充双液注浆加固，将泥浆系统与钻机相连，水电系统接入。
(1)钻井液。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、清除钻进产生的土屑等，它被视为导向钻进的“血液”。一般采用优质膨润土制备。
(2)钻井液循环。钻进时钻井液会从另一边的上空口返出，这时要使用两套泥浆循环系统处理，或运走泥浆，减少环境污染。
6 扩孔：
导向孔成型后，取下导向钻头，接上反扩钻头、分动器，即可进行回拖扩孔。在拖管坑一端的钻杆上，依次按设计方案装上不同规格的扩孔器，利用导向钻机回拉钻杆进行扩孔，直至将土孔扩大至设计孔径。根据工程工艺设计要求，扩孔一共需进行5次，分别为φ220、350、500、600、750，最后一次用封闭式钻头扩孔，使钻孔直径满足拖管管径要求。
7 拖管控制：
(1)用热熔焊接法将每节管材按设计长度焊接好，并将其前端与钻杆连接牢固，利用导向钻机回拉拖管。
(2)设置造斜坑一只，各段一次牵引到位。拖管完成后，钻头由工作井取出。
(3)置换浆。在钻进和拖管结束后，及时将工作坑内的泥浆清理出场。用比重约1.75的水泥浆液对护壁泥浆进行同步置换，充分填补拖管造成的空隙。
8 坑底稳定地基注浆加固
基坑底板稳定地基双液注浆加固：针对上海临港软土土质含水量高、软塑性的特点，有触变、流变的特性，对基坑底土体加固，预防管涌并隔断水源，改善基底土体的稳定性，提高地基土的承载力。拖管前，在基坑底板下1m～3m的深度及周边范围内，进行满堂双液注浆加固。
9 周围管线情况
周围有其它公用地下管线、井位，须挖探坑查清其位置与走向，采取必要的避让或保护措施。
10 管道变形检测、闭水试验检查
参照上海市工程建设规范《埋地塑料排水管道工程技术规程》(DG／TJ08-308-2002)关于管道变形的检测方法：人不能进入管内的塑料管可采用圆度测试板管内拖拉进行检测。根据实际施工情况，拖拉铺设结束后，水可能进入管内，采用圆度测试板检查管道变形有难度，本工程采用了类似于通球法的内拖法进行检查，并进行闭水试验检查。
三、拖拉管施工的优缺点
3.1 拖拉管施工的优点：
(1)采用非开挖技术，地上功能正常使用：穿过铁路、公路可不阻断交通：穿过河流可保证河流通畅、不阻断通航、有利于排洪等。
(2)环保型施工：由于采用非开挖施工技术，减少了大量工程土的堆放，有利于环境保护。减少了地面开挖、恢复造成的.浪费。
(3)缩短工期，节约工程成本：采用非开挖钻孔技术，施工速度快，地上工程保护好，极大地节约了建设成本。
(4)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。
3.2 拖拉管施工的缺点：
水平定向钻拖拉管施工是一项新的生产工艺技术，目前我国尚无统一的技术标准和施工验收规范。
(1)拖拉施工结束，产品管与回扩孔之间的空隙处理，不能象开槽埋管的施工方法回填密实，对于横穿道路的管线部位，孔内泥浆固结后，道路可能出现微量下沉。
(2)由于非开挖法施工铺设的管道高程近似倒置曲线，雨污水管道内淤积污物清洗不便。
(3)当施工现场有干扰时，如无线电发射台、输电线路、变压器等将影响手持式跟踪仪的测量精度。
四、结束语：
非开挖钻进技术拖拉管施工适用于有障碍物不宜开挖的地下管线工程，属于倒虹吸管。
定向钻进施工 第3篇
【关键词】定向钻进；PE管材；排水施工
新技术、新管材在给排水系统越来越多的运用，给施工带来极大的便利，近年我公司多次在铁路站区内采用定向钻进铺设PE排水管道，对铁路的运输生产安全起到了极大的保障作用。例如牡西铁路综合楼原来一直采用渗水井排水，由于已过多个大修期，且地下水已饱和，排水经常溢出 ，如遇雨季，排水不畅，线路经常被淹。由于排水系统位于繁忙的调车线路中间，如建立新的排水系统，排入北侧市政明渠， 必须穿越7-8股调车线路，如按传统开挖施工方法，由于线路太繁忙，根本不可能。经过调查研究，决定采用定向钻进铺设PE给水管道作为排水管路。
1.定向钻进铺设PE管道的优越性
定向钻进是不开挖，采用水平钻机，利用定向导航技术，按指定路径、指定深度钻进的一种非开挖施工铺设管道的新施工技术。
在城市主干道上、铁路站区内、交通繁忙区域施工管路时，在管线穿越铁路、大型障碍时，采用定向钻进铺设管线具有无法比拟的优越性，其施工进度快，对其它外部环境干扰小，可以节约大量由于开挖而发生的破道费及铁路扣轨费用，安全可靠性高。定向钻进技术在铁路站区内施工，对运输生产基本无干扰，快速、安全。
PE管材是近几年大量采用的新型给水管材，其特点是：
1.1PE管道连接采用热熔、电熔连接，实现了接口与管材一体化，可有效抵抗内压力产生的环向应力及轴向的抗冲应力，其接口强度高于管材自身强度，抗拖拉能力强。
1.2高韧性。PE管断裂伸长率一般超过350％，强度高，耐扭曲，对管基不均匀沉降的适应力非常强，抗震性能优良。
1.3摩擦系数低，穿管时阻力小。
1.4耐磨性能优异，相同条件下耐磨性是钢管的4倍。
1.5优良的挠性，容易弯曲，可弯曲铺设，代替弯头，弯曲半径可以小到管径25倍以上。
1.6抗应力开裂性优良，抗刮伤能力强。
PE管的高柔韧性、抗拖拉能力强、耐磨损及阻力小的特点特别适合非开挖施工如顶管、衬管、定向钻进技术铺设，是一些不允许开挖的场所唯一的选择。
定向钻进铺设管道使用PE管，钻进设备可在地面直接钻进，不用开挖作业坑。由于PE管弯曲度高，可替代弯头，在钻进施工中，遇有障碍物或需转弯，可一次性连续施工完成，不必向顶管那样需要多段施工，PE管道可以在地面全部连接好，一次性铺完。
2.施工方法
定向钻进施工方法分为三个步骤：钻进、扩孔、管道铺设。
2.1钻进
如图所示，主机停留在地面，将钻头按一定角度钻入地下，由导航仪搜索钻头所发射的信号，确定钻头所处位置及深度，确定钻头所处深度及位置达到施工要求后，由主机控制钻头开始水平钻进。如遇有障碍物，主机控制钻头改变方向或深度，避开障碍物继续钻进。钻进长度达到管路铺设长度后，主机控制钻头钻出地面。
2.2扩孔
因钻头直径小于管道直径，无法铺设管道，所以要对钻孔进行扩大。在钻头钻出地面后，卸下钻头，安装上扩孔器，主机将钻杆回撤，带动扩孔器将钻孔扩大，以满足管道铺设要求。一般扩孔大小为铺设管路的1.5-2倍
2.3管道铺设
钻孔扩好以后，在按2.1步骤钻出地面，将钻头卸下，安装上扩孔器，PE管道与扩孔器连接牢固，主机将钻杆逐个回撤，PE管道也就随着跟进铺设至规定位置，完成施工。
如果所铺设PE管道管径小于110mm，扩孔和铺设管道可同步进行。
3.施工实例
哈铁房建集团牡分公司在施工条件比较困难的地段，比如穿越线路、主干道等，多次采用了定向钻进技术铺设PE管道，取得了极好的经济和安全效益。
3.1牡西铁路综合楼排水管路新建工程
20１０年牡丹江西调车场排水管路大修，原排水管路水泥涵管渗渠系统，由于超多个大修期，管路都已坍塌堵塞，排水严重不畅，严重威胁铁路行车安全。该调车场是牡丹江主要调车场，调车作业非常繁忙，如果采用开挖施工基本无法进行铺设。我们采用定向钻进铺设DN３５０PE管道90m，穿越７股铁路道线，施工时未请施工方案，也未请相关单位配合，仅用3天一次性钻进完成，工程验工优良。该工程很好地解决了牡丹江西调车场困扰多年的排水问题。
3.2亚布力车站室外排水大修工程
亚布力车站原排水系统始建于1990年，该系统由西向东排入东侧明渠，该排水系统由于地势原因始建时就反坡，管内淤积物难以排出，频繁出现管路堵塞；加之，下游排水沟很浅，冬季车站用水量小，达不到沟内常流水，明渠层层结冰高出地面，春融时危及周围住户，住房索赔上访事件频繁发生。若想从根本上解决此排水系统的病害，需重新铺设排水管路，引入北侧的镇政府排水主杠。 由于该方案为新设的排水系统排入镇政府排水主杠，需要穿越亚布力镇政府的两条主干道，这两条主干道都近20余米宽，为近两年新修路面，亚布力镇政府不同意破坏路面。为彻底解决亚布力车站的排水问题，我们考虑到穿越干道部分采用采用定向钻进铺设PE管道。由于采用此施工工艺，一方面解决了亚布力站困扰多年的排水问题，另一方面，缩短了工期、减少了路面破坏、降低了施工投资。
近两年，我公司在很多排水管道施工项目中使用了定向钻进技术铺设PE排水管道，施工技术可靠，工期短，安全性高，而且可节约大量的破道费，对其它外部环境干扰小，所以在铺设排水管道时可大量使用，尤其在穿越铁路线路时，优越性更加明显，它对铁路运輸基本无干扰。
4.施工中注意事项
4.1选用管材时，尽量选择PE100料和高压力等级的管材，因为高压力等级的管材柔性、刚性和强度都比较好，满足钻进后铺设管道时拖拽的要求，拖拽造成变形小。
4.2PE管伸缩性强，铺设管道拖拽时管道前端易变形，给管道连接带来困难，需要切除一段或进行复圆处理。所以在拖拽管以前，可以在管前端的内部做支撑，避免管道变形。
4.3钻进孔径要大于管径1.5倍以上，而且要反复扩孔后再铺设管道，这样阻力小，对管道损害少，拖拽管道更加顺利。
4.4钻进时弯曲度要掌握好，虽然材料的弯曲度远远大于钻进最大弯曲度，但如果弯曲度过大，在拖拽管道时管道的一侧受压过大，造成管道被拽瘪，影响管路通过能力。
4.5管道铺设完毕后，整个管路存在一定的拉力，应该在管端处开挖，释放应力，避免管端连接处应力过大。
4.6施工后应立即进行水压试验，一是可以发现漏泄，及时处理；二是可利用水压对管路进行复圆，增大过水断面。
4.7主机停留在地面，将钻头按一定角度钻入地下，达到要求深度后改为水平钻进，这需要一段距离，如果现场有局限，距离不够，可以采用开挖作业坑，将钻机下到坑内直接水平钻进，这样可以节省钻进距离。
4.8施工必须控制好排水管路坡度，在坡度上可适当加大，两侧检查井应尽可能大些，以便检修。
5.建议
5.1在城市主干道、交通繁忙地段铺设排水管道时应采用定向钻进技术，施工快捷，对交通运输干扰小，也可以节约大量破道费。
5.2在穿越铁路线路铺设排水管路时，使用定向钻进技术，对运输基本无干扰，可以不请施工方案，安全可靠性高，可节省大量工务配合施工费。
5.3穿越河流、建筑等障碍物时，采用定向钻进技术铺设排水管路，把施工不可能变成可能。
5.4穿越铁路线路的各种通讯、电力、信号等各种管线的施工也可以采用定向钻进技术，其埋深可控，可加装套管，安全性极大提高，避免了被工务施工等挖断，可以充分的保证铁路运输生产的绝对安全。
供水管道施工水平定向钻进技术探讨 第4篇
关键词：水平定向钻进,供水管道,施工
在传统的方式中, 地下管网创建活动, 涵盖很多的内容, 比如供水以及供气等的一些管线铺设活动, 如果使用过去的建设措施的话, 不但速率非常的低, 而且会对通行以及生态等带来许多的负面影响, 当碰到阻碍体的时候还不能进行。由于经济高速前进, 群众对于生态的认知能力不断的提升, 上面提到的一些负面影响开始受到相关群体和机构的重视, 因此在地下管线项目中运行优秀的不开挖的措施是时代发展到一定时间的产物。此时水平定向钻进技术的优势就得以体现出来, 它的导向非常的精准, 能够在一定的领域之中躲避阻碍提, 防止对附近的环境带来干扰, 而且建设期间, 能够用到多种地层之中, 有着很好的社会价值, 是当前城建活动中应用比较多的一项技术。
1 过去方式中的不利现象
1.1 敷设供水管道遇到穿越河流时, 按照以往的全面开挖的措施,
会对河堤带来负面影响, 还要开展引流活动, 工程量非常的多, 而且很困难, 需要的资金也很多, 时间也很久。
1.2 当其要经过道路的时候, 不利性更是突出。由于相关法规中, 严
格的论述, 所有新修的道路在三年到十五年的时间中严禁破坏。如果对其进行开挖活动的话, 不但会导致其品质不好, 而且容易使得它的建设时间不持久, 经常性的发生交通拥堵现象, 如果严重的话, 还会使得一些管线等被扯坏。不但会对附近的生态带来负面效益, 而且还容易导致非常严重的资源不合理使用的情况发生。
1.3 建设的时候如果碰到个别要通过的, 不过自身的跨度非常宽
的, 而且非常深的物体的时候, 如果从上部进行的话, 其尺寸不合理, 不过从下部开展的话, 又有很多的危险, 而且不方便进行建设活动。
1.4 如果要经由铁路的话, 开挖活动会导致其无法运行。
2 简述水平定向钻进工艺的优势特征
2.1 该工艺在建设的时候, 不但不会对附近的交通带来干扰, 而且
也不会影响到生态以及群众的生活活动等, 这样就合理的应对了过去的措施中对通行以及附近的建筑等的负面性。
2.2 当今的穿越装置的精确性非常优秀, 能够合理的调节敷设的方
位以及尺寸等, 管线弧形敷设距离长, 能够合乎设计的规定, 同时还能够确保管线穿过阻碍体。
2.3 城市管网埋深一般达到3m以下, 穿越河流时, 一般埋深在河床
下9-18m, 所以采用水平定向钻机穿越, 对附近的生态等没有负面作用, 不会对地貌等产生影响, 适应环保的多项规定。
2.4 采用水平定向钻机穿越施工时, 不用在水中活动, 不会对河道
通行产生阻碍, 也不会破坏河床等机构, 建设的时候也不会受到时节的干扰, 建设的时间不长, 人数较少, 而且易于成功, 建设活动非常的安稳。
2.5 其进入以及离开场地的速率非常快, 场地能够结合具体情况来
调节, 这就体现出了在城区进行活动的优点。同时占用的土地不多, 费用少, 而且很快。
3 关于建设准备活动
3.1 导向孔轨迹设计
3.1.1 根据建设单位提供的管线工程平面图、既有管线地下管网图、
工程技术要求等资料, 对施工现象实地堪察, 记录对既有管线的检查井标记的位置, 并进行仪器探察结合人工探察, 以确定既有管线的准确位置。
3.1.2 定向钻导向孔轨迹一般由斜直线段、曲线段、水平直线段等组
成, 根据事前收集的相关资料及待敷设的管材曲率设计出导向孔轨迹, 并绘制导向孔轨迹图。
3.2 施工泥浆配制和钻具选择
在水平钻进施工过程中, 泥浆的作用表现为:稳定钻孔土体、冷却润滑钻头和钻杆及其他孔内钻具、清理钻屑等。泥浆由水、膨润土和具有某种性能的胶体化学材料通过专用搅拌容器配制而成, 正确适当的泥浆的配置对穿越起决定性作用。
4 建设活动和步骤
4.1 钻导向孔
做好施工安全措施、发射和接收工作坑开挖、设备进场、钻机锚固后, 进行全系统联机调试, 调试完成可进行导向孔钻进, 选择符合施工现场土质情况的导向钻头, 开动高压泥浆泵, 钻头开始正常喷浆后, 在导向系统的引导下, 钻机按设计好的导向孔轨迹进行钻进, 高压泥浆的射流作用与钻头的切削作用共同在地下形成孔壁。钻进过程中, 钻头内信号棒发出的信号被接收后, 监视设备显示出钻头的深度、位置、角度等信息, 据此及时调整钻头方向。钻进入土角一般在8°-12°之间, 出土角5°-12°, 管道曲率半径一般1000D-1200D。为了更好地控制导向, 在造斜段一般每根钻杆调整一次角度, 每次调整的角度一般不超过0.8°, 以便回拖顺利。当导向孔从入土角达到水平夹角为0°时的计算穿越深度与设计埋深不同时, 则应调整入土直线段的长度及其调整控向角度。同理, 当导向孔从水平到达出土角计算出的出土点, 但达不到穿越长度位置时, 调整水平直线段长度;达到出土角而没有符合地面标高时, 调整每组钻杆长度及其控向角度。
4.2 扩孔
钻孔完成后卸下钻头及控向系统, 接上扩孔器, 从出土点向入土点进行预扩孔, 具体次数要结合管线的尺寸以及具体的地形状态等来分析。如果沿途的土质有差异, 受力性不一样的时候, 因为设备有自重, 所以会出现不合理的下沉现象, 导致偏移问题发生, 所有使用优秀的设备对于穿越工作是不是可以顺利的开展来讲, 意义很关键。扩孔器类型:中硬土采用飞刀式扩孔器, 主要是切割成孔, 软土采用桶式扩孔器, 主要是挤压成孔, 亦有两种同时使用, 飞刀式在前, 桶式在后, 扩孔由小到大逐级进行, 扩孔直径根据穿越管径确定, 一般比管径大150-200mm。例如穿越Φ630mm供水管, 可分四次扩孔, 各级扩孔分别为Φ200mm、Φ400mm、Φ600mm、Φ800mm。如果地质状态优秀的话, 可跳级使用扩孔器。此举不但能够节约扩孔活动的用时, 还能够节约泥浆。
4.3 回拖管材
当完成扩孔活动共以后, 要开展清孔活动。检查管线的品质, 并且要分析在运输的时候有没有存在损伤现象, 结合管材的连接规定来分析其连接是不是符合相关的要求, 如果各项检察都符合标准, 即可开展拖管活动。将连接好的管材沿接收坑坡道安放好, 依次连接接头、分动器、钻杆。回拖管道, 密切注意孔内情况, 钻机操作手密切注意控制钻机的拉力和速度, 确保回拖平衡。在回拖的时候, 要确保不会出现卡管或者是外渗等问题, 如果出现了要认真的分析, 而且要开展应对活动。
4.4 完工
将暂时性的装置拆除, 将不用的泥浆等物质清理, 做好场地的整顿活动。在拆除之前的的时候, 要对泥浆装置以及相应的设备等认真地清理, 要将钻杆等上油, 而且要设置专门的保护装置, 对于固态的物体要聚集到一起, 埋到一定的区域, 将泥水等排放到没有生物的河道之中。
5 结束语
通过上文的叙述, 我们了解了该项技术的各种优势特征。它的优势确保了它能够在经由道路以及河流等的时候, 得以有效地运作, 在运行的时候, 建设技术切实的得以提升, 具有非常优秀的社会以及经济性特征, 由于城建的步调不断的提升, 此时供水管线的数量也在不断的增多, 我们坚信该项技术一定可以获取非常显著的成就。
参考文献
[1]金才芳.地下供水管道水平定向钻进穿越施工技术要点[J].上海水务, 2009.[1]金才芳.地下供水管道水平定向钻进穿越施工技术要点[J].上海水务, 2009.
定向钻进施工 第5篇
1、供水管道施工准备
1.1导向孔轨迹
根据相关建设单位提出的设计观点的工程平面示意图,在原有管线地下管网图、工程技术等多种资料的基础上,勘察施工现场的实际情况,对既有的管线准确位置进行标定,同时实行仪器探查结合人工探查,确定既有管线的准确位置。定向组胺导向孔轨迹一般是由斜直线段、曲线段和水平直线段组成,形状类似于倒抛物线,根据前期收集的资料和通过实地勘察得到的结果和待敷设管材曲率对导向孔轨迹和直线段轨迹变化、直线段、第二曲线段轨迹变化的特点,绘制出导向孔的轨迹图。
1.2配备施工泥浆,选取合适钻具
水平钻进施工过程中,泥浆主要是用来稳定钻孔的土体,对润滑的钻头、钻杆、孔内钻等多个部件进行冷却,正确的泥浆配置在穿越中具有决定性作用,泥浆的主要成分是水、膨润土和某种性能的胶体化学材料通过专用的搅拌容器搅拌配制得到,对不同粘度泥浆进行选择,首选要根据具体情况来定[2]。钻机的拉力要根据管材拉力计算值1.5~3倍来设定,此外还要有效评估钻机型号,施工前土壤情况等,以此为依据确定最佳钻进液和钻具组合。
2、水平钻进施工过程
2.1导向孔钻进
做好施工安全措施,准备好发射,并且做好接受对工作坑的开挖等,设备的进场和钻锚机被固定之后,实现全部系统的联机调试,在调试完成之后,实行再实行导向孔的钻进,选择满足施工现场土质要求的导向钻头,将高压泥浆浆泵进行开启,待钻头开始了正常喷浆之后,通过导向系统,钻机要依据原来设计好的导向孔轨迹来钻进,在高压泥浆的射流作用以及钻头的切削下出现了孔壁。在钻进过程中,钻头中的信号棒会发射信号,这些信号被接受后,监视设备会出现钻头的深入、位置和角度等信息,根据这些信息可以机动性的调整钻头的钻向和位置。导向孔是整个施工中的重要环节,其决定了生产管的铺设位置,对此钻进的轨迹要实现有效控制。
2.2扩孔施工
在完成导向孔,选择适合土质情况的扩孔钻头后,结合配套钻头大小从小到大逐渐进行会拉扩孔,在上述过程中,泥浆泵作为孔壁泥浆液的来源会为其提供充分的钻进泥浆液,同时也会在孔壁表面快速形成一层护壁泥浆,并且将切削下来的足够钻进泥浆液,经过多次扩孔最终会使得孔直径达到设计铺设生产管径的1.2~1.5倍。为了避免出现蛮干造成的钻头丢失于孔内这一情况,适当增加泥浆量并松脱扭矩,将钻头转动之后,缓慢扩孔,基本可以解决相应的问题。
2.3管材回拖
结束扩孔后,采用清孔器清孔,复查管材质量和搬运中的完整情况,根据管材连接要求对连接是否符合规定进行检查,合格后才能够拖管。安装防止好连接好管材,以此连接好接头、分动器、钻杆等。在对管道进行回拖中,密切注意孔内情况,钻机操作手要对钻机的拉力以及速度等实行密切的注意,对回拖过程的平衡性做出保证[3]。在回拖管材过程中,尽量不能出现卡管、铺管挤压变形和泥浆渗出等不良情况,若是出现了上述情况,要展开具体的分析,采取相应的措施来解决上述问题。
最后完成管材回拖后,要实现检测管道高程轴线复核和变形,并且妥善处理泥浆并且实现地面的恢复。
3、小结
水平定向钻进技术的优点比较多,该技术可以被运用在供水管的公路、河流和广场的穿越中,此外该技术在运用过程中,施工技术有了持续的提升和完善,进而具有了良好的社会及经济效益,随着我国城市化进程的不断加快,供水管道的建设数量也会不断的增多,因此水平定向钻进技术是会被大量使用的。希望本文的相关技术介绍可以帮助钻进技术在供水管道施工中的施工单位提供一定的参考。
摘要：随着我国城市化进程的加快和科学技术的飞速发展,供水管道的铺设规模在不断的扩大中,此外管道施工中使用的钻进技术水平也在不断的提升,其中水平定向钻进技术在多年的发展优势上进而被大量运用在了供水管道的施工中。为了促进这一技术对自身优势实行充分发挥,文章针详细分析了水平定向钻进技术的优势和水平定向钻进技术在供水管道施工中的应用。
关键词：水平定向钻进技术,供水管道施工,应用
参考文献
[1]周扬林.水平定向钻进技术在市政供水管道施工中的应用研究[J].建材与装饰,2016,07:22-23.
[2]普莉.探讨供水管道施工水平定向钻进技术[J].经营管理者,2012,05:340+332.
定向钻进施工 第6篇
水平定向钻进法是发展最快的一种非开挖施工方法,是利用水平定向钻机在不开挖地表的条件下或以最小的地表开挖工作量进行铺设多种地下公用设施(如管道、电缆等)的技术,其具有定位精度高、不影响交通、不破坏环境,施工周期短、适合复杂地层条件下施工、社会效益显著等优点,是目前城市建设中管线穿越安装采用最多的工艺。
1 水平定向钻进技术的应用
1.1 在供水管道施工中应用概况
2003年,自首次使用水平定向钻进法进行供水管道穿越市政道路施工后,我公司逐步开始在承包的自来水管道工程中推广使用该项技术,到目前为止,我公司已在市政给水管道工程、农村饮用水工程、给水管道小型河道穿越工程等多项工程中使用到水平定向钻进法,已成了我公司必不可少的施工方法。经过近几年的施工实践,对水平定向钻进技术有了一些了解,并积累了一些经验,下面介绍水平定向钻进法的一些应用情况。
1.2 施工前准备
1.2.1 导向孔轨迹设计
(1)根据建设单位提供的管线工程平面图、既有管线地下管网图、工程技术要求等资料,对施工现象实地堪察,记录对既有管线的检查井标记的位置,并进行仪器探察结合人工探察,以确定既有管线的准确位置。(2)定向钻导向孔轨迹一般由斜直线段、曲线段、水平直线段等组成,类似于倒抛物线的形状,根据事前收集的相关资料、实地勘察结果及待敷设的管材曲率设计出导向孔轨迹(包括确定入土角、出土角、入土点、出土点、第一曲线段和直线段轨迹变化点、直线段和第二曲线段轨迹变化点),并绘制导向孔轨迹图。
1.2.2 施工泥浆配制和钻具选择
在水平钻进施工过程中,泥浆起到稳定钻孔土体、冷却润滑钻头和钻杆及其他孔内钻具、清理钻屑等作用,正确适当的泥浆的配置对穿越起决定性作用,泥浆由水、膨润土和具有某种性能的胶体化学材料(视土质选用)通过专用搅拌容器配制而成,而选用不同粘度的泥浆要视具体地质情况而定。
钻机回拉力按管材回拉力计算值的1.5~3倍进行选择,以确定钻机型号,施工前评估土壤状况,以便确定最佳钻进液和钻具组合。
1.3 水平钻进施工
1.3.1 导向孔钻进
做好施工安全措施、发射和接收工作坑开挖、设备进场、钻机锚固后,进行全系统联机调试,调试完成可进行导向孔钻进,选择符合施工现场土质情况的导向钻头,开动高压泥浆泵,钻头开始正常喷浆后,在导向系统的引导下,钻机按设计好的导向孔轨迹进行钻进,高压泥浆的射流作用与钻头的切削作用共同在地下形成孔壁。钻进过程中,钻头内信号棒发出的信号被接收后,监视设备显示出钻头的深度、位置、角度等信息,据此及时调整钻头方向。导向孔施工是工程的重要阶段,它决定生产管铺设的最终位置,故钻进轨迹需要很好的控制。
1.3.2 扩孔
导向孔完成后,选择与土质类型相应的扩孔钻头,按配套扩孔钻头由小到大逐级回拉扩孔,在回拉扩孔时,泥浆泵会向孔壁提供足够的钻进泥浆液,在孔壁表面迅速形成一层护壁泥浆层,并将切削下的土屑带回到地面,经多次扩孔使终孔直径达到设计铺设生产管径的1.2~1.5倍。为避免蛮干造成钻头丢失孔内,加大泥浆量,松脱扭矩,转动钻头,放慢扩孔速度,问题基本解决。当钻头回扩到农地中段下方时,扭矩突然增加,钻机有较明显振动,据村民口中得知,钻头上方地段曾种有多棵大树,经分析确定钻头与原有的大树树根相遇造成卡钻,为此松脱扭矩,缓慢回扩,通过树根后又跟进重新回扩,将树根粉碎,以防铺管时有障碍。在近几年的扩孔施工中,由于地形地质复杂、技术、人为等原因,还造成坍孔、缩径、钻孔膨胀、泥浆漏失等施工事故,我们通过加强施工前测量精度、改变泥浆粘度和配方、加强孔内泥浆压力平衡、改善回扩程序等方法进行处理,得到了较好的效果。
1.3.3 回拖管材
扩孔结束后,采用清孔器进行清孔。复查管材的质量及搬运过程中是否损伤,按管材连接要求进行检查连接是否符合规定,检验合格后方可进行拖管。将连接好的管材沿接收坑坡道安放好,依次连接接头、分动器、钻杆。回拖管道时,密切注意孔内情况,钻机操作手密切注意控制钻机的拉力和速度,确保回拖平衡。在回拖管材施工中,应尽量避免发生卡管、铺管受挤压变形、泥浆渗出等事故,若发生应该分析原因,采取相应的措施解决。如清远市横荷潭尾村给水工程中有205米准300HDPE管经过在公路、农地,并离民房最近处不到20米,敷设深度为2米,该段采用水平钻进法进行施工。在回拖管材施工20米时发现农地多处有泥浆渗出并有扩大的趋势,为避免泥浆从民房中渗出,暂停回拖管材施工。经堪察分析,泥浆渗出原因是(1)施工段为沙质粉土层,地层松散给泥浆留出通道,泥浆顺其通道渗出地面;(2)扩孔铺管孔中残留泥屑过多阻塞钻孔,泥浆无法从孔口返出,泥浆在孔中形成高压而从地面渗出。处理措施是(1)用钻机和挖掘机将已回拖管道拖回到接收工作坑;(2)重新用清孔器进行清孔,增大泥浆浓度和粘度,在孔壁形成泥皮阻漏,防止泥浆漏失。(3)放慢回拖管道速度、保持回拖速度均速,避免产生过大的泥浆压力和破坏泥浆平衡。最终问题得以解决。
最后,在完成回拖管材施工后,还要进行管道的高程轴线复核、管道变形检测、废弃泥浆妥善处置、恢复地面等工作。
2 结束语
由于水平定向钻进技术具有的优点,使该技术在供水管道穿越公路、广场、河流等多方面得到很好的应用,在应用中施工技术不断得到完善,显现出良好的社会效益和经济效益,随着不断加快的城市建设步伐,供水管道建设量随之快速增加,水平定向钻进技术必将得到更广泛的应用。
摘要：随着城市建设的迅猛发展,水平定向钻进技术在自来水供水管道施工中得到越来越广泛的应用。
关键词：水平定向钻进技术,地质,泥浆浓度,施工问题
参考文献
[1]GB50268-2008,给水排水管道工程施工及验收规范[S].
[2]CJJ61-2003,城市地下管线探测技术规程[S].
定向钻进施工 第7篇
关键词：定向钻进,拉管施工,排水改造
非开挖定向钻进拉管施工技术是在不开挖地表或尽量少开挖地表的情况下, 采用定向钻机将设计的管道 (线) 埋入地下, 具有对交通通行影响小、周围环境破坏少、施工速度快, 可穿越公路、铁路、河流及其他构筑物等特点, 在今天城市交通繁忙、环境保护要求不断提高的情况下, 该施工技术得到越来越广泛的应用。本文以厦门白城隧道东洞口排水改造工程为实例, 介绍非开挖定向钻进拉管施工技术方法及取得的应用效果。
1 工程概况
厦门环岛干道白城隧道东洞口位于曾厝片区地势低洼点, 南北两侧为老城村居, 既有排水系统不完善, 在大雨特别是台风强降雨恶劣天气, 外围排水管道趋于饱和, 大量雨水无法及时排出, 沿隧道洞口两侧辅道下坡漫流到地势低洼隧道洞口而进入隧道, 多次导致隧道内严重积水, 交通中断, 造成重大社会影响。为有效解决排水问题, 拟在隧道洞口外围实施排水改造工程, 增设截水边沟, 汇集雨水进入隧道洞口新建水泵房, 再通过D1000独立有压管道直接排入大海。管道从隧道口沿辅道上坡至曾厝西西路路, , 沿沿曾曾厝厝西路自北向南经曾厝北路交叉口、厦大海韵校区门口、软件园门口, 横穿环岛路和珍珠海滨公园, 进入海边沙滩最终排入大海, 排水管道全长1074m。
2 工程重点及难点
曾厝片区是海边旅游聚散地, 曾厝西路沿线分布有厦大学生公寓、海韵校区、软件园、环岛路、公园、沙滩等, 有大量人流、车流, 采用直接开挖埋设管道将对交通产生重大影响, 并造成旅游环境破坏, 故决定曾厝西路至海边段, 采用非开挖定向钻进拉管施工, 长度610m。
根据资料查询和现场调查, 在曾厝西西路路与与曾曾厝厝北路、环岛路两个交叉口管线相对复杂, 除了电力、通讯、燃气管线外, 还有与拟建排水管道交叉的污水管道, 埋深分别为4.5m、5.5米, 拉管施工需从污水管道下面穿越, 是本次施工的主要控制点。同时, 根据地质勘察资料, 拉管施工地质主要为残积砂质粘性土、杂填土、素土, 而在海韵校区门口有砂砾状强风化和全风化花岗岩, 是本次拉管施工的难点。
3 拉管施工技术
3.1 拉管施工原理
定向钻进拉管施工技术是利用定向钻机、导向钻头、导向仪等施工设备, 按照设计的钻孔轨迹, 采用定向钻进技术, 由导向钻头从预定入土点钻进, 穿越障碍物 (公路、铁路、河流、建筑物等) 后从预定出土点钻出, 再根据需要换上大直径的扩孔钻头进行一次或多次回扩, 达到所需孔径要求后, 由定向钻机将管线从出土点回拖至入土点完成铺管施工。
3.2 施工工艺流程
施工准备→管道轴线放样→工作坑、接收坑开挖→钻机及配套设备就位并调试→标定控向参数→泥浆配制→试钻→导向孔钻进→逐级扩孔→回拖成品管材→管材连接加固→现场清理恢复
3.3 施工技术要点
3.3.1 钻孔轨迹设计
结合曾厝, 西路现有管线分布、地质勘察及工作面情况, 管道轴线沿曾厝西路西侧分布, 分三段实施拉管施工, 长度分别为175m、165m和270m;因全线为有压排水管, 标高主要控制点为曾厝西路与曾厝北路、环岛路两个交叉口下穿污水管线, 钻进深度分别按不小于7m和8m控制, 其他路段按照两端造斜段、中间直线段进行控制。
3.3.2 钻机选择和管材的选用
采用国产XZ680水平定向钻机、手持步履跟踪式导向仪。钻机的主要技术参数:发动机功率为250k W, 最大回拖/进给力为680k N, 最大回转扭矩为27k N.m, 钻机自带600升随机大流量泥浆泵。
管材选用PE管, 其具有抗拉能力强, 耐腐蚀性能好, 热熔连接性能可靠, 较高的刚性和韧性, 满足施工抗拉、可挠、稳定、方便等性能要求。
3.3.3 泥浆配制
泥浆是非开挖钻进施工过程中的“血液”, 在钻孔、扩孔施工过程可以起到喷射钻进、悬浮和携带岩屑、润滑和冷却钻具、稳定孔壁等作用, 在回拖铺管时可以降低管线与孔壁之间的摩擦阻力, 保护管线外壁保护层。泥浆由水、膨润土并添加少量聚合物组成, 膨润土和聚合物添加量约占泥浆质量的2%。为了确保泥浆的性能, 使膨润土要有足够的水化时间, 施工增加泥浆储存罐和泥浆快速水化装置;同时在钻机场地和管线组装场地各有一个泥浆收集池, 泥浆通过泥浆池收集, 再经过泥浆回收系统回收再使用。
3.3.4 导向孔施工
根据设计的轴线分段位置, 开挖工作坑和接收坑, 尺寸为6m×3m, 钻机就位调试并试钻正常后, 按照设计的轴线轨迹钻进, 开钻时采用轻压慢转, 进入直线段采用轻压快转以保持钻具的导向性和稳定性。导向仪跟进检测钻头位置, 记录钻杆编号、钻头埋深、平面位置等参数, 并与设计轨迹对比, 如果发现偏离轨迹, 通过调整钻头斜面的方向进行纠偏, 但纠偏不能太急, 要控制钻孔轨迹的平缓变化和缓慢纠偏;同时要密切关注钻机有无扭矩、钻压突变等异常情况, 发现问题要立即停止施工, 查明原因并采取相应措施后再施工。项目在第一段导向孔施工中, 曾厝北路交叉口埋深为8.6米, 未对污水管造成影响;在第二段施工中, 接近海韵校区门口段导向孔钻进困难, 经调整埋深多次试钻, 最终成功到达接收坑;第三段导向孔施工距离最长, 穿越环岛路埋深达到10米, 未对污水管造成影响。
3.3.5 扩孔施工
完成导向孔施工后, 卸下起始杆和导向钻头, 换回扩钻头沿导向孔轴线进行回扩。一般孔径要扩大到所铺管线管径的1.2~1.5倍, 以利管线顺利铺入地下。本项目管径为1.0m, 扩孔孔径按1.4m控制, 每20cm为一级, 分7次进行扩孔。回扩过程中地层泥浆较易漏失, 要保持整个钻进过程中有“返浆”, 并不定期检查泥浆各项性能参数, 根据实际特性, 合理控制回扩钻进速度, 以利排渣;同时, 要做好施工原始记录, 发现钻进时间、扭矩、拉力等异常情况, 应查明原因采取措施后再施工。
3.3.6 回拖铺管
PE管预先采用电热熔方式, 将生产长度熔接成拉管施工管线长度, 检查熔接质量合格后, 安装拉管头, 将钻杆、扩孔器、回拖活节和拉管头依次连接, 并仔细检查各连接部件的牢固性, 由钻机带动钻杆旋转后退, 从接收坑开始, 一边扩孔一边将管线回拖至工作坑为止。在回拖过程中, 要平稳、顺利、连续作业, 一次性拖入已成形的空洞中, 避免因停工造成阻力增大。
3.3.7 管材连接加固
项目拉管施工分三段, 各段回拖完毕后, 工作坑或接收坑的两个PE管头, 采用PE法兰头与PE管熔接, 再用法兰片和螺栓将两侧的法兰头连接, 完成管线连接, 并在连接处砌筑检查井, 以供后期检查疏通使用。
4 结论
本项目采用非开挖水平钻进拉管施工技术, 解决排水改造管道穿越人流、车流密集的旅游景区道路, 对交通通行、环境破坏降低到最小, 取得了良好的经济、社会效益。随着城市的发展和交通、环境要求不断提高, 非开挖水平钻进拉管施工技术将得到更为广泛的应该, 本文通过工程实例介绍, 为类似工程提供一定的参考。
参考文献
水平定向钻进铺管若干问题探讨 第8篇
1 地质条件问题
岩土性质、地层构造、地下水状况等是决定非开挖工程技术的最主要的自然因素, 客观地影响到:回转钻切扭矩与钻速;顶进力与轨迹导向强度;钻渣尺度及对泵量和泥浆粘性的要求;孔壁坍塌稳定性与地层吸水敏感性;蠕变缩颈抱管程度;摩擦系数与拉管阻力;渗透串浆与上覆安全性等等。在参照工程地质相关规范的基础上, 根据非开挖的工艺特点, 将不同地质分为淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、碎石土、岩石、特殊土七个不同类型。衡量七类地层土性参数的指标是有明显区别的。正是这些土性参数的差异, 客观地构成非开挖施工的不同难点问题。
2 对于不同地质机械钻头的选择问题
2.1 导向钻头的选择分析
导向板以一定斜向角度安装在钻头前端, 钻杆推进时造斜, 受方向力作用;钻杆回转时保直, 受旋转力矩作用。根据岩土地质情况一般原则:硬土层、碎石土地层、砂土层、风化岩地层等应选用小尺寸合金切削头导向板, 以增加钻进面的压强和减少板受的旋转力矩, 降低导向板脱落或钻杆断裂的事故几率, 同时应增大钻头出水眼孔径, 以防被细小砂砾堵塞;软土层、淤泥土层等应适当增大导向板尺寸, 以增加土体对导向板的推力而使钻头能按照设计轨迹提升或拐弯。
2.2 扩孔钻头的选择分析
常用的扩孔钻头从结构上分, 主要有翼状钻头、杆状钻头、带牙轮钻头、凹槽状扩孔钻头、粗径钻具形扩孔钻头、环刀形扩孔钻头。1) 翼状钻头通过碎石土类障碍能力强。2) 凹槽状扩孔钻头在砂层或含有石块的紧密砂层中扩孔后成型好, 寿命长。3) 粗径钻具的冲洗液反向水平射流而不是周向射流, 有利于保护孔壁, 通过粉土地层所表现的优势明显。4) 杆状钻头具有良好的切割和混合能力适合使用于黏性土。5) 环刀形扩孔钻头适用于软土地质。
3 施工过程中的工艺问题
3.1 影响孔壁稳定性因素分析
非开挖钻孔不同程度地存在着孔壁失稳的情况, 表现为钻孔缩颈、垮塌、超径, 常导致成孔困难、铺管阻力大、施工效率低, 严重的甚至造成地面塌陷和地下、地上相邻构筑物的破坏。其技术措施归纳为:1) 自然地质环境——土的性质、地应力与地下水、地面动荷载;2) 客观工艺条件——钻孔的直径、钻具在孔中的进退、孔内的冲蚀与振动;3) 主观技术因素——成孔液的密度、成孔液的粘性、成孔时间。
3.2 地质蠕变下的抱管力公式
定向钻进非开挖铺管 (尤其是长距离时) 经常会遇到回拖管道阻力异常增大的情况, 往往造成地面设备能力不够或拉坏地下管道或钻具。其中最重要原因就是钻孔缩颈导致抱管应力大增。所以, 必须分析探讨影响钻孔缩颈的因素, 得到抱管应力的计算方法, 为非开挖工程提供相应设计和施工操作控制的依据, 从而尽可能降低缩颈抱管。钻孔缩颈抱管主要产生于两方面:1) 孔内泥浆压力Pw不足以抗衡地层对钻孔孔壁的压力而形成土体向孔内挤压;2) 泥浆的“失水”导致近孔壁地层的“软化”。二者之间有着相互关联, 表现为后者进一步加大了前者的程度。对前者先设定“零失水”状态, 可以建立抱管应力公式 (1) (见图1) 。
其中, σ0为地应力, MPa;H为垂直深度, m;t为时间, h;Pw为孔内泥浆压力, MPa;E为地层弹性模量, MPa;τ为蠕变指数, 无量纲 (见图2) 。
3.3 泥浆流变参数对孔壁稳定的作用分析
泥浆参数及泥浆性能的控制关系着整个铺管工程的成败, 在既定设计方案的定向钻进铺管施工中, 在影响孔壁稳定的诸多要素中, 能够人为控制的因素只有泥浆的参数。在定向钻进铺管施工中, 泥浆对孔壁破坏作用主要是直接冲刷作用, 这种作用与泥浆的流变参数有关, 因此, 调节泥浆的流变参数成为稳定孔壁的主要手段之一。
泥浆对孔壁土层的直接冲刷作用使钻孔孔壁土层的结构遭到破坏, 致使土层的粘滞力和内摩擦角降低, 引起钻孔缩颈和坍塌, 孔壁破坏的程度取决于泥浆的流动速度和流态, 影响泥浆流动速度和流态的主要因素是泥浆的流变参数。当泥浆流速太高时, 容易形成紊流, 这样对孔壁的冲刷加大, 不利于孔壁的稳定, 从保护孔壁稳定的角度出发, 控制泥浆的流动速度是稳定孔壁的措施之一。泥浆作为塑性流体, 若临界雷诺数Re的值以2 000计, 可得到泥浆的临界流动速度:
其中, vcr为泥浆临界流动速度, m/s;ηp为泥浆塑性粘度, 0.1 Pa·s;T0为泥浆动切力, 0.1 Pa;D为钻孔直径, m;d为钻杆直径, m;ρ为泥浆密度, kg/m3。从式 (2) 中可看出, 增加泥浆塑性粘度和泥浆动切力可以增加泥浆的临界流速, 在泥浆流动速度一定的情况下, 增加泥浆的临界速度可以起到改变泥浆流型的功效, 从而降低泥浆对孔壁的直接冲刷。在定向钻进铺管施工中, 调节泥浆动切力的主要方法有:调节泥浆体系中固体颗粒含量。泥浆中固体含量越高, 动切力就越高。加入一些泥浆无机处理剂也可起到调节泥浆动切力的电动电位作用, 动切力就增加。加入有机处理剂也可起到调节泥浆动切力的功效。若泥浆中加入稀释剂, 致使黏土颗粒端部水化膜加厚, 则动切力降低, 若泥浆中加入高聚物有机处理剂, 则使泥浆动切力增加。调节塑性粘度的方法主要有:1) 调节泥浆中固相含量, 固相含量越高, 泥浆塑性粘度就越高。2) 调节泥浆中固相分散度, 固相分散度越高, 泥浆塑性粘度就越高。加入有机处理剂可以调节泥浆塑性粘度。
4 结论与建议
设计和施工水平定向钻进工程之前, 首先对地质问题作相应分析 (根据工勘报告或现场简易观测) , 再对比水平定向钻进器具的特点, 分别对钻进破碎难易性、孔壁稳定性、泥浆流动参数、泥浆失水量等进行科学分析作出正确的判别选择。
建议水平定向钻进技术工作者, 加强设计施工之前对地质的勘察工作。正确认识钻进地层的地质情况, 并根据相关技术指标指导技术工艺和技术器具的选择与应用, 这对提高水平定向钻进铺管施工的效率、安全以及经济效益, 将起到非常重要的推动作用。
摘要：对水平定向钻进铺管常遇到的地质条件问题、机械钻头的选择、施工中的工艺问题等作了深入的分析探讨, 得出相应的计算方法和解决要点, 并根据相关技术指标指导技术工艺和技术器具的选择, 从而推广该技术的应用。
关键词：水平定向钻进,地质,钻头,孔壁稳定性,泥浆参数
参考文献
定向钻进施工 第9篇
1 矿井水文地质概况
(1) 中奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。
由中厚层状白云质灰岩、泥质灰岩组成, 含水层顶板埋深437.26~834.61 m, 上距L2灰岩一般19 m, 距二1煤层一般118.26~142.58 m, 正常情况下不影响煤层开采, 但在断裂沟通情况下对矿井威胁较大。
(2) 太原组上段灰岩含水层。
由L2、L3灰岩组成, 其中L2灰岩发育较好, 由西向东、由浅而深厚度变大, 一般厚15 m, 最厚18.98 m, (7203) 区内近似水位标高+86.2 m。渗透系数9.87 m/d, 为富水性较强的含水层。该含水层直接覆盖于一2煤层之上, 上距二1煤层89.27~104.36 m, 为二1煤层间接充水含水层。
(3) 太原组下段灰岩含水层。
主要由L9、L8、L7灰岩组成, 其中L8灰岩发育最好, 一般厚8~11 m, 平均厚8.75 m, 最厚11.50 m, 灰岩岩溶裂隙较发育, 连通性较好, 在倾向上好于走向。渗透系数9.82~10.94 m/d, 水位标高+87.92~+88.85 m, 为中等富水含水层。该含水层上距二1煤层24.08~39.89 m, 平均31.94 m, 为二1煤层底板主要充水含水层。
2 定向钻进技术的提出
以往的防治水工程中常使用普通注浆钻孔注浆, 加固防治水方面, 普通直钻孔与目标岩层接触为一个点, 注浆“辐射”面积有限, 施工钻孔多, 劳动效率低, 加固区域狭小。如果施工定向钻孔, 定向钻孔与目标岩层接触为一个面, 注浆加固可以覆盖钻孔延伸及周边的所有区域, 只需布置几个平行近水平钻孔便可完成一个回采工作面的底板加固防治水工程。在施工进度方面, 定向钻孔可以与其他工作同步进行, 效率较高。
鉴于上述原因, 赵固一矿提出将近水平定向钻进技术应用到矿井防治水工程中, 采用近水平定向钻孔结合地面注浆站造浆对煤层底板进行注浆加固。
3 定向钻孔设计施工
3.1 施工目的
11151工作面主要充水水源为底板L8灰岩水, L8灰岩厚6.2~11.2 m, 局部岩溶发育, 富水性较强, 上距二1煤底板平均25.0~28.7 m, L8灰岩水压6.1~6.6 MPa, 突水系数为0.26 MPa/m, 大于突水临界值, 存在突水危险性。采用螺杆钻具和随钻测量系统在11152工作面施工了定向钻孔, 以探查施工区域L8灰岩下砂岩层 (L8灰岩下垂距3~9 m) 富水区段和导水通道 (断层、裂隙带、陷落柱) , 并对该砂岩层进行注浆加固。对导水裂隙和构造进行封堵, 提高隔水层有效厚度和完整性, 补强其阻水性能, 有效阻隔L8灰岩下伏含水层高压水导升裂隙向上延伸。
3.2 钻孔设计
由于L8灰岩相对较硬, 钻进速度慢, 为提高钻进效率, 加快煤层底板加固进度, 缩短工作面掘进的接替时间, 将钻孔布置在L8灰岩下的砂岩中, 主要目的是隔断L8灰岩水的补给源, 对L8灰岩水源补给裂隙进行注浆加固。
根据11151工作面的巷道宽度及钻孔间距, 只需掘进1个钻场, 钻场设在胶带巷道正前, 定向钻孔钻进到L8灰岩下3~5 m后沿砂岩近水平延伸, 钻孔结构均采用直孔段+造斜段+稳斜段。钻孔设计资料根据勘查阶段和开采前详查资料总结所得, 如有出入, 以实钻揭露地层为准对设计资料进行实时修改。钻孔平面以及剖面如图1、图2所示。
3.3 钻孔结构及施工工艺
(1) 使用∅153
mm取心钻头开孔, 钻进深度以过煤层垂距6 m为准, 下入∅146 mm一级套管, 使用井下泥浆泵, 采用1∶1.6的水灰质量比水泥浆进行管内注浆固管 (使用不小于0.3 m3的容器进行搅拌) , 凝固时间不少于20 h (水泥浆内添加水玻璃时凝固时间不少于8 h) , 然后用∅113 mm破碎钻头透出套管1 m并做耐压试验, 试验压力稳定在6.0 MPa, 稳压时间不少于30 min, 以孔壁周围不漏水、不渗水为合格, 否则应重新固管。
(2) 一级套管耐压试验合格后使用∅133
mm无芯钻头继续钻进, 钻进深度原则上以过L9灰岩底面垂距3 m为准 (根据情况进行调整) , 下入∅127 mm二级套管, 井下泥浆泵采用1∶1.6的水灰质量比水泥浆进行管内注浆固管 (使用不小于0.3 m3的容器进行搅拌) , 凝固时间不少于20 h (水泥浆内添加水玻璃时凝固时间不少于8 h) , 然后用∅113 mm破碎钻头透出套管1 m并做耐压试验, 试验压力稳定在13.0 MPa, 稳压时间不少于30 min, 孔壁周围不漏水、不渗水为合格, 否则应重新固管。
(3) 二级套管耐压试验合格后, 用∅96
mm钻头+单弯螺杆钻具+随钻测量仪器进行定向钻进至终孔, 钻进过程中每施工3 m对孔底进行一次参数测定, 根据测定的参数和已掌握的现场实际地质情况, 调整钻进方向, 力求钻孔按照设计轨迹和要求钻进。
3.4 钻孔的注浆加固
定向钻孔进入目标岩层后, 为防止断层破碎带和回采工作面底板突水, 需要对断层破碎带进行加固, 提高隔水层有效厚度和完整性, 补强其阻水性能, 实现对L8含水层的改造。按施工措施实行每100 m注浆1次, 利用地面注浆站进行造浆, 然后通过井筒、输浆管子道、井下高压注浆管路将黏土水泥浆输送到井下注浆钻孔, 逐段对底板进行加固。
以11151工作面底板1#孔为例:终孔深612 m, 共注浆5次, 累计注入黏土水泥浆14 889.303 m3、黏土3 486.028 t、水泥1 355.310 t, 干料4 841.338 t。最后一次注浆前孔口水量40 m3, 水压4.3 MPa, 注浆结束后孔口水量<0.1 m3, 水压接近0, 创造了单孔注浆量的最高纪录。事实表明, 该孔以最小的人力物力投入, 取得了预期效果。
4 定向钻孔的优势与不足
(1) 优势。
①定向孔对L8灰以下含水层的改造与目前改造L8灰含水层方法共同施工, 可加快底板改造进度, 强化改造效果, 定向钻孔可先于工作面各巷道的施工, 提前完成部分底板改造工程。②在注浆加固防治水方面, 以往的普通直钻孔与目标岩层接触为一个点, 注浆“辐射”面积有限, 施工钻孔多, 劳动效率低, 加固区域狭小, 定向钻孔与目标岩层接触为一个面, 注浆加固可以覆盖钻孔延伸及周边区域, 只需布置几个平行近水平钻孔便可完成一个回采工作面的底板加固防治水工程。
(2) 不足。
①钻进时钻杆不旋转, 螺杆电动机扭矩小, 对地层的适应能力较差, 如遇到缩径泥岩、易塌孔泥岩, 容易发生孔内事故。②钻进期间采用阶段注浆, 单孔施工周期长, 原孔孔内状况易发生变化, 增大了孔内事故发生的概率。③整套设备体积较大, 钻具组合昂贵, 对施工人员的文化水平要求高, 限制了其推广及普及。
5 结语
定向钻进技术目前广泛应用于煤矿瓦斯抽放、石油钻探等领域。2008年5月, 螺杆钻具配套机具和随钻测量系统的综合应用, 完成了1 046 m近水平受控定向孔, 实现了国产近水平钻进技术和设备机具的配套新突破, 对矿井深孔注浆加固防治水方面则很少涉及。赵固一矿千米钻机定向钻进技术在矿井防治水中的使用, 则弥补了这个空白, 对类似矿井有一定的借鉴意义。
摘要：赵固一矿为了有效控制二1煤层底板L8灰岩及下伏高压含水层向采掘工作面突水, 对该矿含水层水压高、隔水层厚度薄等水文地质条件进行了分析, 结合目前防治水工程中普通注浆钻孔的应用情况, 提出将近水平定向钻进技术应用到矿井防治水工程中, 采用近水平定向钻孔结合地面注浆站造浆对煤层底板进行注浆加固。实践表明, 该方法的应用成功阻隔了二1煤层底板高压水的向上突水通道, 对导水裂隙和构造进行封堵, 确保了矿井的安全生产。
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