非开挖水平定向钻进管线铺设工法

第一节非开挖水平定向钻进管线铺设工法〔一〕工法特点<1>承受非开挖水平定向钻进技术，地上功能正常使用：穿过大路、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。<2>环保型施工：由于承受非开挖技术，削减了大量工程土的堆放，对环境影响最小。削减了地面开挖、恢复造成的铺张。<3>缩短工期，节约工程本钱：承受非开挖钻孔施工速度快，地上工程保护好，极大地节约了建设本钱。<4>节约劳力，安全牢靠：与明挖开槽埋管相比较，明显削减了劳动力。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。〔二〕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、高速大路、铁路、机场跑道、海滩、岛屿、建筑物拥挤的地方、管线通道和水道等的石油、自然气、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。〔三〕工艺原理<1>承受矩形切削刀，提高在砂僵土中的耐磨性能；<2>钻头整体承受标准螺旋型，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；<3>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；<4>3道凹槽流线，极利于砂僵土形成的泥浆流淌以及钻头的冷却，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，承受探测仪导向，在不同地层和深度掌握钻杆钻头方向，到达设计轴线的要求，先用导向钻具钻进小口径的导向孔，然后用回扩钻头经屡次扩孔，拖拉管道回拉就位，完成管道敷设。〔四〕工艺流程及操作要点1、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根底上，设计出钻孔的最正确曲线。依据开挖的工作坑、接收坑结合设计井位，依据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，必需考虑入土点、出土点的斜直段、曲线段长度，严格掌握水平穿越段各点标高。一般作业标高掌握以每根钻杆为一个掌握点，按设计管道水力坡度计算出钻进轴线上8-20大多数的穿越工程。假设单从施工的顺当程度考虑，在产品管线埋设深一样的前提下，造斜距离越长则轨迹曲线越平缓，有利于后续管的顺当回拖。2、施工艺流程水平定向钻进穿越铺设施工普遍承受：首先钻进导向孔，然后扩孔，最终回拉铺管的施工技术，工艺如以下图：2水平定向钻进铺设管线施工工艺3、操作要点施工预备施工主要设备及拖拉管材料选择依据地质和设计管径大小状况，选择适宜型号的水平定向钻机；管材的强度及环刚度必需满足设计和施工阶段的荷载要求。测量监测布设监测点量测地面、管线监测点，准时反响信息，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，准时直接预警、掌握沉降量。开挖工作坑和钻屑池依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，则出口坑必需延长成适合管道平直回拖的长槽。钻屑池位于入口坑四周，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，则必需对坑壁进展加强和支护。导向孔与钻进施工常用的孔内掌握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构造设计，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3导向钻头防漏电。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。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，严格掌握钻头轨迹，沿设计轴线前进，如偏差大于规定要求马上调整。变化，施工中保持钻杆线性并掌握钻进速度，掌握地面沉降量在较小范围内。浆压力(5Kg内)。即保证施工效果，又削减地表沉降量。成孔与泥浆护壁钻井液。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、冷却钻头和放射探头、去除钻进产生的土屑等，它被钻进液循环。钻进时钻进液会从另一边的上口返出，这时要使用两套泥浆循环系统处理，或运走泥浆，削减环境污染。扩孔施工：导向孔成型后，取下导向钻头，接上反扩钻头、分动器，即可进展回拖扩孔。在拖管坑一端的钻杆上，依次装上不同规格的扩孔器，利用导向钻机回拉钻杆进展扩孔，直至将土孔扩大至设计孔径。4扩孔钻头拖拉管施工扩孔完成后，即可拉入需铺设的成品管。管子预先全部连接妥当，以利于一次拉入。当地层状况简单，如：钻孔缩径或孔壁垮塌，可能对分段拉管造成困难。拉管时，将扩孔器接在钻杆上，然后通过单动接头连接到管子的拉头上，单动接头可防止管线与扩孔器一起回转，并拧坏管线。为确保钻孔畅通，回拉时，可向孔内泵入润滑液。5拖拉管施工注浆加固地基〔或预防管涌并隔断水源拉管完成后需要进展注浆加固。PE管同长度的∮25钢管,与管线一同拉入土中并一同到达拉管设计终点桩号。到达终点后，解除∮25钢6ｍ1水泥、粉煤灰浆液0.4Mp，从而置换触变泥浆，补充管线四周的空隙。然后再换再拉，再拉再注，反复进展。直到把钢管全部拉出，注浆完毕。〔五〕施工技术1、工程设计计算<1>轨迹测量一旦选择确定了施工位置，就应当对钻孔轨迹作测量并<2>轨迹设计参数：<2.1>掩盖深度完成岩土勘察，确定了穿越的轨迹，就可确定穿越的掩盖深度，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，以及对该位置已有的管线的影响。推举穿越的最小掩盖深度大于6倍以上；在穿越河床时，应在河床断面最低处之5m米以上。<2.2>2～3m应进展一次测量计算。层状况，扩孔可一次或屡次进展。最终扩孔直径按下式计算：Ｄ’＝K1ＤＤ’——适合成品管铺设的钻孔直径Ｄ——成品管外径K1K1=1.2～1.5，当地层均质完整时，K1取小值，当地层简单时，K1取大值。<2.4>拉力计算拉力计算:F拉=(G’+G’×μ)×nG’-管道总重量在X方向的重量μ-摩擦系数n-安全系数经计算确定所选用拉管机能能否承受承受该拉力。2、设备仪器<1>水平定向钻机可分为两类：地表始钻式和坑内始钻式。地表始钻式钻机通常为履带式，可依靠自己的动力自行走进入工地。铺设管时它们不需要放射坑和承受坑，但管线连接时仍需要开挖。地表放射钻机有几种桩定方式将钻机锚固在地上，性能完善的钻机桩定系统可以是液压驱动的。6地表始钻式钻机坑内始钻式在钻孔的两端都需要挖坑，但可在空间受限的地方操作。一些设计更紧凑的钻机的放射坑，可只比接收所需的坑稍大一点就行。坑内放射钻机固定在放射坑中，利用坑的前、后壁承受给进力和回拉力。一些地表放射钻机是整装式的，载有钻进液用搅拌池和泵，以及动力关心装置、阀和掌握系统；也有承受搅拌池和泵等设备分别配置的。钻进液通过钻杆柱内孔泵送到钻头，再从钻杆与孔壁的环空内返回，并把裂开下来的钻屑携带至过滤系统进展分别和再循环。钻机，尤其是地表放射钻机，配置有一个钻杆自动装卸系统，定长的钻杆装在一个“传送盘”上，随钻进或回扩的过程而自动从钻杆柱上加、减钻杆，这种操作与一个自动的螺纹拧紧和卸开装置协作进展。由于钻杆自动装卸系统加快施工速度、提高施工安全和减小劳动强度。<2>导向系统(walk-over)”系统和有缆式导向系统“手持式(walk-over”系统〔如以下图4，它以一个装在钻头后部空除了得到地下钻头的位置和深度外，传输的信号还往往包括钻头倾角、斜面面对角、电池电量和探头温度。这些信息转送到钻机附属承受器上，以使钻机操作者可直接把握孔内信息，从而据此作出任何有必要的轨迹调整。有缆式导向系统用通过钻杆柱的电缆从放射器向掌握台传送信号。虽然缆线增加了简单性，但由于不依靠无线电传送信号，对钻孔的导向就可以跨越任何地形，并且可以用于受电磁干扰的地方。7手持式(walk-over)导向系统3、钻进液钻进液通常是钻进泥浆。钻进泥浆的功能主要是维持钻孔的稳定性。另外，泥浆还有携带钻屑、冷却钻头、喷射钻进等功能。管道与孔壁环状空间里的钻进液还有悬浮和润滑作用，有利于管道的回拖。钻进泥浆经泥浆泵泵入钻杆，从钻头喷射出来，在经钻杆与孔壁的+膨润土+少量的聚合物+处理剂的混合物。膨润土是常用的泥浆材料，它是一种无害的泥浆材料。钻进液应在专用的搅拌池中配制。从钻孔中返回的泥浆需经泥浆沉淀池或泥浆净化设备处理后，再送回供浆池，或与泥浆混合后再使用。〔六〕质量掌握<1>水平定向钻进铺设管线施工施工应执行以下标准及标准<1.1>城市地下管线探测技术规程CJJ61-94<1.2>水平定向钻进技术指南<1.3>成功中型定向钻进施工指南<1.4>水平钻进安全操作指南<1.5>水平定向钻进铺设管线铺设工程技术标准<2>施工前通过全站仪沿地面上拉管的中心线每3米设置一桩〔有障碍物的除外与设计管线流水面的关系，确保流水坡度准确。<3>操作人员遵守制造商推举的标准化程序，有助于提高深度测量的准确性。<4>管线在孔内拉动的过程中受重力的作用，会发生管道下沉现象，因此导向钻进的钻进点选择在略高于设计管中线的地方，以减低管道自重对高程的影响。<5为防止泥浆流失造成塌孔，应保持在整个钻进过程中有“返浆并依据地质状况的变化准时调整钻液配比以产生的不同泥浆。<6>施工场地开阔是，应尽量降低入土和出土角度，以降低拖拉管的摩擦力。<7>拉头应与管线连接结实，密封严密。<8>拉管机操作人员要依据设备数据均匀平稳的牵引管道，切不行生拉硬拽。<9>用管线封套将管头密封严密，防止泥浆进入管线。〔七〕安全掌握<1>在开头工作前和施工期间，应对全部参与施工的工地工作人员做安全技术交底，特别工种持证上岗；<2>在工作开头前向当地公用地下管线部门查询，了解施工区域的地下管线状况：提前防范高压电缆、燃气、输油、光缆、供水等地下危急。<3>严格用电治理，现场临时电线路按标准要求布设，必需由持证的专职电工上岗操作，承受三相五线制供电系统，各类电器设备均安设安全保险装置，严格执行一机一闸一保护。<4>在工地和交通道路上设置警示标志。工地处于交通路段，工人应穿上醒目的安全服或其它的防护衣。<5>最好使用有防电力量的安全帽、护眼罩、绝缘手套、防护面具等防护装备。不戴首饰和穿宽松的衣服，以免被机器卷入或牵绊。<6>使用钻杆不要超诞生产厂家允许的最大扭矩和拉应力。<7>假设遇到钻进突然减慢或停顿，应确定是否遇到障碍物，然后再进展钻进作业。<8>穿越道路、桥梁和建筑物等的根底时，应意识到钻进液液压作用的危急，这些建筑物有升或降的可能。〔八〕环保措施<1>健立健全环保治理组织机构，编制环境保护措施，对施工存在的污染源进展评估，确定工程施工环节存在的污染源的等级，重大污染源制定防治预案并编制演练打算。<2>防扬尘措施<2.1>专人负责现场及道路洒水防尘工作，施工便道定时洒水，保证道路有车辆通行时不扬尘且无水洼、泥浆。<2.2>进入施工现场车速放慢，防