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1、水平定向向钻穿越越施工水平定向向钻穿越越施工简介： 随着现现代文明明意识和和环保意意识的逐逐渐加强强，开挖挖路面进进行各类类地下管管线施工工导致的的社会问问题，交交通问题题和环境境污染问问题已越越来越受受人民的的关注，城城市限制制开挖施施工的法法规将陆陆续出台台，这里里介绍的的就是用用来进行行非开挖挖施工的的水平定定向钻穿穿越施工工技术。关键字：非开挖施工 水平定向钻穿越 随着着现代文文明意识识和环保保意识的的逐渐加加强，开开挖路面面进行各各类地下下管线施施工导致致的社会会问题，交交通问题题和环境境污染问问题已越越来越受受人民的的关注，城城市限制制开挖施施工的法法规将陆陆续出台台，这里里介绍的
2、的就是用用来进行行非开挖挖施工的的水平定定向钻穿穿越施工工技术。采用水水平定向向钻穿越越技术进进行管线线穿越施施工，是是城市市市政建设设和电气气化管网网改造，通通讯光缆缆敷设和和穿越大大中小型型江河，湖湖泊以及及不可拆拆迁建筑筑物的最最佳选择择，是不不破坏地地貌状态态和保护护环境的的最理想想的施工工方法。近近几年水水平定向向钻穿越越技术在在世界各各国及各各个行业业得到了了广泛的的应用，尤尤其在环环保和市市政管网网改扩建建项目及及大型管管道穿越越江河工工程项目目上更显显出了其其独特的的优势，其其工作过程程是通过过计算机机控制进进行导向向和探测测，先钻钻出一个个与设计计曲线相相同的导导向孔，然然后
3、再将将导向孔孔扩大，把把产品管管线回拖拖到扩大大了的导导向孔中中，完成成管线穿穿越的施施工过程程。1、水平平定向钻钻穿越施施工工艺艺： 使使用水平平定向钻钻机进行行管线穿穿越施工工，一般般分为二二个阶段段：第一一阶段是是按照设设计曲线线尽可能能准确的的钻一个个导向孔孔；第二二阶段是是将导向向孔进行行扩孔，并并将产品品管线（一一般为PPE管道道，光缆缆套管，钢钢管）沿沿着扩大大了的导导向孔回回拖到导导向孔中中，完成成管线穿穿越工作作。1.1 钻导导向孔: 要根根据穿越越的地质质情况，选选择合适适的钻头头和导向向板或地地下泥浆浆马达，开开动泥浆浆泵对准准入土点点进行钻钻进，钻钻头在钻钻机的推推力作
4、用用下由钻钻机驱动动旋转（或或使用泥泥浆马达达带动钻钻头旋转转）切削削地层，不不断前进进，每钻钻完一根根钻杆要要测量一一次钻头头的实际际位置，以以便及时时调整钻钻头的钻钻进方向向，保证证所完成成的导向向孔曲线线符合设设计要求求，如此此反复，直直到钻头头在预定定位置出出土，完完成整个个导向孔孔的钻孔孔作业。见见示意图图一：钻钻导向孔孔。钻机机被安装装在入土土点一侧侧，从入入土点开开始，沿沿着设计计好的线线路，钻钻一条从从入土点点到出土土点的曲曲线，作作为预扩扩孔和回回拖管线线的引导导曲线。1.2 预扩孔孔和回拖拖产品管管线：一般般情况下下，使用用小型钻钻机时，直直经大于于2000毫米时时，就要要
5、进行予予扩孔，使使用大型型钻机时时，当产产品管线线直径大大于Dnn3500mm时时，就需需进行预预扩孔，预预扩孔的的直径和和次数，视视具体的的钻机型型号和地地质情况况而定。回拖拖产品管管线时，先先将扩孔孔工具和和管线连连接好，然然后，开开始回拖拖作业，并并由钻机机转盘带带动钻杆杆旋转后后退，进进行扩孔孔回拖，产产品管线线在回拖拖过程中中是不旋旋转的，由由于扩好好的孔中中充满泥泥浆，所所以产品品管线在在扩好的的孔中是是处于悬悬浮状态态，管壁壁四周与与孔洞之之间由泥泥浆润滑滑，这样样即减少少了回拖拖阻力，又又保护了了管线防防腐层，经经过钻机机多次预预扩孔，最最终成孔孔直径一一般比管管子直径径大20
6、00mmm，所以以不会损损伤防腐腐层。见见示意图图二：预预扩孔和和示意图图三：回回拖管线线。在在钻导向向孔阶段段，钻出出的孔往往往小于于回拖管管线的直直径，为为了使钻钻出的孔孔径达到到回拖管管线直径径的1.311.5倍倍，需要要用扩孔孔器从出出土点开开始向入入土点将将导向孔孔扩大至至要求的的直径。地下下孔经过过预扩孔孔，达到到了回拖拖要求之之后，将将钻杆、扩扩孔器、回回拖活节节和被安安装管线线依次连连接好，从从出土点点开始，一一边扩孔孔一边将将管线回回拖至入入土点为为止。2、 水水平定向向钻施工工的特点点：2.1 定定向钻穿穿越施工工具有不不会阻碍碍交通，不不会破坏坏绿地，植植被，不不会影响响
7、商店，医医院，学学校和居居民的正正常生活活和工作作秩序，解解决了传传统开挖挖施工对对居民生生活的干干扰，对对交通，环环境，周周边建筑筑物基础础的破坏坏和不良良影响。2.2 现代代化的穿穿越设备备的穿越越精度高高，易于于调整敷敷设方向向和埋深深，管线线弧形敷敷设距离离长，完完全可以以满足设设计要求求埋深，并并且可以以使管线线绕过地地下的障障碍物。2.3 城城市管网网埋深一一般达到到三米以以下，穿穿越河流流时，一一般埋深深在河床床下 99188米，所所以采用用水平定定向钻机机穿越，对对周围环环境没有有影响，不不破坏地地貌和环环境，适适应环保保的各项项要求。2.4 采采用水平平定向钻钻机穿越越施工时
8、时，没有有水上、水水下作业业，不影影响江河河通航，不不损坏江江河两侧侧堤坝及及河床结结构，施施工不受受季节限限制，具具有施工工周期短短人员少少、成功功率高施施工安全全可靠等等特点。2.5 与与其它施施工方法法比较，进进出场地地速度快快，施工工场地可可以灵活活调整，尤尤其在城城市施工工时可以以充分显显示出其其优越性性，并且且施工占占地少工工程造价价低， 施工速速度快。2.6 大大型河流流穿越时时，由于于管线埋埋在地层层以下 9118mmm，地层层内部的的氧及其其他腐蚀蚀性物质质很少，所所以起到到自然防防腐和保保温的功功用，可可以保证证管线运运行时间间更长。3、 水水平定向向钻机系系统简介介：各种
9、规格格的水平平定向钻钻机都是是由钻机机系统、动动力系统统、控向向系统、泥泥浆系统统、钻具具及附助助机具组组成，它它们的结结构及功功能介绍绍如下：3.1 钻钻机系统统：是穿穿越设备备钻进作作业及回回拖作业业的主体体，它由由钻机主主机、转转盘等组组成，钻钻机主机机放置在在钻机架架上，用用以完成成钻进作作业和回回拖作业业。转盘盘装在钻钻机主机机前端，连连接钻杆杆，并通通过改变变转盘转转向和输输出转速速及扭矩矩大小，达达到不同同作业状状态的要要求。3.2 动动力系统统：由液液压动力力源和发发电机组组成动力力源是为为钻机系系统提供供高压液液压油作作为钻机机的动力力，发电电机为配配套的电电气设备备及施工工
10、现场照照明提供供电力。3.3 控控向系统统：控向向系统是是通过计计算机监监测和控控制钻头头在地下下的具体体位置和和其它参参数，引引导钻头头正确钻钻进的方方向性工工具，由由于有该该系统的的控制，钻钻头才能能按设计计曲线钻钻进，现现经常采采用的有有手提无无线式和和有线式式两种形形式的控控向系统统。3.4 泥泥浆系统统：泥浆浆系统由由泥浆混混合搅拌拌罐和泥泥浆泵及及泥浆管管路组成成，为钻钻机系统统提供适适合钻进进工况的的泥浆。3.5 钻钻具及辅辅助机具具：是钻钻机钻进进中钻孔孔和扩孔孔时所使使用的各各种机具具。钻具具主要有有适合各各种地质质的钻杆杆，钻头头、泥浆浆马达、扩扩孔器，切切割刀等等机具。辅
11、辅助机具具包括卡卡环、旋旋转活接接头和各各种管径径的拖拉拉头。穿越施工工现场布布置图 11 入入土点是是定向钻钻施工的的主要场场所，钻钻机就布布置在该该侧，所所以施工工占地比比较大，DDD3330钻机机的最小小占地为为3030MM，当然然也可以以根据现现场的实实际情况况作相应应调整，DDD600、DDD-5的的占地相相应要小小得多。 2出土点点一侧主主要作为为管道焊焊接场地地，在出出土点应应有一块块2020MM的场地地作为预预扩孔、回回拖时接接钻杆和和安装其其他设备备时使用用；在出出土点之之后有一一条长度度与穿越越长度相相等的管管线焊接接作业带带。穿越实例例大沽沙穿穿越钻机机场地布布置1999
12、8年年9月到到10月月之间，在在天津塘塘沽大沽沽沙海河河，我公公司仅用用45天天时间完完成了两两条22198，一一条44269，长长度为9960米米的管道道穿越。大沽沙穿穿越焊接接场地（只只显示了了两条管管道）水平定向向钻穿越越施工工工艺流程程图 使用用水平定定向钻技技术穿越越河流和和其它障障碍物的的施工方方法在世世界范围围内得到到了广泛泛的运用用。水平平定向钻钻穿越承承包商协协会认为为：在工工程项目目招投标标过程中中，水平平定向钻钻承包商商应设法法获取尽尽可能多多的相关关信息以以提出完完整并具具竞争力力的报价价，承包包商在开开工前应应该获得得以下信信息，以以保证日日后的工工作可以以顺利进进行
13、，并并在此条条件下完完成工程程项目的的施工，同同时足够够的施工工前的各各类信息息还可以以保证施施工过程程更安全全，减少少对周围围环境的的破坏，使使工程进进行的更更顺利。一、概述A、发发展与使使用水平平定向钻钻技术最最早出现现在700年代，是是传统的的公路打打孔和油油田定向向钻井技技术的结结合，这这已成为为目前广广受欢迎迎的施工工方法，可可用于输输送石油油、天然然气、石石化产品品、水、污污水等物物质和电电力、光光缆各类类管道的的施工。不不仅应用用于河流流和水道道的穿越越，同时时还广泛泛应用于于高速公公路、铁铁路、机机场、海海岸、岛岛屿以及及密布建建筑物、管管道密集集区等。B、技技术限制制定向向钻
14、施工工技术首首先应用用于美国国海岸地地区的冲冲积层穿穿越，现现在已经经能够开开始在粗粗沙、卵卵石、冰冰碛和岩岩石地区区等复杂杂地质条条件下进进行穿越越施工。最最长的穿穿越施工工已达660000英尺、管管道直径径为188英寸。C、优优势事实实证明：水平定定向钻穿穿越是对对环境影影响最小小的施工工方法。这这项技术术同时还还可以为为管道提提供最的的保护层层，并相相应减少少了维护护费用，同同时不会会影响河河流运输输并缩短短施工期期，证明明是目前前效率最最高，成成本最低低的穿越越施工方方法。D、施施工过程程和技术术1、导导向孔：导向孔孔是在水水平方向向按预定定角度并并沿预定定截面钻钻进的孔孔，包括括一段
15、直直斜线和和一段大大半径弧弧线。在在钻导向向孔的同同时，承承包商也也许会选选择并使使用更大大口径的的钻杆（即即冲洗管管）来屏屏蔽导向向钻杆。冲冲洗管可可以起到到类似导导管的作作用，还还可以方方便导向向钻杆的的抽回和和更换钻钻头等工工作。导导向孔的的方向控控制由位位于钻头头后端的的钻杆内内的控制制器（称称为弯外外壳）完完成。钻钻进过程程中钻杆杆是不做做旋转的的，需要要变换方方向时若若将弯外外壳向右右定位，钻钻进路线线即向右右沿平滑滑曲线前前进。钻钻孔曲线线由放置置在钻头头后端钻钻杆内的的电子测测向仪进进行测量量并将测测量结果果传导到到地面的的接收仪仪，这些些数据经经过处理理和计算算后，以以数字的的形式显显示在显显示屏上上，该电电子装置置主要用用来监测测钻杆与与地球磁磁场的关关系和倾倾角（钻钻头在地地下的三三维坐标标），将将测量到到的数据据与设计计的数据据进行对对比，以以便确定定钻头的的实际位位置与设设计位置置的偏差差，并将将偏差值值控制在在允许的的范围之之内，如如此循环环直到钻钻头按照照预定的的导向孔孔曲线在在预定位位置出土土。2、预预扩孔：导向向孔完成成后，要要将该钻钻孔进行行扩大到到合适的的直径以以方便安安装成品品管道，此此过程称称为预扩扩孔，（依依最终成成孔尺寸寸决定扩扩孔次数数）。例例如，如如需安装装
