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1、一、工程概况工程地点：济宁市任城区105国道沿线，小郝转盘至山东钢联置业有限公司（见 图纸）建设规模：穿越105国道6孔:3孔160PE管+3孔0 200PE管，约170 米；平行W5国道西侧沿线4孔：3孔016OPE管+1孔0 2OOPE管，约1800米。施工方法：采用非开挖定向钻进技术铺设。现场负责人:庄经理场地地质条件及管线情况：1、地形地貌场地地形比较平坦，施工区域空间比较宽敞。2、地层情况0K 0米为杂填土、1、03、0米为粘土、35米为粉质粘土。3、地下管线情况根据山东钢联置业有限公司10kV线路工程设计图纸、建设方提供 资料及 人工调查与咨询，施工区域内原有管线为：污水、中水、上
2、水、燃气、通 信、电力电缆。1 .现场踏勘场地情况。2. 山东钢联置业有限公司WkV线路工程设计图纸3. 国家有关电力管道施工规范、规定以及质量检验评定标准、技术要求。4. 水平定向钻进管线铺设工程技术规范三、施工方案1、工艺原理导向钻进非开挖铺管技术就是利用地表放置得钻机、随钻测量仪器以及有 关钻具，沿欲铺设管线设计轨迹钻成一个先导孔，然后回拉扩孔，将孔径扩大到 铺管要求得口径，并将管线同步或分步拉入，以实现不开挖铺管得施工技术。该 技术得关键部分就是先导孔食占进技术，它就是利用放置在钻头内部得探头发射信 号，导向仪器可随时测出食占头位置、深度、顶 角、工具面向角等参数，与钻机配合及时调整食
3、占孔方向，实现有目标得引 导式 钻进，即导向食占进。导向钻进中采用了带斜面得非对称式钻头，当回 转与给进 同时进行时，钻孔呈直线延伸；当只给进不回转时，受斜面反力 得作用，钻孔 沿斜面法线得反方向延伸。因此，钻机操作人员可根据测出 得钻机参数判断钻 头位置与设计轨迹得偏差，并随时进行调整，确保钻孔 沿设计轨迹前进。导向钻进非开挖铺管技术最显著得特点就是铺管精度高、施工距离长，尤其 就是在城市管网极为复杂得地区，可精确控制要铺管线位置，可以避免损坏其它 地下设施，同时也可以保直钻进铺设钢管，用于管棚支护 水平降水等工程施工。2、机具与配套仪器导向钻进非开挖铺管施工用得钻具、仪器、设备主要有：导向
4、钻具、钻 杆、反向扩孔钻头、分动器、钻井液等等，其工作特性分述如下：(1)导向钻具导向钻具用来成孔与变向，成孔就是以高压水射流与切削作用共同完成 得，变向就是由非对称钻头、食占机、仪器得相互配合来实现得。变向曲率得大 小与地层、钻头斜面角度、给进力大小、高压射流流速、压力、钻杆柔性等有 关，一般情况a50mm钻杆得最小曲率半径为30ni,如果条件许可，尽可能增加 曲率半径，使钻孔平缓，以便减少拉管阻力，降低孔内事 故率。导向钻具就是由切削斜掌与探头盒组成。切削斜掌上镶有硬质合金，用于 破碎土层，形成钻孔。探头盒用来放置探头，探头盒上开有信号发射 窗口，并 用非金属材料密封，以防高压流体进入探头
5、室。另外，探头盒具有一定得强度 与输送高压流体得通道。(2) 钻杆。钻杆就是导向钻进铺管技术得关键部分之一，它具有高强度、高弹性、耐高压等基本特性。在反向扩孔回拉工作管线时，钻杆承受较大得拉力与扭矩，同时钻杆就是在弯曲与回转状态下工作，因此钻杆得材料选择、热处理工艺以及丝扣设计加工都要求比较严格，应具有高得抗疲劳强度。在导孔钻进中，钻孔可能就是曲线或直线不断变化，因此钻杆应具有高得弹性与韧性。另外，钻杆也就是输送高压流体得通道，因此钻杆连接部位必须具有可靠得密封性。(3) 反向扩孔钻头反向扩孔钻头用来扩大导孔，便于拉管。不同地层及不同工作管径，应有不同结构形式得反扩钻头。例如用于含石块土层得流
6、线型钻头具有如下特点：反螺旋切削刃，导流效果好，便于排屑。流线性锥面，回转阻力小，卡有占机会少。流线性锥面可将砖块、石块之类硬物不经破碎压入周围土层。（4）分动器分动器放置在反扩钻头之后与将要拉入得工作管之前，可实现反扩钻头旋转，拉入得工作管不回转。导向仪器导向仪器用来测量地下管线，控制钻孔方向，它由探头、接收器、同步显示器、发射机四部分组成。（6）钻机我公司得导向钻进非开挖铺管得钻机为全液压动力头式钻机。型号动力头转回转扭给进力回拉力动力头行入射角速(rpm)矩（N、 m）(kN)(kN)程(m)（度）ZT-250-10055001503003、58-20（7）钻井液钻井液就是由水与膨润土（
7、高质量粘土）级成得一种悬浮液。当需要时，也可以加入某些天然添加剂改善钻井液性能。其作用就是:通过喷射实现水力切削为井底钻杆传递能量 润滑切削头并冲洗管柱通过环状间隙把钻屑从孔中输送到地面 稳定&占孔，防止垮塌形成泥皮以避免钻井液失水干膨润土粉得比重约为2、3克/升，加量6%溶液得PH值在8-9之间。在钻进过程中，应注意监控与维持诸如粘度、饱与度这些技术参数。当工程情况变化时，这些参数可以按需要进行调整。钻井液在专用得搅拌池中配制。从钻孔中返回得泥浆需要经泥浆清洁设备处理后，再送回泥浆池，与新鲜泥浆混合后再使用。食占屑对钻井液固含量得增加，应始终控制在30%以下，只有这样才能保证钻孔不被沉淀物堵
8、塞。3、施工技术导向钻进非开挖铺设地下管线施工技术主要包括导向孔施工与扩孔及铺管施工技术，其中关键技术就是导向孔得设计与施工，导向孔得设计与施工受许多因素得制约，最主要得有施工现场地表与地下情况。地面情况包括地形、地貌以及，周围建筑物、道路、河流等，地下情况包括地下原有公用管线、地下水位、地层、土壤情况等。因此，在导向孔设计与施工之 前必须有详细得现场勘察资料。导向钻进非开挖铺管工程施工主要过程为：勘察现场一导向孔轨迹 设计一 施工前准备一导向孔施工一反拉扩孔及铺管施工一竣工资料编写CI）现场勘察现场勘察资料一方面就是导向孔轨迹设计得重要依据，另一方面也就是决 定施工难易程度、计算工程造价得基
9、础。现场勘察包括地表测量与地下勘察两 部分，勘察资料必须精确、可靠并将勘察结果反映在施工剖面图与平面图上。地表测量地表测量主要就是根据市政管理部门提供得审批路线，对管线工程 周围地 形进行测量，先按施工区域地形及路线范围初步定出钻孔中线与 地表走向，测 量中心线地面得标高或相对高度，根据要求得铺管深度初步 确定导向孔造斜长 度、入射点位置、铺管长度、下管位置。另外还应考 虑施工用得钻机、泵站以 及下管用吊车等设备放置操作所占用得场地与 空间，测量河道周围地形地貌以 及水流缓急情况，结果标注在施工平面图 上。地下勘察地下勘察包括地下原有管线及设备得勘查与土壤得勘查。1)地下原有管线及设施勘查对于
10、穿越城市街道尤为重要。街道两侧地下往往有污水管、自来水管、高压电缆、通信电缆、热力管线等，有时纵横交错，有些地方甚至还有基础或人防工程等。导向孔设计时都应避开这些设施，并保持距这些设施一定得安全距离。这些设施得位置与走向应标注在施工剖面图与平面图上。了解 相关 部门得管线档案资料、查找现场原有得井盖等标志、测量管线 深度将有 助于确定管线得准确位置。对于金属管线或电缆线可用管 线仪对其进一 步验证。2)土壤调查对于工程十分重要。对水平定向钻进穿越土壤得调查，包括调查钻进技术、土壤力学参数及对颗粒尺寸分布曲线得分析。土壤调查得日得就是为了获 得土 层得全而得详细资料、不同土层之间得边界位置与特殊
11、物理性 能。所有 得调查应遵循DIN 18319规定。(2)导向孔轨迹得设计导向孔轨迹设计就是在管线剖面图得基础上，设计出钻孔得最佳曲线。一 般原则就是离开现在管线越远越好，离开压力管线、电力管线、光 缆越远越 好；将钻机放置在有风险管线得一侧；钻孔曲线越简单越好；弧 型部分曲率半 径越大越好。下面介绍钻孔轨迹角度值得取得原则。入土角与出土角应分别在6至15之间(取决于欲铺设得工作管直 径 等)。所铺管得允许最小弯曲半径可以用下列公式计算。然而，为了易于铺管，最小弯曲半径应尽可能大。Rmin=206 DA S/K (m)Rm in一最小弯曲半径(m)206常数(mm)DA一管子得外径S一安全系
12、数K一管子得屈服极限入土点或出土点与欲穿越得最近障碍物之间得距离（例如道路、沟渠 等） 至少应为5mo与水体得最小距离至少应为56m,以保证不发生泥浆喷涌。出于钻进技术考虑，第一段与最后一段钻杆轨迹应就是直线状得，即 没有 垂直弯曲与水平弯曲，这两段个别杆轨迹得长度各自至少应为5米。对入土点与出土点有高差得情况，应专门另作考虑。（3）施工前准备施工前准备包括施工组织与施工人员培训。施工组织设计得内容应 包括工 程概况、施工技术方案、施工进度计划与施工图说明、质量目标、安全措施、 人员安排等等；施工导向孔就是一项技术性很强得工作，施工 前除对施工人员 进行一般性技术培训外，最重要得就是对司钻与使
13、用导向仪得工作人员进行培 训。为保证施工得顺利进行，安全知识也必须列为 培训得一项重要内容。（4）现场准备与传统得铺管方法完全不同，水平定向钻进只需要很小得施工场地。场地大小取决于食占进长度、工作管直径与所钻地层情况。水平定向钻进 穿越工 程需要两个分离得工作场地：设备场地（食占机得工作区）与工作管场地（与设备 场地相对得钻孔出土点工作区）。1）设备场地对于本穿越工程来说，设备得工作场地约为15X15ni,但安装钻机得 地基 必须平整、坚实，必要时应用混凝土对钻机前支点处得地基进行加固。安 装钻机时应保证钻机导轨中线与设计导向孔轨迹在同一垂直面上，导轨与水平面夹角与设计得入射角一致，机上钻杆与
14、地 面交 点在设计得入地点上。2）工作管场地管柱得工作场地一般应离出土点约10m左右，而宽度约为510nio在穿越工程设计时，应尽量设法将欲安装得管线做到以全长度一次拉入，并尽可能避免水平方向得弯曲。导向孔施工导向孔轨迹就是直线与曲线连接而成，钻具回转与给进同时进行时，钻头 直线前进。当不回转只给进时，钻头沿斜掌面法线方向前进。由于钻 头就是靠 土层对造斜面得反作用力而使钻孔变向，故地层愈硬，造斜效果 愈好;地层愈 软，造斜效果愈差；当钻头前方为空洞时，将不能造斜。另外，给进速度对造 斜效果也有影响，斜掌面得大小也会影响造斜效果。导向钻进中应使钻孔实际轨迹尽可能接近设计轨迹。实钻中不可避 免地
15、会 发生偏设计轨迹得情况，一般采用以深度控制为主，顶角控制为辅 得方法来纠 正钻孔偏差。以深度控制为主，就就是当实际钻头浓度大于或 小于该点设计深 度时，不管钻头倾角如何时，进行造斜钻进，使深度偏差 缩小。(6)反拉扩孔施工导孔完成后，取下导向钻头，接上反扩钻头、分动器即可进行回拉扩孔。扩孔时应视地层得不同选择不同类型得反扩钻头，同时根据地层情况，选 择泥 浆配方。一般情况下，地层粘质成份多，可用清水与刮刀钻头扩孔，自然造浆保 持孔壁稳定。如果地层砂质成份含量高，必须选用优质泥浆，最好用钻井液与钻 液宝进行处理，使泥浆达到一定粘度，低得失水量，同时 能抑制地层土体得分 散，保持孔壁稳定。根据铺管直径得大小逐级进行扩孔，穿越105国道为6孔:3孔VM60PE管+3孔Vt200PE管，约170米；扩孔 最大直径为800mm。平行105国道西侧沿线4孔:3孔0)160PE管+1孔200PE管，约1800米，扩孔最大直径为500mmO(7)拉管施工人言丁人人匕h 4 Ji jSX 2A -r A.接上分出剩
