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水平定向钻主要设备及施工工艺，84页PPT可下载.pptx

遥显仪——从接收器接收数据并在显示屏上显示，司钻手可以迅速地断定钻头的位置。

四、水平定向钻施工工艺

信号棒——信号棒安装在钻头体内某钢结构加层工程施工组织设计，发射信号，向接收器提供钻头在地面下相对位置的数据。它包括电子装置和电池，根据所需的钻进深度可以采用不同能力（信号强度）的信号棒。

四、水平定向钻施工工艺

7、回扩施工(扩孔钻进)：一般采用逐级扩孔，将钻孔扩大到管道回拖所需孔径，回扩终孔直径一般为回拖管道外包直径的1.2~1.5倍。首先进行扩孔设计：穿越管道直径大于250mm或地层土质为中砂、粗砂及砂砾土时，宜进行多级扩孔；应根据地层条件和钻机能力合理选择扩孔程序，管径越大，扩孔次数越多，钻机能力小，也应增加扩孔次数。管道穿越沉降严格控制地区时，管道与孔壁环空间隙内的泥浆应采用水泥砂浆置换。

四、水平定向钻施工工艺

规定：（1）扩孔钻进应根据地层特点、工程规模、钻机能力、钻杆规格及扩孔器类型进行合理设计；（2）当设计的终孔直径较大或施工设备能力有限时，宜分多次将钻孔直径扩至设计要求；（3）扩孔钻进前应确认扩孔器喷嘴畅通；（4）扩孔钻进应符合下列规定：   1）应按设计的扩孔极差给定钻进参数及泥浆排量；    2）扩孔过程中，如发现扭矩、拉力异常，应降低进尺速度，判断孔内状况并调整相关技术参数；    3）一级扩孔完成后，应结合扩孔过程中扭矩、拉力及返浆情况对孔内清洁状况进行判断，若孔内钻屑量偏多，宜进行洗孔后再进行下一级扩孔；    4）应按要求填写扩孔钻进记录。（5）扩孔完成后，应根据孔内清洁程度确定是否进行清孔。

四、水平定向钻施工工艺

四、水平定向钻施工工艺

挤压式扩孔器（普通）三牙轮扩孔器（岩石）

四、水平定向钻施工工艺

8、管道回拖：扩孔完毕，在出钻口坑一端的钻杆上，再装扩孔器与管前端通过万向节、特制拖头等连接牢固，启动钻机回拉钻杆进行拖管，将预埋管线拖入孔内，完成铺管工作。

四、水平定向钻施工工艺

管道回拖施工要求；（CECS382:2014）(1)管道回拖前，应做好下列准备工作：    1)对钻机地锚进行检查，确保回拖过程中不出现地锚松动；    2)对钻机、泥浆泵等设备进行检修保养；    3)吊管设备进场就位；    4)对钻杆和管道的连接件进行检查，确保工作可靠；    5)做好管道地表减阻措施；    6)对已连接完成的管线长度、焊缝、防腐进行检查；    7)管道回拖组合连接后，应进行泥浆试喷，确保泥浆通道畅通

四、水平定向钻施工工艺

(2)采用管道发送沟减阻时，应符合下列规定：    1)应根据地形、出土角等确定发送沟开挖深度和宽度；发送沟的下底宽度宜比穿越管径大500mm；    2)管道发送沟内应注水，最小注水深度宜大于穿越管径的1/3；    3)应在回拖前将穿越管段放入发送沟。(3)采用托管架减阻时，应符合下列规定：    1）应根据穿越管段的长度和重量确定托管架的跨度和数目；    2）托管架的高度设计应满足预制管段弯曲曲率的要求；    3）托管架的强度、刚度和稳定性应满足设计要求。

四、水平定向钻施工工艺

（4）管道进入钻孔时应确保管道轴线与钻孔轴线在出土端的延长线重合，避免管道与钻孔形成夹角。（5）管道回拖作业应符合下列规定：    1）回拖过程应连续施工，特殊情况下需中断时，中断时间不宜超过4h；    2）回拖速度应均匀，避免造成孔内压力激动；    3）回拖过程中宜保持泥浆循环；    4）应按要求填写回拖记录。（6）管道回拖完成后，应进行以下工作：    1）管道回拖完成后，应对管道两端进行封堵；    2）管道敷设后应对管道实际轴线进行测量；    3）两端造斜段环空应视情况进行注浆加固处理。

四、水平定向钻施工工艺

四、水平定向钻施工工艺

五、水平定向钻常用设备

水平定向穿越设备及其组成

五、水平定向钻常用设备

五、水平定向钻常用设备

五、水平定向钻常用设备

Eclipse有线导向系统

Eclipse无线导向系统

五、水平定向钻常用设备

五、水平定向钻常用设备

在定向钻铺管施工过程中，经常发生一些生产事故，给施工单位、建设单位及管线业主带来严重的经济损失1、钻杆方面1)钻杆丝扣扭损钻杆的倾角远大于了钻机塔架的倾角，加钻杆时由于两根钻杆的夹角不同，丝扣不能对正，斜着往上拧，丝扣严重受损；2）钻杆磨损定期对钻杆进行检查，如磨损，钻杆损伤、严重弯曲等，并做相应标记，3）擅自加大动力头丝锥强度动力头丝锥强度提高，那薄弱环节就不在该处而在孔内的钻杆上了，动力头丝锥保住了，却把孔中的钻杆扭断了。

2、导向方面导向工作是定向钻铺管中的一个重点。虽然从施工流程来看只是一个施工环节，但是整个工程从扩孔、清孔、拖管都无一不受导向轨迹的影响。在导向施工前要做到“胸有成竹”，事先计划好所需的轨迹数值，使整个轨迹尽量形成一条平滑的曲线，不宜猛纠硬调。3、拖管中断拖管时由于客观原因限制，中途需要停顿，这时要隔一段时间向孔中送一次冲洗液，不能使孔内壁的残留钻屑失水后抱死管材。

4、钻机的固定方面回拉管材时，钻机是不能移动的，而回拖管径较大时，钻机的自重无法与铺管的回拉力相抗衡，因此钻机必须用地锚固定住。25T钻机的地锚，一般是用大锤打锚杆，把钻机前支撑架固定在地面上。如果回拉力很大，在必要情况下，采用钢丝绳套住钻机大梁，然后埋后地锚将钻机拉住，条件允许情况下可以租用挖掘机用钢丝绳拉住钻机。5、钻具方面扩孔器与分动器连接处有起固定作用的螺母，螺母一端专门设有插销孔，组装钻具时必须在插销孔中穿入铁丝作为插销，以防止螺母在回拉铺管过程中松动脱落。U形环属易损件，一般情况下使用的是国外进口产品，因为有些国产U形环强度不如进口U形环的强度大，容易拉断，使用寿命短，耐久性也不好。U形环上的固定螺母要用扳手拧紧，并且要插上插销，防止松动脱落。上述两处是很容易被忽略的，要特别引起重视，否则可能会造成严重的事故导致拉管失败。

6、扩孔方面1）孔内的清洁状况如果没有清孔或清孔不彻底，拉管时会带出大量的残余泥土，影响施工场地，并且会大大增加拉管的回拖阻力。拉管时，拉力和扭矩都会很大，必须再次清孔，直到孔内残留物较少为止，然后才能进行回拉铺管作业。所以要保持孔内清洁，不要残留过多钻屑。清孔时，用挤压式扩孔钻头，操作钻机慢拉快转。利用扩孔器的结构形状使钻孔得到径向挤密，既能形成完好的孔壁，也对孔壁有一定的保护和巩固作用，多余的土体被挤压或拉出孔外。

6、扩孔方面2）孔内的畅通情况孔内返浆与孔内的畅通情况有一定的关系。如果没有返浆现象，可能会导致拉管失败，要分析实际原因。如果孔内不畅通，泥浆中水也漏失，则剩下钻屑越积越厚，管线易被“抱住”，给拉管造成很大的阻力。在正常拉管情况下，一般会有返浆现象出现。一般是开始返浆发生在尾部，当回拉到只剩下三四根钻杆时，前面才会出现返浆。在砂层中拉管，返浆中携带有大量残存的砂粒等钻屑冒出。而在粘土层中，返回的泥浆比原冲洗液泥浆更浓。返浆的出现说明孔内畅通，拉管很容易成功。

7、泥浆方面1）铺管过程中孔内要始终充满足够的泥浆。泥浆不仅可以保持孔壁稳定，防止坍塌，还可以对铺管起到很好的润滑作用，大大减小管线与孔壁之间的摩擦阻力。2）关于泥浆的配比非开挖泥浆的PH值一般应该保持在9～11。根据砂层、粘土层等各种不同的土层情况，应采用不同的配合比，回拉铺管中泥浆的作用要引起足够的重视。

8、塌孔1）塌孔的原因地质因素：非开挖施工在不稳定地层中施工时，当泥浆压力不能平衡地层压力时，就会发生塌孔。土层被钻具钻开时，孔壁被挤压产生的应力与泥浆液柱压力产生压差，当压差大于岩土屈服强度时就会产生剥落、塌孔，泥浆侵泡下这些现象会更加严重。物理因素：扩孔速度过快，泥浆泵压力过大，钻孔内泥浆压力骤增；导向孔曲率半径过小，钻杆或扩孔器旋转挤压孔壁，带动泥浆冲蚀孔壁；导向孔上部地层漏失，地层压力释放，孔内泥浆液柱压力降低，导致塌孔。

8、塌孔2）塌孔的预防塌孔的预防措施应首先满足两个条件：泥浆液柱压力大于等于岩土孔隙压力；尽量减少水渗入岩土或孔壁四周的水渗入。对于地质因素造成的塌孔预防措施有：（1）增大泥浆密度，提高泥浆液柱压力以平衡地层压力；（2）使用较大动塑比值的泥浆来保护孔壁。

对于物理因素造成的塌孔预防措施有：（1）开关泵避免过快，让钻杆尽量保持在恒定张力下工作，以避免液柱压力骤增以及钻具对孔壁的猛烈撞击。（2）根据地下障碍物分布情况做好钻孔轨迹设计和扩孔程序，以避免因导向孔曲率过大引起的钻具回转挤压孔壁；（3）合理控制泥浆密度和流变性能，使泥浆具有一定的液柱压力，保持泥浆的低返速，呈平板流型的状态。（4）提高钻进速度，减少泥浆侵泡冲蚀的时间，同时保持泥浆均匀、性能稳定，严禁出现泥浆性能大幅度变化的情况。

3）塌孔应急处理当塌孔不严重时，先适当增大泥浆的密度，将增大的泥浆注满孔道，停止施工，上报有关部门，并会同相关专家，分析塌孔原因，制定处理意见及后续施工方案，得到许可后方可继续施工。当塌孔情况较为严重时，首先将高粘度泥浆（100s以上）注满孔道，立刻停止施工，废除孔道，封闭孔口，并上报有关部门，制定后续处理方案。总的来说，为了更好的提高施工成功率，更加有效的预防塌孔事故，避免对路面造成损坏，在非开挖施工前应做好以下几点：（1）施工点地层地质详细勘察；（2）优化设计导向轨迹；（3）针对地层科学配制泥浆；（4）合理选择钻机、钻具；（5）耐心操作，精心施工。

265省道金坛段工程综合管线穿越宁常高速牵引施工：一、工程概况1.1工程基本情况265省道金坛段A1施工标段（K0+000~K13+980）与已建宁常高速交叉，新设计供电、通讯、污水管线在K13+423~K13+640处（宁常高速桩位为159K+308、159K+313、159K+342、159K+347四处）需穿越已建公路。拟采用非开挖（牵引）管道施工工艺穿越该区域，施工时避免拖拉管施工过程中出现道路沉降、坍塌等不良影响，需严格控制拖拉管入土、出土角度及泥浆护壁措施，使牵引施工满足规范要求。施工前需将道路两侧影响施工区域的绿化苗木迁移。

1.2管线平面位置及高程

供电管道交叉口平面位置图

通讯、污水管道交叉口平面位置图

上图为处于265道路东侧的供电管线及工作（接收）井现场实际位置。

上图为处于265道路西侧的通讯、污水管线及工作（接收）井现场实际位置。

本章结合《水平定向钻法管道穿越工程技术规程》（CECS382:2014），阐述牵引管道施工项目管理要点，具体如下：一、熟悉规范、图纸等《水平定向钻法管道穿越工程技术规程》（CECS382:2014），相关规定：1、第3.0.1条从事水平定向钻法管道穿越工程的设计、施工、监理等单位应具备相应的专业资质；作业人员必须经专业培训，考核合格后方能上岗作业，且应遵守相应的安全操作技术规程。2、第3.0.2条水平定向钻法管道穿越工程设计前应进行工程勘察并取得相应工程勘察资料，进行路由比选和相应的专项评估。3、第3.0.3条水平定向钻法管道穿越工程宜采用沿管道纵向抗拉性能强的柔性管材，所用管道的材质及性能应符合国家现行有关标准的规定。

4、第3.0.4条采用水平定向钻法敷设给水、排水、燃气、热力、通信、电力等管道时，管道的设计和施工应满足各行业的具体要求。5、第3.0.5条采用水平定向钻法穿越建(构)筑物、铁路、高等级公路、重要水域等，应征得有关部门同意，并采取有效的安全防护措施。6、第3.0.6条施工前应进行技术交底和编制施工组织设计，施工组织设计应按规定程序审批后执行，有变更时应办理变更审批；施工过程中应严格遵守设计要求并做好施工记录；施工后应按要求提交竣工资料。7、第3.0.7条施工单位应做到文明施工、安全施工。施工过程中所产生的废弃物、噪声及振动应符合国家和地方政府有关环境保护的规定。

二、根据图纸、规范、国家相关标准、法规等规定，并结合工程具体情况编制施工专项方案

应包括：工程概况、编制依据、施工安排、施工进度计划、施工准备与资源配置计划、施工方法及工艺要求、质量安全保证措施等基本内容。

三、结合图纸、现场具体情况编制进度计划、劳动力计划、材料进场计划、机械设备进场计划等

机械设备进场计划：根据本工程内容、工程量、计划工期的要求，一切施工机械、设备均按“充分满足工程需要且搭配合理”的原则，于2017年3月5日前进场。水平钻机采用平板车运至现场，摆放在工作井旁。

四、施工资质、人员资质要求施工单位应具备相应的专业资质；特种作业人员必须经专业培训，考核合格后方能上岗作业，且应遵守相应的安全操作技术规程。

五、安全、技术交底等施工前依据图纸、规范、施工组织设计或方案、工艺要求、现场具体情况等对班组进行技术质量安全交底（二级、三级交底），以及安全技术交底。

六、施工过程中控制根据工程特点、施工流程等进行施工中安全管理、质量控制、进度控制、成本控制等以确保工程顺利进行，实现预期目标。

根据工艺进行过程质量控制，做好工序的报验工作，隐蔽工程的验收工作等，对发生的变更要及时处理，解决，保留证据，保持工程资料的及时性、有效性、完整性和真实性。

七、质量检验与工程验收（CECS382:2014）

7．1一般规定7．1．1工程施工阶段应由施工单位和监理单位对工程质量进行全过程的监督管理，对先导孔钻进、扩孔、管道回拖等工序进行签字确认；建设单位或专业工程管理单位对其进行监督。7．1．2工程竣工验收应在施工单位自检合格后进行，由建设、设计、监理、施工等单位共同参与完成。7．1．3施工过程中和竣工后，应保证敷设管线的上覆土层及相邻建筑物不发生沉陷、坍塌或隆起，相邻或相交管线及地下构筑物不受损坏。7．1．4工程竣工后应对已敷设管线的空间位置进行测量。并做出管线竣工测量图。7．1．5工程验收合格后，施工单位应进行场地复原。

7．2质量检验7．2．1管材到场后，施工单位应与监理单位共同对管材进行进场检测，并由具备相应资质的检测单位进行检测复验。7．2．2进场管材的检测应包括下列内容：    1应有产品合格、技术质量证明文件；    2外观无缺陷、裂纹、弯曲、变形；    3管节、防腐层、材质物理性能等应符合国家现行有关标准的规定和设计要求；    4焊接材料和焊接设备应符合设计要求。当设计无要求时，焊接材料和焊接设备应与选用管材相匹配；    5电力管道应进行管材的环片热压缩性能试验。7．2．3钢管焊缝应按设计图纸提出的焊接要求进行检测。7．2．4塑料管道热熔焊接接头质量检验应符合现行行业标准《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ63中关于热熔连接的规定。

7．2质量检验7．2．1管材到场后，施工单位应与监理单位共同对管材进行进场检测GB／T 36625.2-2018标准下载，并由具备相应资质的检测单位进行检测复验。7．2．2进场管材的检测应包括下列内容：    1应有产品合格、技术质量证明文件；    2外观无缺陷、裂纹、弯曲、变形；    3管节、防腐层、材质物理性能等应符合国家现行有关标准的规定和设计要求；    4焊接材料和焊接设备应符合设计要求。当设计无要求时，焊接材料和焊接设备应与选用管材相匹配；    5电力管道应进行管材的环片热压缩性能试验。7．2．3钢管焊缝应按设计图纸提出的焊接要求进行检测。7．2．4塑料管道热熔焊接接头质量检验应符合现行行业标准《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ63中关于热熔连接的规定。

7．3管道功能性试验7．3．1管道应根据实际需要，并结合其类型进行相应的功能性试验。7．3．2给水管道应进行水压试验，排水管道应进行闭水或闭气试验，并按现行国家标准《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268的相关规定执行。7．3．3燃气管道穿越大中型河流、铁路、高等级公路时，在回拖前应单独进行试压。管道安装完毕后应依次进行吹扫、强度试验和严密性试验，并按现行行业标准《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33的相关规定执行。7．3．4供热管道应进行强度试验和严密性试验，强度试验应在管道接口防腐、保温施工及设备安装前进行，严密性试验应在管道安装完成后进行，按现行行业标准《城镇供热管网工程施工及验收规范》CJJ28的相关规定执行。

7．3．5通信和电力套管应进行通管试验，并符合下列规定：    1管内径大于或等于98mm时，宜选用定径试通棒检测验收；    2管内径小于98mm时，宜选玻璃钢质通管器检测验收，通管器直径宜为15mm；    3通管试验时，可使用坚韧的尼龙绳牵引通管器，不得使用钢丝绳。7．3．6管道功能性试验涉及水压、气压作业时，应有安全防护措施，作业人员应按相关安全作业规程进行操作。

7．4工程竣工验收7．4．1施工期间，可按工程实施内容实行阶段性验收，完工后应进行竣工验收；阶段性验收和竣工验收均应在施工单位自检合格后才能提交监理和建设单位审核。7．4．2水平定向钻法管道穿越工程应按表7．4．2的内容进行阶段性验收及竣工验收。7．4．3不同类型管道的竣工验收，应按国家现行相关的标准执行。7．4．4管道回拖后应对管道实际轨迹进行测量，管道实际轨迹测量限差应满足设计要求青藏铁路某段增建工程施工组织设计_secret，且不应超出表7．4．4中的限值。

7．4．5水平定向钻施工的竣工资料应包括下列内容：    1工程规划许可证；2相关部门批件；    3工程施工许可证； 4工程设计图纸；    5工程测绘报告；6工程探测报告；    7工程施工组织设计；8先导孔施工记录；    9扩孔记录；10管道回拖记录；11焊缝检测记录；12强度试验记录；    13管线竣工测量图；14竣工总结报告。7．4．6竣工资料应按规定归档，工程竣工后应进行质量追踪。

水平定向钻施工工艺介绍