水平定向钻进在城市地下管线中的应用

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1、第24卷第扣3期2007年非开挖技术Trencb_lessTechnologyV01．24．No．2～3Mar．，200731水平定向钻进在城市地下管线中的应用吴红建(中国地质大学工程学院，湖北武汉430074)摘要：本文介绍了水平定向钻进的施工技术在城市地下管线建设中的应用，并结合工程实例对其进行了小结。关键词：非开挖、水平定向钻进、地下管线"tl—jL【．——J—1日¨声非开挖水平定向钻进是指利用岩土钻掘、定向测控等技术手段，在地表不挖槽和地层结构破坏极小的情况下，对诸如供水、煤气、天然气、污水、电信电缆等公用管线进行铺设的施工技术。在当今社会，几乎所有的人类活动都离不

2、开地下管线。大量的新管线需要铺设，现有的管线需要及时检查、维护、修复和替换。而传统的开挖技术具有很大的局限性：如施工十分困难、造成交通不便、影响环境、施工周期长、成本高等，它已经不能适应新时代的需要。此外，在一些场合诸如古迹保护区、闹市区、农作物及植物保护区、穿越高速公路、铁路、机场跑道、广场、建筑物、河流等，传统开挖方法无法施工或不允许开挖施工。因此，非开挖技术(TrenchlessTechnology)应运而生。非开挖技术虽然已经有百余年的历史，但是在我国起步却较晚。进入90年代中期，我国市的经济发展水平和人们的生活、工作环境的质量，因此地下管线的建设显得越来越重要。例

3、如：由于城市发展，原有污水管道承受的压力越来越大，必须不断增加建设量以满足需求。目前，新增的污水管道大多采用水平定向钻进的方法敷设。因为具有施工条件简单、容易实现，投资少，施工速度快等特点。所以它深受广大施工单位的欢迎与采纳。2水平定向钻进施工技术本文主要涉及的是上海地区经常采用的水平定向钻进方法，图1为导向孔施工示意图。的非开挖技术应用的速度明显加快，许多非开挖工程纷纷启动。上海是我国对外开放的窗口之一，其非开挖工程应用发展更是迅速。施工中采用非开挖水乎定向钻进的方法从施工区段(区域)下方穿越铺设管线，可将管线设计在工程量最小的最佳位置穿过，从而减少对交通、环境、周边建筑

4、物基础的破坏和不良影响。此外，非开挖技术定向钻进还可以高精度地控制地下管线的铺设方向、埋深，而且可使管线绕过未曾发现的地下障碍物(如巨石和地下构筑物)和原有的地下管线。一个国家城市地下管线的人均数量反映这个城苎釜-辑——锫孤愀口科r--'t出IA，土城·孽—靛图1水平定向钻进导向施工示意图水平定向钻进中，大多数工作是通过回转钻杆柱来完成的，钻机的扭矩、轴向给进和回拉力，以及泵压等都是重要的参数。水平定向钻进施工一般分三步进行：(1)钻导向孔利用水平定向钻进设备在入口处开始钻进，钻进过程中通过导向仪监测和控制使钻孔按设计的轨迹延伸，并从另一端钻出地表，完成导向孔的施工，图1所

5、示的是导向孔施工的情形。(2)扩孔如果待铺管线的管径较大，不能同时完成扩孔32非开挖技术TrencblessTechnology2007焦和回拖作业时，必须进行逐级扩孔。根据设备能力、地层条件和现场的情况来确定每次扩孑L的直径。一般采用扩孔钻头分级回拉扩孔，为了保证管线能够顺利铺设成功，最终的扩孔直径应该是待铺管线直径的1．25—1．5倍。另外，根据孔径、不同地层成孔情况的好坏及孔内残余泥土量的多少，决定是否有必要进行清孔。(3)铺管铺管是非开挖水平定向钻进技术铺设地下管线方法中的最后一道关键工序，也是实现非开挖铺管目标的最后一步。它原则上要求扩孔(或清孔)与铺管一气呵成，

6、中间不允许有长时间的非作业停顿，尽量减少因钻孔暴露时间过长而引起孔内垮塌的危险。铺管一般过程：扩孔(或清孔)完毕后，孔壁成型。首先在出口处将已经焊接好的管线依次装上连接头、万向接、扩孔钻头。接着在入口处启动钻机，把扩孔钻头连接到钻杆上。然后在确定各部件连接牢固后指挥钻机开始回拉钻杆。当拉到扩孔钻头快要进入孔口时，同时指挥钻机开泵打水旋转，通过钻杆输送泥浆冲洗液到扩孔钻头，一边旋转一边回拉。钻杆拉完一根，快速卸下一根，管线逐渐进入钻孔，如此进行，直到将待铺管线拉到预定位置。至此，铺管作业完成。水平定向钻进铺管过程如图2所示。5：≮“n娃^I±簏‘箨】——翻黼髓一鞋越秘姻进蝴t

7、芑争吼一瞅I±簏‘并】～·喇嫩一雹疆础旧霹嘲图2铺管示意图在回拉铺管过程中，要密切注意拉力、扭矩、泵压等参数的变化，同时还要随时关注现场有无异常情况出现，及时处理多余的泥浆。拉管中要派专人负责卸、装及运输钻杆，以保持整个拉管作业的连续性。前、后场之间密切配合，用对讲机互通信息，随时保持联系。另外，对后场的管线也要派专人进行维护，确保回拉时管线安全。另外，特别应该注意的是施工前首先要对施工气场进行管线勘察，并结合建设单位提供的施工区域地下管网和障碍物等资料，搞清楚施工区域的地下管线、电线、电缆和通讯等设备，以防施工时