大口径管道工程非开挖水平定向钻技术的应用

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1、大口径管道工程非开挖水平定向钻技术的应用任广福(中铁十八局集团第三工程有限公司，河北涿州072750)摘要：本文介绍了非开挖水平定向技术在大口径工业管线工程中的应用，尤其是在施工场地不允许的条件下，采取的施工措施和方法，可为类似工程提供参考。关键词：HDD技术；泥浆配制；钻孔导向；扩孔中图分类号：’11J413．3文献标识码：B文章编号：1672—4011{2011)02—0198一04O前言水平定向钻进技术是非开挖技术的一种，又称HDD技术，即Horiz硼talDiDecti伽_alDriuiIlg，是近年来发展起来的一项高新技术，它是利用钻杆的柔性在导向系统的监测下

2、沿设计线路轨迹钻进，到达目的地后，卸下钻头换上回扩器进行逐级回扩孔，往复循环，达到要求孔径后，利用水平定向钻机对既定管道进行回拖以完成施工任务的一项新的施工方法。该技术是一种新兴的施工技术，是相对于开挖技术而言的，是指在不开挖或少开挖地表的条件下探测、检查、修复、更换和铺设各种地下公用设施的一种技术和方法。非开挖技术相对于传统的管线铺设施工而言，具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、综合施工成本低、社会效益显著等优点。它可以广泛用于穿越公路、铁路、建筑物、河流、以及在闹市区、古迹保护区、作物和植被保护区等条件下进行供水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等管线的铺设、更新

3、和修复、还可以用在水平降排水工程、隧道工程(管棚)、基础工程(钢板／管桩、微型桩、土钉)、环境治理工程领域，是地下管线铺设和修复的一种全新的方法。1工程概况新密电厂二期2×1000Mw机组扩建工程厂外补给水系统水源采用郑州市东郊王新庄污水处理厂排放的中水。厂外中水补给水系统工程自王新庄污水处理厂至新密电厂，包括单根中水输水管道、一级加压泵房、高位水池，以及配套的电气、热工、土建工程等。从污水处理厂升压泵站至高位调节水池为压力管道，铺设单根书l220×lO一20咖的螺旋焊缝内涂塑复合钢管，从高位水池至电厂设单根DN900的PccP管。工程I标段起点为郑州市王新庄污水处理厂

4、，终点在环城高速公路涵洞前1m，补给水管道采用单根书12加内涂塑复合钢管，沿线需穿越河流、铁路、城市主干道、高速公路、中线南水北调主干渠、大型商品物流园等障碍物。管道穿越南水北调中线干渠时，采用水平定向钻弹性曲线敷设技术，穿越敷设的曲率半径为l800m。由于考虑到国内水平定向钻技术的局限性，穿越南水北调中线干渠处采用由1020×20咖的内外涂塑螺旋焊缝钢管。穿越水平长度为“8m，实际长度550．5m；穿越深度距地面不小于17m。2工程特点2．1管道孔径大本工程设计于2008年9月，根据当时国内水平定向钻的技术水平，耷1020姗螺旋焊缝钢管为国内定向钻所能完成的最大直径。

5、随着国内定向钻水平的高速发展，截止至2010年6月，国内完成的定向钻最大孔径为西气东输天然气管道$l280mm。2．2地质条件复杂根据地质报告，定向钻自上到下需要穿越：地表层(主要成分为粉土，根系发育，填土含砖渣、碎石等建筑垃圾)、粉土层、粉砂层、泥质粉砂层。Z3采用“二接一”方案由于施工场地受限，出钻点一侧不能一次性布管焊接550m，故采用分成两节平行布置，在管线回拖过程中将两节连接成一体的办法。2．4综合难度大综上所述，工程具有穿越孔径大、深度大、曲率半径小、地质条件复杂等特点，给水平定向钻的钻孔导向、泥浆护壁成孔、回拖都提出了更高工艺水平和技术措施要求；特别是“二

6、接一”工艺，需要克服对接施工中的防止塌孔和起动阻力难题，在国内巾l020咖级别中尚属首次应用。3水平定向钻施工工艺及技术措施3．1施工工艺流程安装钻机二[调校二】=泥浆配置二】二钻导向孔进场准备扩孔穿越主管道组对焊接主管道网拖卜．一主管道与钻具连接拆卸钻机．恢复地貌田l水平定向钻施工工艺流程图3．2进场准备3．2．1测量定线(1)根据线路平面图、断面图、线路控制桩、水准标桩，采用全站仪进行测量，放出穿越轴线、定向钻穿越的人钻点、出钻点以及施工场地的位置和范围。(2)对地下障碍物和管线，通过查找有关资料、用探测仪器、挖探坑等多种办法来确认其地下障碍物和管线的

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8、一埋藏方位、方向和深度，如与设计穿越曲线有冲突时，及时修正设计。(3)根据设计要求及现场实际，最终确定穿越曲线参数如表l。表1穿越曲线基本参数表人土角出士角穿越距离I穿越深度I最小曲率半径9。7。548m2lm1530m3．2．2场地布置(1)钻机场地(入土点)占地40×40(m)，主要设备有DDw一3000型钻机一台。12m3造浆储浆罐两台套，100kw发电机两台，高压泥泵一套。现场挖尺寸为15×15×2(m)泥浆池一座，在穿越轴线方向上设9×3．5×1．8(m)地锚一座，钻机底部设周定地锚箱一个，布簧如图2。圈2入土侧现场布王图(2)