浅谈定向钻牵引技术在市政排水管道工程中的应用.pdf

《浅谈定向钻牵引技术在市政排水管道工程中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、DOI：10．3969／j．issn．1672-4011．2013．04．126浅谈定向钻牵引技术在市政排水管道工程中的应用林琳(上海城兴市政工程设计有限公司，上海200233)摘要：随着近年来人们对于社会问题、交通问题和环境污染问题的日趋关注，非开挖定向钻牵引技术在市政排水管道工程中越来越得到广泛的运用。本文主要介绍定向钻牵引技术在市政排水管道设计、施工中的应用，并结合实例对大12径管道在定向钻施工中的运用做了简要介绍。关键词：定向钻牵引；非开挖；大口径；设计；施工中图分类号：TU992．24文献标志码：B文章编号：1672—401l(2013)04

2、—0265—020前言近年来，随着我国城市化进程的加快，城市内的排水管网建设日益完善。在城市排水管网建设中，当采取开槽埋管施工不经济或困难时，一般采用非开挖技术进行施工。现有的非开挖技术主要有顶管非开挖与定向钻非开挖。通常由于受到顶管工艺的限制，一般的最小顶管采用的管径只能达到嘶oo，对于小于①600管径的施工或仍采用开槽埋管，或采用定向钻牵引技术进行非开挖施工。定向钻牵引技术与顶管施工技术一样，是非开挖铺设地下管道技术中的一种。目前，在上水、天然气、电信和电力工程施工中广泛采用，已成为一种普遍的施工工艺。近几年随着定向钻穿越控制精度的日益提高，被不断

3、运用于市政排水管网建设中，尤其是在穿越重要路口及河道等项目中的优势更为明显。1定向钻牵引技术工艺定向钻铺管技术一般来说就是利用钻机和配套设施沿所需铺设的管线设计轨迹先钻出一个导向孔，然后由工作管通过旋转接头与扩孔器连接回拉不断扩孔，直至将孔径扩大至拖管所需要的口径，并将管道随着钻杆的同步回拖或者分步回拉。采用上述技术工艺以达到不开挖道路即可完成管道铺设的目的。定向钻施工的主要工艺流程如图1。图1定向钻管道施工主要工艺流程在穿越高速公路、河流和铁路或绕过障碍物时，导向钻头方向可以进行调整。整个钻孔过程可以在事先挖好的工作坑与接收坑间进行，也可以在安装钻孔

4、机的场地以小角度入土角直接从地表钻进。在需牵引大口径管道时，可采用多级扩孔的方法将钻孔孔径逐步扩大。2定向钻孔轨迹设计定向钻孔轨迹线段由造斜直线段、曲线段、水平直线段(与管道设计坡度一致)组成。管道轨迹线由入土、出土两个造斜段曲线和管道直线段组合而成，由下式可以确定管道的轨迹曲线，进一步得到管道的实际工作长度。L=L1+IJ2+b(1)式中L一管道实际工作长度，m；L1一入土造斜段距离，m；L2一管道有效段距离，m；k一出土造斜段距离，m。圈2管道轨迹曲造斜段水平距离可按照如下公式计算确定，以保证水平直线段精度要求。}Io=H—Do／2(2)L1=2A

5、+[Ho+A(sinet+sin2ct+⋯+siII((not))]／tg(a)+A(COSd．+cos2a+⋯+eo$((not))(3)L3=2A+[战+A(sina+sin2a+⋯+s蛔((not))]／tg(Q)+A(COSa．+cos2a+⋯+COS((not))(4)式中，n的取值范围在3—5。A土坑控翻井’控制井出土坑。，——一———_＼，———一————、N、f『r‘矿；弋巍黻型坠=辩爹_，{圈3定向钻进轨迹线设计圉出、入土造斜段与管道直线段之间均应至少留有一根钻杆长度以达到管道直线段坡度要求。入土角度应尽量控制在15。以内，出土角由导

6、向钻杆和拖拉管材的允许曲率半径较大值确定，一般应尽量控制在20。以内。钻杆的外径Rz宜大于73mm，其曲率半径应由钻杆的弯曲强度值所确定，一般可取R2≥1200Dz3钻导向孔根据穿孔的地质情况选择合适的钻头。将导向钻头打入．地下，同时进行泥浆护孔，钻头在钻机的推力作用不断前进。每根钻杆钻完后，需要对钻头的实际位置进行测量并及时调整钻头的钻进方向，以保证所钻的导向孔曲线与设计轨迹线一致。反复以上步骤直至钻头在预定位置出土，最终完成整个导向孔的钻孔作业。4导向孔回扩钻完导向孔后，必须将所钻的孔径扩大至适合敷设管道的直径。通常需要根据现场实际情况，从小到大、

7、经过多次来回扩孔才能最终完成整个回扩过程。预扩孔的直径和次数，应根据具体的钻机型号和地质情况决定。通常可按下式计算确定最终回扩孔的直径。D’=KlXD(5)式中D’一最终回扩孔直径，衄；n一敷设管道外径，mm；K1一经验系数，一般取1．2一1．5，当地层均质完整时，K，取小值，当地层复杂时，K】取大值。扩孔期间，为了防止孔洞坍塌，可以通过加注膨润土、水和泥浆添加剂混合而成的钻井液，在扩孔器周围形成护壁泥浆。经过护壁泥浆保护后，管道在扩孔中是悬浮于泥浆中的，而管壁四周与孔洞间则充满泥浆。应注意，回扩孔径需大于管道使得管道不会由于空间不足或摩擦阻力太大而受

8、到损坏。5回拉敷设管道扩孔完毕后，即可进行回拉管道敷设工序，用热熔法将回拉管道连接成与成孔长度