探析水平定向钻进技术在供水管道工程应用.doc

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1、探析水平定向钻进技术在供水管道工程应【摘要】水平定向钻进铺管法是一种性价比很高的铺管方法，它在长距离的特殊穿越工程中有着良好的应用。但作为一门新兴技术，在具体实施过程中仍有许多要点值得探讨。笔者结合工程实例，详细介绍了某工程供水管道穿越城市道路不开挖水平定向钻进施工工艺，就施工技术工艺及施工过程中的质量控制措施进行了详细探讨，并进行了阐述。【关键词】供水管道；水平定向钻进；施工工艺1引言目前，随着城市化建设的不断发展，人们对城市的交通和环境的要求也越来越高。在城市繁忙的交通路段，开挖敷设地下供水管道势必会影响环境与城市

2、交通，特别是横穿城市主干道的地下管道。管道水平定向钻进施工在管道穿越公路、铁路、建筑物、河流、湖泊、古迹保护区、闹市区、农作物及植被保护区施工时可以带来显著的社会效益、经济效益。采用水平定向钻进技术是一种比较理想的施工工艺，也是地下管线施工中穿越障碍时常用的一种施工技术。采取水平定向钻进施工方法不仅会产生良好的经济效益，而且产生良好的社会效益。但作为一门新兴技术，在具体实施过程中仍有许多要点值得探讨。下面笔者结合工程实例，对在供水管道水平钻向施工的技术及施工工艺进行总结、分析并进行探讨。2水平导向钻进原理导向钻进铺管法

3、原理：使用水平定向钻机进行管线穿越施工，其工作过程是通过导向仪进行导向和探测，先钻出一个与设计管线相同的导向孔，然后再将导向孔扩大，把产品管线回拖到扩大了的导向孔中，完成管线穿越的施工过程，实现不开挖铺管。3导向孔的钻进过程施工过程一般分为三个阶段：第一阶段是按照设计管线尽可能准确的钻一个导向孔；第二阶段是将导向孔进行扩孔，造孔泥浆固壁；第二阶段是将管（本工程为PE管道）牵引入已造成型的孔洞中，完成管道敷设工作。导向钻进是铺管成功的关键环节之一，这个过程需要至少两名操作人员，一名钻机操作者，操作钻机，控制钻具在地下的状

4、况；另一名是定位探测仪操作员，负责监测、探测钻头在地下的走向、标高和进尺情况。钻头上装有可发射无线信号的探头,它可穿过地层发出一种特殊的电磁波，操作员手中的探测器可以接受这些信号，并经过处理后，让钻机操作者及时了解钻头目前的位置,显示的信号包括钻头走向、深度和面向角等信号，通过仪表掌握钻进过程中施加给钻杆的压力和回转扭矩，及时调整钻头的方位，确保钻头按照事先设计好的轨迹钻进。钻机操作者在钻机仪表盘上，还可以看到来自探测装置反馈过来的一切信息，钻机操作者通过这些信息来调整钻头方位，操作台上的液压仪表和远距离信息显示仪表，

5、就像操作者的眼睛一样，可以随时观察孔底情况。4扩孔扩孔的工艺过程：预扩孔就是在实际铺设管线之前，经过一次或多次的扩孔来扩大钻孔的直径，以减小回拉铺管的阻力，确保施工顺利完成。成孔孔径要求在牵引管组外切圆的1.2〜1.5倍。导向孔钻完成后，将钻头从钻杆上卸下，安装上合适的反扩孔钻头和分动器，然后在分动器后面接上回拉钻杆，进行扩孔钻进。扩孔的速度和地质及钻机的参数等因素有关，要选用合适的扩孔工艺参数才能顺利完成扩孔工序。5管材选择牵引管常用管材有钢管和PE管。PE管由于韧性好、耐腐蚀性强在污水和燃气领域应用广泛，但PE材料

6、强度低，具蠕变性，存在工后收缩问题，接头处需设固定镇墩，遇重要工程还需加设套管，故中小型工程应用较多。钢管具备一定柔性，强度远高于PE管，只要解决好腐蚀问题，可靠性大大高于PE管。该工程为供水干管，要求保证率高，输送介质为净水，腐蚀度较轻，另外现场开阔，无其他建（构）筑物干扰，曲线平直，非常适宜采用PE管。6回拖管线回拖管线的工艺过程：经过预扩孔后，才可以进行PE管的回拖工作，回拖管线时PE管在扩好孔的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与洞之间由泥浆润滑，这样即减少了回拖阻力。经过钻机多次预扩孔，最终成孔直径一般比管子直径大

7、150mm,所以不会伤害PE管外壁。先将拉管头与待铺管道联接起来，然后将拉管头与分动器联接，随着钻杆的回拉，管道慢慢进入孔内，直到完成全部管道的铺设。然后卸下扩孔钻头及分动器，铺管工作完成。7泥浆钻液混合搅拌与泵送系统是钻机施工系统的重要组成部分。混合搅拌系统是将水、膨润土、聚合物等按一定比例加入混合仓，而后进行充分搅拌形成钻液。泵送系统是由钻液泵将钻液通过中空钻杆输送至孔底钻头，并与孔中钻屑混合形成泥浆在孔底流动。泥浆是定向穿越中的关键因素，被视定向钻的“血液”，其主要作用是携带和悬浮钻屑并排到地表、稳定孔壁和降低钻

8、进时所需的扭矩和推拉力、冷却和冲洗孔底钻具。泥浆的主要工艺性能是流变性和失水造浆性，现场控制的主要因素是泥浆的粘度、各种添加剂的配制以及泥浆的压力和流量。7.1泥浆性能的控制和调整泥浆添加剂：为保证泥浆具有良好的流变性、高携砂性、固壁和润滑性能、在配出基浆的基础上，再按基浆重量的2〜4%。比例加入的各种泥浆添加剂，使用的泥浆添加剂