定向钻拖管施工工艺设计与流程

水平定向钻施工工艺及流程

1.1 工程重难点

（1）管道上浮

根据定向施工工艺，管道在拖拉过程中由于管道内空且比重小于泥浆比重，管道始终悬浮于孔道上部，造成拖拉力过大或高程偏差超过规范要求。

（2）路面沉降

根据本工程所处地质条件，该施工区间土质为粉质粘土，且地下水丰富，极易出现孔道塌方等，造成路面塌陷。

1.2 应对措施

（1）管道上浮应对措施

①根据现场地质条件，调整适宜的泥浆。②严格控制定向钻扩孔孔径。

③在扩孔施工完成后，尽可能及时进行管道拖拉施工。④拖拉时严格控制拖拉速度。⑤焊接管道时预留足够长度，使管尾露出地面，且不封口。在拖拉施工过程中，自管尾向管道内注入清水，增加管道自重，避免管道上浮。

（2）路面沉降应对措施

PE管道拉通后，为避免路面塌陷，应及时采用孔内注浆加固法施工。压密注浆分单液注浆和双液注浆，根据土质情况及需达到的效果进行浆液选定。本次注浆选定如下：

A液：水/水泥=0.75～1.5：1

B液：水玻璃：35～40Be′

外加剂：缓凝剂/水泥：2～3%；

单液注浆采用A液，双液注浆采用A液和B液的混合浆液，双液浆的配合比为A液：B液=3：1。

施工工艺技术

2.1 施工准备

（1）管材准备

进场的HDPE管材的公称压力、强度及环刚度必须满足设计要求，管材进场后将管材供应厂家的资质和管材的出厂合格证及厂家检测报告向项目监理部报审，经项目监理部审批同意后才能用于本工程。

管材的外观颜色应一致，内壁光滑平整无毛刺、无划伤等缺陷。管材外壁应有统一的标识（生产企业、产品名称、公称直径、环刚度及生产日期等）。

（2）轨迹设计

1）平面轨迹

严格依据设计图纸，现场测量放样出设计污水管道平面位置及相应检查井位。

2）立面轨迹

钻进前根据设计图纸要求的管道内底标高和相对应的原地面标高先计算出钻杆应达到的深度来为定向钻孔轨迹提供依据。

定向钻孔轨迹线段由斜线段、曲线段、水平直线段（与管道排水坡度一致）等组成。

入土造斜段与管道直线段之间及管道直线段与出土造斜段之间，由曲线段连接，该曲线段必须符合以下要求：

①曲率半径大于钻杆最小允许曲率半径；

②曲率半径大于管材最小允许曲率半径；

造斜段水平距离为30m，根据现场实际情况选取适当入土点位置，入土角度不超过15度。出土点作为管道拖拉时的进口位置，出土角应小于入土角使管道更加平顺入孔，减少拖拉阻力。

（3）施工测量

1）平面控制放线

平面控制及放线，依据现有边线，通过勘测方提供的控制点引测本工程的定位点，为保证施工各阶段控制点网，坐标及高程的准确，首先对施工现场内各控制桩加以保护。并把各控制点引测至现场外加以保护，以便竖向引测放线。同时要做闭合校核。

施工前通过全站仪沿地面上拉管的中心线每3米设置一桩（有障碍物的除外），并沿拉管的中心线撒好白灰线且测出桩高程，算好桩高程与设计拉管流水面的关系。

2）高程控制

高程控制根据勘测方提供的水准点引测施工现场的高程控制点。根据本工程的实际情况，在现场选择固定的地方做临时水准点，并做好保护。高程控制采用两次仪器高程前后视等距测法，保持精度。为保证设计方向、位置的正确性，控制线的传递用经纬仪进行引测，保证平面位置的准确。

标高控制测量时，以现场控制桩位标高引测水准为准，导向测量为主指导钻孔时的标高。

（3）钻液的配置

钻液的好与坏对于拉管施工的成败起到了极关键的作用。钻液具有冷却钻头、润滑钻具，更重要的是可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外，既为回拖管线提供足够的环形空间，又可减少回拖管线的重量和阻力。残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。本工程按以往施工经验和对类似地区地质情况的了解，配置钻进液。钻液由水、膨润土和聚合物组成。水是钻液的主要成份，膨润土和聚合物通常称为钻液添加剂。钻液的品质越好与钻屑混合越适当，所制造的泥浆的流动性和悬浮性越好，回扩成孔的效果越理想，成功的概率越大。为改善泥浆性能，有时要加入适量化学处理剂。烧碱（或纯碱）可增粘、增静切力、调节PH值，投入烧碱量一般为膨润土量的2%。

根据以上理论，本工程的钻液配合比初步确定为：膨润土20%，转液宝1%，水75%，2%膨润土重量的烧碱。

2.2 工艺流程

2.2.1 工艺简介

利用用比钻杆外径略大的箭咀式小钻头打导向孔，钻杆从地面钻入，地面仪器接受由地下钻头内传送器发出的消息，控制钻头的方向和深度，钻成准确的定位导向孔。再利用导向孔，反向回扩，回扩时只将设计孔径内的原状土搅碎。最后利用清孔设备清出孔道内泥土，形成安管的通道。在钻进先导孔和扩孔时注水润滑钻具，扩孔搅碎孔内原状土时，要

将孔内土搅拌形成塑性泥浆，在清孔时借助于机具的挤压，在孔壁上形成光滑的一层护壁泥皮，用以平衡孔道内的固岩压力，最终造成稳定光滑的安管通道。孔道成型后利用拉力机将管节拖拽入孔道内，完成安装工作。

2.2.2 工艺流程

定向钻施工工艺流程详见图.2.2。

图2.2.2 定向钻施工工艺流程

2.3 施工方法

2.3.1 导向坑、泄压坑开挖及支护

开坑前要认真调查了解地上地下障碍物，以便开坑时采取保护措施。工作坑、接收坑及检查井采用6-9m长拉森钢板桩支护。

工作坑、接收坑开挖深度，依据管道高程、所用扩孔钻机尺寸、以及砼垫层的厚度计算确定，施工时用水准仪测量控制。泄压坑设置在设计检查井位置，深度由所选的检查井深度决定。

工作坑、接收坑及检查井开挖尺寸为3.5ｍ宽×5ｍ长，深度按图纸

设计高程施工。为保证工作坑内干燥和扩孔施工,在工作坑、接收坑、泄压坑一侧设积泥坑，泥浆泵随时将多余泥浆抽出坑外，密闭式渣土车外运。

2.3.2 设备就位

钻孔机安装在工作坑旁边，管道轴线可根据设计图纸及现场条件进行桩位放线确定，钻杆中心与管道轴线应一致。确定拉管机方位后，应固定好钻孔机。此时根据现场测得的井位深度以及钻孔机位置，确定钻杆造斜度，入土角应不超过15度。

钻机安装好后，应试钻运转并检测运转后的机座轴线及坡度是否有变化，借以检查钻机安装的稳固性和固定可靠程度。钻机的安装质量和稳固性的好坏是成孔质量好坏的关键，因此必须认真细致的反复进行，直至符合要求后方可进入下道工序。

将泥浆系统与钻机相连，水电系统接入,施工前对管线穿越范围及周边的建筑物进行详细的调查，防止地下障碍对工程实施造成影响；下锚前应在浅层地下管线前面开探槽，以免对地下管线造成破坏。

2.3.3 导向钻进

导向孔钻进时钻具头部只安装略大于钻杆外径尺寸4cm的矛式钻头，对正既定孔位，检测对中误差达到规范要求，即可开动钻机钻进导向孔。钻进时要持力均匀，匀速前进。并应根据给进阻力的大小，判定地层内