定向钻施工工法2

定向钻施工工法

1. 概念

“水平定向钻”是指使用水平定向钻机，及其配套的定位导向系统、钻进回扩系统等，在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下功能设施(管道、电缆等)的一种施工方法。

1.1水平定向钻机

水平定向钻机（如图所示）是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下功能设施(管道、电缆等)的一种施工机械，它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土、卵石等地况。水平定向钻进技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工新技术，它具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点。

1.2 水平定向钻工艺简介

使用水平定向钻机，利用导向系统仪器，在导向手的指挥下，将钻杆按照预先设计的导向曲线钻进至地面以下，并在地下形成一个具有特定曲率半径的上抛物线，钻杆就在这条抛物线的一端入土，另一端出土。然后再利用固定在钻杆上的回扩器，从钻杆的出土端开始将钻孔按要求扩大。在钻孔被扩大至相应直径后，通过带回扩器的钻杆

将需要铺设的管材，从钻杆出土点回拖至入土点，最后完成水平定向钻工艺流程，达到不开挖地面铺设管道的效果。

2．定向钻施工工艺流程图和施工组织流程图

定向钻施工组织流程图

2.1定向钻工程受理

对于总公司系统内部的定向钻工程，一般由设计出具《设计变更工作联系函》、工程管理中心出具《派工单》或由公司工程技术部下发《工作移交单》的形式，由工程技术部下发到特种设备作业中心。

2.2施工现场勘察、定位

2.2.1现场勘察

在接到定向钻施工通知（或计划）后，应立即组织技术人员勘查现场，对穿越线路的土质和地下障碍物进行勘察。在勘查中，首先应通过约集相关部门对穿越线路的管线、电线、电缆、光缆和暗渠等障碍物的位置和埋深进行指认，导向手应负责做好详细记录，并画示意图。

在地勘中，一些关键的穿越段，如入土点、出土点，以及重要光缆、电缆和管道与穿越路线的交汇区域等，必要时要开挖探坑，以确认障碍物的实际位置和埋深。并且在制定穿越曲线时，若无特殊情况，其与障碍物的距离要大于最大回扩半径的2倍。

※在定向钻施工中，“地勘”尤为重要，一个地段是否适合做定向钻、定向钻施工是否能够顺利进行，关键在“地勘”是否准确、详细。在重要性等级上可列为A级。

2.2.2作业场地协调

在地勘完成并确定可以实施定向钻作业后，应组织技术人员确定现场是否具备定向钻施工作业的空间。若需与周边单位协调，则应会同甲方、设计单位等相关人员协调作业场地及水、电供给问题。

其中，作业场地包括水平定向钻机（包括泥浆系统）的落机位置、施工人员的作业空间场地、管材预制和回拖场地、水源运送车的行驶路线空间（如有运水需要）等。

※在定向施工中，作业场地的预先协调非常重要，若此项问题在施工前未能一一落实，很可能会影响到整个施工作业。在重

要性等级上可列为B级。

2.2.3 钻机落位定位

在地勘和施工现场协调完成后，要根据现场情况草绘穿越曲线图，该草图为根据不求精确，不作为导向钻进作业的依据，只要能够计算出钻机落位的极限点位和适宜范围即可。

穿越曲线草图绘制完毕后，以此计算出钻机较合理的落机范围，同时根据水平定向钻机自身尺寸参数和现场穿越段两端的实际情况，选择对施工作业方便，且对预制、回拖管材方便的钻机落位处。

2.3设计、绘制钻进曲线图

2.3.1 确定钻杆钻进起始位置

钻机落位处选定后，下地桩锚、调整固定钻机，之后钻机虎钳的位置确定，即钻杆钻进的起始位置确定。

2.3.2 确定出土点

应根据附近地下障碍物的位置、出土连接管线的位置，根据导向钻进曲线草图可确定出土点的位置。

2.3.3 绘制导向钻进曲线图（工艺图）

根据钻杆钻进起始位置、钻杆出土点位置和地下障碍物的位置，结合需回拖管材的曲率半径，绘制最合理的钻进曲线图。该曲线图将作为导向钻进的指导方案。

设计、绘制钻进曲线图的原则是：

（1）线路最安全，且回拖阻力最小。

（2）统一垂直方向的基准零，考虑导向仪的显示深度与实际深度的关系。

（3）考虑虎钳与基准零的高度差，一定要计算在内。

（4）设计出土点的抬头深度时，要与现场的实际数据相结合

※“设计、绘制钻进曲线图”是进行定向钻施工作业的工艺依据，是决定作业成功与否的关键，其重要性等级为A+级。

2.4设备进场及相关准备工作

为最大限度提高工作效率，该部分组织工作是与“2.3设计、绘制钻进曲线图”同时进行的。

2.4.1设备进场

首先要对施工作业场地进行必要的平整，然后将水平定向钻机、泥浆系统、钻具等运送至场地。其运输进场的原则是：首先将钻机摆放到设计的落位点，然后将装卸钻杆的作业带预留好，最后遵循作业方便、看护现场材料方便的原则，将其余物品、材料按要求运送至现场。在钻机落位上，保证钻机基本落位在一个平面上，并且根据之前针对钻机落位的设计，将钻机调整到恰当位置，然后打地桩锚固定钻机。

2.4.2 开挖工作坑

在钻机落位完成后，根据虎钳位置和钻杆倾角范围，可计算出入土点工作坑开挖的位置，工作坑的大小由回拖管材的管径、钻进线路的土质决定，如果场地允许，其尺寸一般应在2×1.5

×1.5m以上，其作用主要是回收泥浆；出土点的工作坑一般由管材回拖引坑和操作坑组成，其中引坑的起点在定向钻的出土点，其按照导向曲线的轨迹向下逐渐下降，直至到达管材的埋深深度停止，其宽度要比回拖管材的直径宽2倍，其作用主要是；使回拖管材在被回拖时有较好的过渡；而操作坑则在回拖引坑的最下端，其尺寸应不小于入土点的工作坑。工作坑的作用有：作为泥浆回流收集池和作为安装回扩器的操作坑。

2.4.3 其他辅助准备工作

该项工作包括施工水源的准备、泥浆的配置，以及施工用电的准备和饮用水源的贮备。达到的效果是能共满足施工队伍的正常施工和生活需要。

2.5导向钻进及现场管理

在定向钻的其他前期准备工作完成后，即可实施导向钻进。该环节由导向手根据导向曲线图，指挥钻机手等其他工作人员进行导向钻进。其间，在原则上必须严格按照预先设计的导向曲线图，控制钻杆的钻进深度和角度。此外，导向手还应根据实际情况，以规避风险、减小后续施工难度为原则，适时对导向曲线进行调整。

同时，导向钻进时需现场其他人员的良好配合，现场管理员、导向手和钻机手应及时沟通、良好协作，发现问题及时解决。要充分利用对讲机，使钻进曲线、钻机的扭矩和推力、泥浆系统的压力等得到同时监控，避免误损地下管线、损伤钻机和钻具，保