定向钻施工工法.doc

非开挖施工——定向钻施工工法xxx公司作者：一、前言非开挖埋管技术，作为今后一种新的施工方法，逐步替代破路开挖埋管的传统工艺，将会彻底地解决我国广大地区，特别是内陆中西部地区在砂砾和岩层中敷设管路技术难题，为天然气输送和给排水工程穿山越河提供便利按施工原理不同，非开挖埋管技术可分为定向钻施工法，顶管施工法和盾构施工法三种定向钻施工与另外两种埋管技术相比，具有自由调节方向，遇障碍报警，绕向避开障碍的特别功能本工法将主要介绍定向钻在天然气管道施工中的应用二、适用范围定向钻施工宜用来铺设小直径管线，即铺设直径小于500mm的各类管线（钢管、混凝土管、塑料管等）三、工作原理按预先设定的地下铺管轨迹钻一个小口径先导孔，随后在先导孔出口端的钻杆头部安装扩孔器回拉扩孔，当扩孔至尺寸要求后，在扩孔器的后端连接旋转接头、拉管头和管线，回拉铺设地下管线4.1 四、工艺流程及操作方法工艺流程：2124.2 操作方法4.2.1 测量放线施工前与建设单位进行交桩，对所交桩点进行复测，办理交接手续，并对基准点进行保护根据基准点和图纸进行现场测量放线，确定管线的具体位置及作业带范围同时根据现场的实际情况确定施工机具进场路线。

4.2.2 工作坑开挖根据图纸要求的管道埋设深度，开挖一个4米长的工作坑，宽度以管子两侧各500mm为宜自沟底至地面修一个长20米的坡道，保证管子能依靠重力及自身的柔韧性弯曲地进入工作坑同时在管道出土侧开挖接应坑a. 为保证管基质量，不得超挖，机械开挖至设计深度200mm以上，人工清至设计标高b. 沟槽开挖质量应符合下列规定：不扰动天然地基或地基处理符合设计的规定，地基承载力应符合设计要求槽底咼程允许偏差：±20mm管材运输及布管吊装已做好防腐的管子时，使用专用的吊装带，防止损坏防腐层尽量使管材一次性到位，减少二次倒运布管时，使其首尾衔接，相邻两管呈齿形错开管道安装前，应核对管材规格、型号、质量必须清除管腔内的污垢和杂物4.2.3 管道组对A、管道对口前必须检查管子是否畅通，应打坡口，如用乙炔切割必须用手动砂轮打磨平整，不得有裂纹，端面与管口中心线垂直，偏差不得超过1.5mm对口前必须将管端大于20mm内的油污、铁锈、熔渣等清除干净，不得有裂纹、夹层等缺陷B、为防止焊接出现裂纹及减少内应力，管道不得采用强行组对所有接头部位均采用外对口器进行组对C、管道对口尺寸应符合如下规定：a、端部10mm范围内余高打磨掉，并平缓过渡，每个接头打磨长度约15-20mm。

b、两管口螺旋焊缝或直缝间距错开大于100mmc、管道坡口角度应为55°-65°，钝边1.2-2mm，错边小于1.6mm4.2.4 管道焊接4.2.5.1 焊接要求A、所有施焊的焊工，必须是考试合格的焊工，焊工必须持证上岗，无证不能操作；B、焊接及焊接检验设备，性能必须良好，满足焊接要求；C、施焊环境必须满足焊接要求；D、每批焊条必须有材质证明和合格证，施工前应按焊接工艺进行烘干，烘干后的焊条，要妥善保管，不能再受潮；母材也必须有材质证明和合格证；E、焊工在施焊过程中必须严格执行焊接工艺，不得擅自更改焊接工艺参数;焊接方法：A、施焊时严禁在坡口以外管材表面上引弧B、根焊道焊完后，应尽快进行热焊道焊接，根焊道与热焊道间隔时间不宜超过5minC、全位置下向焊，层间必须仔细清除熔渣和飞溅物，外观合格后方可进行下一层焊道D、每相邻两层焊道更换焊条时，接头不得重叠，应错开20-30mmE、每根焊条焊接引弧后应一次焊完，每层焊道应连续焊完，中间不应中断,要保证层间温度不低于预热温度焊接工艺及参数：管道焊接采用手工电弧焊技术，其焊接工艺及参数如下：母材材质：符合GB/T9711.1-1997《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第一部分A级钢管》焊条型号：E6010，打底（固定口焊接，焊接应力大，管子与管件焊接因对口尺寸不易保证，故应选用低氢焊条，焊条型号：AWSE7048）焊条应无破损,药皮无裂纹、脱落、锈蚀、弯折、油污等。

干燥度应满足工艺规程的要求E6010，盖面焊条直径及使用部位：①3.2mm打底，①4.0mm热焊、盖面焊条烘干：当焊条需要烘干时；E6010烘干温度为70-80°C,恒温时间为0.5小时E7048的焊干温度为350-400C，烘干时间为1-2小时经烘干E7048焊条应存入温度为100-150C的恒温箱内，随用随取焊条保存：施焊前放置在保温性能良好的保温筒内随用随取但存放时间不宜超过4小时，当天未用完有的焊条收回，重新烘干后再使用，但重新烘干次数不得超过两次电焊机：硅整流焊机ZX-400B型坡口：采用V型坡口，见下图，坡口两侧10-15mm范围内除锈，开坡口采用氧-乙炔火焰角向磨光机打磨平整点焊：点焊焊条和正式施焊时相同.点焊点数：定位焊不少于2点，厚度：2/36左右焊接工艺参数坡口形式焊接层数焊条直径电流极性电流（A）电压（V）焊接速度运条方法1（打底）①3.2mmDC(+)70〜13021-3010-30cm/min直拉2（热焊）①4.0mmDC(+)130〜15024-3410-30cm/min直拉或摆动3层及以后（盖面）①4.0mmDC(+)130〜12025-357-35cm/min直拉或摆动4.2.5 焊接检验管道焊接完后，进行外观检验及100%射线探伤检验，检验合格后，对焊口部位进行防腐，防腐检测合格后，便可进行定向钻施工。

4.2.6 定向钻施工水平定向钻进铺管的施工顺序为：定向钻选型、地质勘探、规划和设计钻孔轨迹、配制钻液、钻先导孔、回拉扩孔、回拉铺管定向钻机选型（1）根据经验公式计算拖力：Fs=（F-G）L/（1）f2)nD2pgF=m2.Ff=4G=nD6pg(3)s式中Fs——拖力，NF――单位长度管道悬浮在泥浆中的浮力，N/mfG——单位长度管道的重量，N/mL管道长度，m/――管道与孔壁之间的摩擦因数，取1.0D管道外径，mPm——泥浆密度，取1.03X103kg/m3；g重力加速度，9.8m/s25――管道的壁厚，mPs钢管钢材的密度，7.85X103kg/m3根据计算出的拖力选用定向钻机，钻机的回拖力安全系数取2注意：对于长距离大管径和复杂地段的穿越，要根据实际情况对钻具与脱钩及脱钩与管道的连接进行必要的拉力和扭力试验，确保回拖时不发生断裂脱离仅凭以往的施工经验不能满足处理复杂地形、地貌和地质条件下的穿越工程的要求地层勘探及地下管线探测查阅地勘报告，了解有关地层和地下水的情况，以便选择钻进方法和配制钻液地下管线探测主要是了解有关地下已有管线和其它埋设物的位置，为设计钻进轨迹提供依据钻孔轨迹设计根据有关资料，结合现场踏勘，选取导向孔轨迹设计参数为：①考虑钻杆和管材的弯曲半径，弯曲半径R以1500D为宜(D为穿越管段的外径)，最小不应小于300m。

②考虑其他地下管线的影响，取管道最深点h；③由L=[h(2R-h)]0.5；④一般入土角控制在9°〜12°，出土角控制在4°〜8°牵引工艺流程（1）开挖工作坑位应做到：①工程需要挖掘的两个工作坑包括入口工作坑、出口工作坑，均采用人工挖土方式；②工作坑是为了检测钻杆的钻进角度和旋转扭动等工作状态而设置，在钻机前面6〜1Om处挖掘；③人工挖泥过程注意不要损坏其他地下管线2）钻机锚固稳定导向钻机的主要部件为：轮式钻机、操作系统、动力站、液压系统、钻头、钻杆等，对照安装使用规范进行安装钻机运到现场必须先锚固稳定，钻机如果锚固不稳，将会发生功率损失或者功率作用在机器身上，造成机器和人的伤害钻机是依靠地锚和后支承与地基固定的，安放钻机前应先平整场地，根据预先设计的钻机倾斜角进行调整，依靠钻机动力将锚杆打入土中，使后支承和前底座锚与地层固结稳定3）钻导向孔钻导向孔的关键技术是钻机、钻具的选择和钻进过程的监测和控制要根据不同的地质条件以及工程的具体情况，选择合适的钻机、钻具和钻进方法来完成导向孔的钻进在松散的土质地层中施工，可选用普通钻机和可倾斜的钻头（一般为鸭嘴板式带射流喷嘴的组合钻头）在硬岩或含卵砾石的地层中施工，应选用带破岩功能的钻机和钻头。

钻机操作要领：①钻杆的上下接头要正，边缓慢给进动力边慢转上扣，不得得过紧；②不允许使用弯曲和有伤的钻杆；③钻进速度不宜过快，应根据地层条件合理调定给进力；④造斜顶进时，每次顶进尺寸宜控制在0.5m左右，曲线要缓；⑤钻杆内不得进赃物，以免堵塞钻头喷嘴；⑥当机油压力报警指示灯亮时，说明油压不正常，要进行检查；⑦当机油堵塞报警指示灯亮时，要更换机油滤芯⑧按规范开动钻机后，不允许马上全负荷钻进，必须先进行试运转，确定各部分运转正常后，方可开始钻进监视和控制：钻机随机配有一手提式地表导航仪，用以确定钻头在地下的位置，监测钻头是否偏离设计轨迹在造斜段，钻头每钻进10cm就测一次钻头的位置，在平铺段每钻进20cm就监测一次如果发现偏离轨道，可通过调整钻头斜面进行纠偏，但纠偏不能过急，应该在几根而不是一根钻杆内完成纠偏，同时也要注意不要纠偏过度4）回拉扩孔铺管a. 卸下装有钻板的无磁钻体后，装上预扩接杆器,预扩接杆器再接上回扩器,回扩器后接上回转器b. 在回拉扩孔铺管施工中的关键技术是根据不同的土层、地下水位以及最终成孔直径正确地选择回扩钻具和每次的进刀量，正确的选配钻液和确定钻液的流量c. 穿越淤泥黏土等松软地层时，选择桶式扩孔器较适宜，扩孔器通过旋转，将淤泥挤压到孔壁四周，起到很好的固孔作用；当地层较硬时，选择飞旋或刮刀式扩孔器成孔较好。

一般要求选择的最大扩孔器尺寸为铺设管径的1.2〜1.5倍,这样能够保持泥浆流动畅通，保证管线能安全、顺利的拖入孔中d. 将预制好的管子入土端焊接拉管封头，另一端焊接临时盲板在预制好的管子下面，每隔16米设置一个滚动支架，以减少管子与地面的摩擦，保护防腐层e. 扩孔完毕，将回扩器拆除，用钢链将管子拉至入口处与钻杆连接，待管子拉至出土端，拆除钻杆、拉管封头及盲板然后进行接点5）配制钻液钻液在施工中起着非常重要的作用钻液是指在钻进施工中用来与钻孔过程中切削下来的土（或沙石）屑混合，悬浮并将这些混合物排出钻孔的一种液体，钻液具有冷却钻头（冷却和保护其内部传感器）、润滑钻具的功能，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在不同的地质条件下，需要不同成份的钻液钻液由水、膨润土和聚合物组成为改善泥浆性能，有时要加入适量化学处理剂施工人员必须能够配制适合不同地层性能的钻液，特别是当施工中遇到不同地层时，能及时调整钻液的性能以适应工程要求4.2.7 施工要点：在长距离回拉扩孔铺管中，泥浆作用尤其重要，孔中缺少泥浆往往是工程失败的主要原因。

一般地层泥浆较易漏失，泥浆漏失后，孔中缺少泥浆，钻杆及管线与孔壁间的摩擦力增大，导致拉力增大要保持在整个钻进过程中有返浆，这对回拉扩孔施工的顺利进行尤其重要，而且在同一工程中如遇到地层条件是硬岩、泥灰岩和砾石交替变化，应及时调整钻液以产生不同的泥浆五、材料本工法采用的主要材料为①钢管，材质L245辅助材料为滚动支架、钻液、泥浆添加剂等六、机具设备拟投入的机械设备机械设备名称型号数量总功率（kw/hp）备注挖掘机M8016T11。