1、水平定向钻施工工艺介绍 水平定向钻施工工艺第三章第四章 水平定向钻安全操作规程 水平定向钻概述第一章 水平定向钻施工原理及施工特点第二章Contents Page目录页勇于跨越追求卓越第一章 水平定向钻概述 1 1、水平定向钻水平定向钻技术介绍技术介绍（1）随着现代文明意识和环保意识的逐渐加强,开挖路面进行各类地下管线施工导致的社会问题,交通问题和环境污染问题已越来越受关注,这里介绍的就是用来进行非开挖施工的水平定向钻穿越施工技术。（2）水平定向钻技术最早出现在70年代，是传统的公路打孔和油田定向钻井技术相结合的一种地下穿越施工技术，以其施工工艺先进、施工工期短、环境影响小、不影响交通、综合技
2、术成本低、质量有保证而被很广泛的应用。多用于河流和水道的穿越、大型油气管网建设、城市燃气、供水、供电等工程，同时还广泛应用于高速公路、铁路、机场、海岸、岛屿以及密布建筑物、管道密集区穿越施工。（3）水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施管道的一种施工机械（如右图所示）。第一章 水平定向钻概述 2 2、水平定向水平定向钻机系统介绍钻机系统介绍 各种规格的水平定向钻机都是由钻机系统、动力系统、控向系统、泥浆系统、钻具及附助机具组成，它们的结构及功能介绍如下：（1）钻机系统：是穿越设备钻进作业及回拖作业的主体，它由钻机主机、转盘等组成，钻机主机放置在钻机架上，用以完成钻进作业和回
3、拖作业。转盘装在钻机主机前端，连接钻杆，并通过改变转盘转向和输出转速及扭矩大小，达到不同作业状态的要求。（2）动力系统：由发电机和液压动力系统组成动力源是为钻机系统提供高压液压油作为钻机的动力，发电机为配套的电气设备及施工现场照明提供电力。第一章 水平定向钻概述（3）控向系统：控向系统是通过监测和控制钻头在地下的具体位置和其它参数，引导钻头正确钻进的方向性工具，由于有该系统的控制，钻头才能按设计曲线钻进，现经常采用的有手提无线式和有线式两种形式的控向系统。（4）泥浆系统：泥浆系统由泥浆混合搅拌罐和泥浆泵及泥浆管路组成，为钻机系统提供适合钻进工况的泥浆。（5）钻具及辅助机具：是钻机钻进中钻孔和扩
4、孔时所使用的各种机具。钻具主要有适合各种地质的钻杆、钻头、扩孔器、切割刀等机具。辅助机具包括卡环、旋转活接头和各种管径的拖拉头。第二章 水平定向钻施工原理及施工特点1 1、水平定向钻机施工原理水平定向钻机施工原理水平定向钻基本工作原理：在水平定向钻机的钻杆前加装一个传感元件，通过对传感元件的地面跟踪，准确控制导向钻头的走向和深度。按设计的钻孔轨迹施工一个导向孔，待导向钻头按预定位置出土后，卸掉导向钻头，换上扩孔钻头，对导向孔进行分级扩孔，并针对不同的地质条件配置不同的泥浆，对孔道进行泥浆护壁，以形成待敷设管道口径的1.2-1.5倍泥浆孔，最后进行管道回拖的一种先进非开挖施工工艺。2 2、水平定
5、向钻施工的特点、水平定向钻施工的特点定向钻穿越施工具有不阻碍交通、不破坏绿地、植被、不影响穿越施工作业范围内正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通，环境，周边建筑物基础的破坏和不良影响。现代化的穿越设备的穿越精度高，易于调整敷设方向和埋深，管线弧形敷设距离长，完全可以满足设计要求埋深，并且可以使管线绕过地下的障碍物。城市管网埋深一般达到三米以下，所以采用水平定向钻机穿越，对周围环境没有影响，不破坏地貌和环境，适应环保的各项要求。采用水平定向钻机穿越施工时，施工不受季节限制，具有施工周期短人员少、成功率高施工安全可靠等特点。与其它施工方法比较，水平定向钻进出场地速度快，施
6、工场地可以灵活调整，尤其在城市施工时可以充分显示出其优越性，并且施工占地少，工程造价低，施工速度快。第三章 水平定向钻施工工艺1 1、水平定向钻施工工艺流程图（如最右侧图所示）、水平定向钻施工工艺流程图（如最右侧图所示）2 2、施工准备、施工准备进场前，约请设计人员进行设计交底，并现场交桩。施工队根据设计资料和设计人员所交的控制桩等进行复测，并设置可供控制和复查的标志桩、入钻点桩、出钻点桩和穿越中心线桩。设置的各种桩标识明显记号予以保护，避免被人为破坏。施工前，对施工范围的地下管线进行勘察物探，确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物，如管线、电线杆、树木及附近房屋等的准确位置。选取合适的入钻
7、点和出钻点：根据设计要求，入钻点宜设在行人车辆稀少且有足够空间摆放设备处，出钻点则宜设置在能够摆放管材、方便拖管的另一端。现场施工负责人向进入施工范围内所有人员详细交代本次施工作业内容、进度要求、特殊项目施工要求、作业标准、安全注意事项、危险点及控制措施、危害环境的相应预防控制措施、人员分工并签署(班组级）安全技术交底。对进场的水平定向钻机、施工机械及工器具、仪器仪表，材料等进行检查验收。第三章 水平定向钻施工工艺3 3、入钻沟、下管沟开挖入钻沟、下管沟开挖开挖应严格按挖沟断面分级开挖，沟体开挖应连续进行，挖出土方应及时外运，不得随意堆放。入钻沟、下管沟的开挖深度为1米左右。4 4、导向孔施工
8、导向孔施工导向孔施工应按事先设计好的钻孔轨迹进行导向施工，并做好导向孔施工的记录。导向孔施工时，通过地面上的手持式导向仪，随时测量出孔底钻头深度和角度等参数，掌握孔内情况，随时进行控制和调整。每钻完一根钻杆要测量一次钻头的实际位置，以保证导向孔符合设计要求。在导向孔钻进过程中，要认真观察井眼泥浆返出情况，将分离物与地质勘探报告相比较，确定是否进行泥浆性能调整，并做好记录，以便准确判断钻进过程中的地质情况，来决策钻进运行，确保钻导向孔一次成功。导向员严格按图纸设计要求进行控向，导向孔是以后各级预扩孔和回拖管道的基础。第三章 水平定向钻施工工艺5 5、泥浆配制泥浆配制水源：配制泥浆用水应尽量保持低
9、含砂量，可将水泵放置在水位相对较深的位置，同时备足相应的水龙带。为预防砂石抽入搅拌水罐内，现场设一水罐，搅拌罐内的用水必须经水罐调整为弱碱性（PH值大约为8）后方可使用。加料：现场禁止采用割袋方式加料，宜在加料斗设钢丝网，严格控制编织袋线、塑料布、尼龙绳等进入泥浆马达。过滤：泥浆进入高压泥浆泵前设置过滤器和过滤网，每班清洗过滤器、过滤网至少一次，并做好交接班记录。场地：因此地施工现场条件所限，所以在施工期间，应严格控制水源进水量，不得使泥浆、泥水溢出污染路面。且利用泥浆车将废泥浆和钻渣及时运至有关部门指定地点进行处理。按照地质构造的不同详细制定出合理的泥浆配比方案，在不同的地质情况下选用不同的
10、泥浆配方，加适量大分子聚合物及处理剂，增加泥浆的粘度、降低泥浆的失水，使其性能控制在密度1.02gml1.10gml左右、粘度45s55s、失水10mL，以利于更好的保护孔壁，提高泥浆在孔洞中的悬浮携带能力。为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，增加泥浆储存罐和泥浆快速水化装置。在造斜段使用的泥浆中添加适量的润滑剂，降低孔壁的摩擦系数，防止钻具粘卡。第三章 水平定向钻施工工艺5 5、管材焊接管材焊接HDPE管材焊接采用热熔对接的焊接方法，管道接口质量的好坏直接影响到拉管施工的成功进行，因此要严格按照以下操作步骤执行。对口：将塑料管放入夹具内夹牢，用刷子和棉布将管口的氧化层、油污、灰尘清
11、除干净。将两管端的接口对正，对口间隙不得超过0.5mm，用卡尺检查两对口的端面是否平行，同时调整好对口的两连接管间的同心度。对口达到要求后，将夹具夹紧。加热接口：将热平板模加热两个管口，将加热温度及加热压力调至需要位置。HDPE管材的对接焊的最佳焊接温度为200至240，一般确定为21010。经过加热后的两个管口融化，当加热至熔融状态完成吸热过程。冷却接口：接口吸热完成后，在卡具上应稳住对口，让其自然冷却。冷却后，打开夹具，卸除卡具，对熔接接口进行检查，对口热熔高度、宽度成形应均匀、美观。合格的接缝应有两翻边，焊道翻卷的管外圆周上，两翻边的形状大小均匀一致，无气孔、鼓泡和裂纹，两翻边之间的缝隙
12、根部不低于管子的表面。第三章 水平定向钻施工工艺6 6、扩孔、清孔扩孔、清孔在导向孔施工完成后，进行扩孔施工。扩孔的直径一般为所要敷设管道的外包络直径的1.21.5倍。当扩孔的直径较大时，需要用不同直径的扩孔钻头从小到大逐级将导向孔扩大至设计终孔直径（例如，设计扩孔终孔直径为用500mm时，那么在扩孔施工时就要分别用直径200mm、380mm、650mm的扩孔钻头进行分级扩孔）。扩孔时，不停地在扩孔钻头后方接上钻杆，使整个钻孔内始终都有钻杆。当某一级扩孔钻头回扩到入钻沟后，将扩孔钻头拆卸后，在出钻沟一端再接上下一级扩孔钻头，进行回扩，依此反复直到设计孔径。在扩孔的同时要不断向孔内注入化学泥浆，
13、以便排出扩孔时所切削下来的泥土、钻屑、防止孔壁坍塌以及减小回拖阻力。在扩孔完成后，用孔清洁器清洁孔两次。在清理孔时要注意泥浆的比重，以确保泥浆的质量。机械操作人员应注意仪表的变化，以判断孔内的情况。并记录，技术人员根据记录的数据，分析清除孔的影响，并决定是否可以铺设管道。第三章 水平定向钻施工工艺7 7、回拉放管回拉放管回拖前（回拖管入洞前）的准备：钻具连接可靠、有效；泥浆喷嘴及回拖旋转接头工作正常；回拖管在管道发射管墩均匀放置，且无管道贴地，保护管线外防腐层；入洞发送沟开挖顺滑，能保证钢管弹敷进洞，避免硬性回拖；扩孔器旋转和回拖速度应均匀；回拖速度2.5m/min；保持泥浆回流。管道回拖时，
14、管段与钻具连接应符合下列要求：a.检查扩孔器内各通道及各泥浆喷嘴是否畅通，确认合格后才能连接；b.扩孔器直径比穿越管道直径大，目的是减小拖拉力，保护防腐层；全部连接完后应送泥浆冲洗，检查各泥浆喷嘴是否正常，合格后进行回拖施工。c.管道回拖施工应连续进行,除发生不可抗拒的原因外，严禁在施工中无故停拖。在回拖时进行连续作业，避免因停工造成阻力增大。d.回拖过程中，要认真观察浆泥运行情况，动用泥浆制浆系统、泥浆循环处理系统和利用泥浆回收坑和泥浆处理坑尽力分离、除砂泥浆、回收泥浆残物，尽量减少环境污染。e.管道回拖出土，人工配合卸下麻花钻杆、扩孔器、回拖万向节和“U”型环等机具，割掉回拖头，用事先准备
15、好的盲板将回拖管管口焊接封堵。第三章 水平定向钻施工工艺8 8、设备撤场、设备撤场 所有作业完成后，系统拆除连接，设备撤场。按照钻机、泥浆系统、动力系统、机具钢板排等顺序依次撤离施工现场。9 9、现场清理、现场清理 施工完成后，及时清除地上的杂物，人工回填开挖的入钻沟和下管沟等，分层压实，待后续施工把地面恢复原貌。1010、质量验评质量验评 建设单位或监理机构对施工质量进行监督和检查，按照相关验收规范要求进行验收和质量评定。第四章 水平定向钻安全操作规程1、操作人员应经过专门的培训，熟悉并掌握所操作水平定向钻机及配套设备的性能、构造、使用和维护保养的方法，培训合格后方可操作。2、在施工过程中，
16、操作人员应穿绝缘鞋，配戴安全帽、绝缘手套等安全用品。定位探测操作人员应穿警戒服。3、水平定向钻机周围应架设隔离围栏。水平定向钻机在使用过程中，当遇到紧急情况时，应按照操作规程的有关规定进行紧急处理。4、对穿越道路、公路的工程，在施工之前应和相关主管部门取得联系，在施工时应考虑车辆的来往情况，并设立警示标志。5、施工前，按使用说明书的规定检查液压系统，液压胶管不应有破损。检查电气线路的各线端是否有松动，电器元件是否有损坏。检查各种登记表显示是否正常。检查急停开关工作是否正常。检查分动器转动是否正常。6、钻杆旋转时，任何人员不应接触钻杆。钻进过程中推进或旋转压力突变时，应立即停机分析和查明原因。遇探棒无信号、信号不变、信号突变、水和气不通畅等情况时，应立即停机分析和查明原因。7、需要摆钻进时，应小角度对称摆动。摆推进过程中钻杆有松动现象时，应下转数圈后再继续摆动推进。钻头接近放管坑时，应缓慢推进，并逐渐减少水、气的排量。8、回拖扩孔过程中遇异常情况，如卡钻、水气路堵塞、旋转和回拖压力突变、地面和构筑物出现变化时，立即停机检查分析，必要时开挖检查。9、扩孔和铺管过程中，主机操作人员在没有得到操作指令时，不能操作水平定向钻机。10、完成导向孔的钻进后，要及时清洗钻头和探棒，并将探棒内电池取出保存。
