水平定向钻技术在市政工程中的应用

水平定向钻技术在市政工程中的应用

王树良

滨州市荣盛建筑装饰工程有限公司  256600

摘要：如今，我国经济发展十分迅速，在过去的管道建设中，施工技术水平随着社会需求的发展越来越体现出了它的局限性，水平定向钻技术也称非开挖技术，近年来被广泛应用于地下管道、交通主干道、湖泊河流等施工中，它的出现对工程建设的工作效率和扩展应用场景都有了极大的提升，与过去的施工技术相比，水平定向钻技术可在最大程度上减少施工现场对周围居民、环境以及交通的影响。

关键词：水平定向钻技术;市政工程;应用

引言

水平定向钻牵引施工是近年来在市政管道工程中常用的一种方法，根据预先勘探的地质情况，设计出具体钻进、牵引线路，开挖入土井和接收井，然后用装有钻头的钻杆进行逐级扩孔，孔径满足设计规定之后，再卸下钻头装上相应管线回拖，完成管线敷设作业。与传统明挖回填施工相比，水平定向钻牵引施工是一种不需要大范围开挖土方，不破坏周围环境，就能敷设地下管线。

1水平定向钻技术优势

1.1具有超强的适应性

水平定向钻机能满足于多种土质，不论是管道铺设，还是抽气、防渗作业，都能很好完成，除此之外，它还能加固公路与跑道的路基。

1.2技术应用中工程造价低

这一项技术在城市供水管道铺设中被广泛运用，这项技术的出现，有效减轻了管线与房屋拆除时对其造成的影响，它还能明显减少管线的使用，对社会与经济效益都有很好的保障。而且水平定向钻技术不比其他开挖技术，它不需要太大的施工单位，也不用太高的造价就能超额完成施工计划。

1.3防止地面被损害

水平定向钻技术在城市供水管道铺设施工时，并不用其他施工技术一般，必须要挖开地面才能施工，这项技术不需要损坏地面，也就说明不会影响地表，且能保证定向控制，水平定向钻技术的特点在于精准度高、施工速度快，被广泛运用于铁路、公路、河流以及有建筑物的工程，首先不用开挖，能保护地面不受影响，这种能减轻工作量，又能提升工程速度的技术，还能让管道的使用寿命加长。

2水平定向钻技术在市政工程中的应用

2.1安装钻机

施工方案制定完成后，第一步是钻机的安装工作，按照施工方案中规划好的位置，将钻机以及与钻机相关的设备利用吊车放到指定的位置，这个过程须保证钻机以及管道这两者之间的中心线要重合，否则钻机在工作过程中偏差会很大。另外，应保证钻机的轨道和管道穿越的入口处之间的夹角和设计方案中的入土角一致。工程中钻机运行轨道以及入土角的设计主要根据实际工程中地形、地质以及管道直径来综合考量，最终确定入土角为－9°，出土角为+6°，穿越管段的曲率半径不小于800D。在钻机的位置以及高度都确定好后，还需要对钻机进行锚固，在这之前，需要先对钻机锚固的区域进行地下探测，防止锚固不牢的状况发生，锚固不牢会导致钻机在工作时走向发生偏移，不能按照施工方案规划的路线进行，拖慢工程的进度。同时锚固不牢对钻机的回拉也有影响，会出现钻杆拉不回的情况，进而对钻机造成永久性伤害。工程回拖力较大，锚固的方式将采用地锚箱和锚桩联合固定的形式。其中地锚箱尺寸为:4000mm×2000mm×1500mm，在地锚箱安装之前会打入8根直径219mm、长度6m的钢管作为锚桩，同时把钢管和地锚箱连在一起形成整体，以确保钻机锚固牢固。

2.2泥浆配制

根据地质情况及穿越断面图分析，本次穿越路径经过的地层有填土、粉质粘土、黏土以及淤泥质黏土。所以泥浆配比至关重要，合理比重的泥浆配比可以使泥浆快速形成致密的泥皮，我们需要利用强韧的泥皮和泥浆的压强，用来平衡各种地层中的填土、粉质粘土、黏土以及淤泥质黏土引起塌陷的地层压力。根据穿越地层的特点，要求配制泥浆具备抗压、护壁以及良好的润滑效果，因此在泥浆配制时要严格按照制定的配浆方案进行。

2.3扩孔的施工

在导向孔施工完成后，进行管道安装，但为最大程度上确保管道可顺利安装，需要进行扩孔工作，通常扩孔直径要比导向孔直径大1．5倍，同时扩孔还应根据实际导向孔的大小、施工区域的地质特征以及铺设管道的直径大小来进行多次扩孔，为保证施工的质量，扩孔器应根据地质来进行选择，从而符合施工方案。该工程穿越最终成孔直径应选取1000mm×1.2mm=1200mm，通过对现场地质分析综合考量来看，最终扩孔要达到Φ1300mm。当钻头到达指定出土位置后，将钻具拆掉安装上扩孔器，并在孔洞内喷上泥浆，随后进行扩孔施工。

2.4钻导向孔

根据不同地质条件和工程要求，因地制宜地选择适合工程施工的钻机、钻具以及钻进方式，完成导向孔施工，注意监测和控制钻头的钻进。钻孔主要靠钻机产生的推力、旋转扭矩以及钻液的冲击、压力来完成施工。在牵引距离较长时，由于管道和钻杆较重，施工时与土层间摩擦阻力较大，对钻机的回拖力及扭矩要求比较大。为了保证工程进度和钻孔的质量，在钻进时尽可能一次完成，不要分段钻进。钻机一次性运行时间较长，对钻机的性能也有较高要求。导向孔施工钻具具有钻孔、变向、通磁和输送钻液的功能。

2.5管线穿越施工

(1)钻导向孔一个工程的穿越精度和成功与否，控向参数至关重要，也直接关系到管线回拖。开钻前，分析施工地质资料，了解沿线地下管线的实际情况，确定定向钻控向方案，认真分析各项参数，重视每一个环节，各方面互相配合，随时对照地质资料及仪表参数，分析成孔情况，达到出土准确，成孔良好，钻出符合要求的导向孔。(2)扩孔穿越段最终成孔直径应选取DN630mm×1.4=882mm。结合计算结果及现场地质状况，因此最终需预扩孔至Φ880mm。尺寸级别分别为680mm扩孔器→880mm扩孔器（扩孔级数根据现场情况可进行相应调整），扩孔器与钻杆之间连接保护短节。最后牵引DN630钢管采用导流式扩孔器进行扩孔作业。(3)施工管线回拖施工管线回拖是定向穿越的最后一步，回拖前，确定仪表参数是否正常，仔细检查各连接部位的牢固，回拖头是采用所拖拉的管道截取一部分制作而成，DN630给水钢管为ф140mm钻杆+880mm扩孔器+400T分动器+U型卸扣+DN630给水钢管*1319m穿越管线，在回拖时，需要进行连续作业，避免因停工出现卡管现象，造成重大经济损失。

结语

总之，水平定向钻技术是近年来最备受欢迎的一种钻挖技术，同时具备安全性高、运作效率高、破坏力小等特点，将之应用于市政工程供水管道铺设施工，不仅提高了施工效率，还提高施工安全性、降低施工成本，最终保证和提高施工质量，足以见得水平定向钻技术在市政工程供水管道铺设施工的重要性。

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