学术论文：水平定向钻发展的趋势

.水平定向钻的发展趋势作者：刘春海 时间：2013年7月10日单位：十四冶建设集团云南矿业工程有限公司非开挖管道分公司摘要：水平定向钻的施工工艺，水平定向钻的优点，水平定向钻的不足，未来发展目标。关键词：工期短 不影响交通 信息平台 市场混乱 资料残缺不齐1. 前言非开挖水平定向钻（以下简称非开挖）最早出现在20世纪70年代，80年代末开始传入我国，21世纪初在我国迅速地发展起来，广泛地应用在电力、电信、供水、燃气、污水等等施工当中，用于管道的马路、铁路、河道、山坡等穿越当中。非开挖之所以能如此快速地发展成为一个新生的行业，它有它自身的优势：安全、快速、质量等。本文针对水平定向钻技术在我国云南所处的初级发展阶段的特点，对项目法水平定向钻施工技术的优劣进行重点的论述，着重强调项目法在水平定向钻施工过程中各环节的特点及注意的问题，提出了意见和建议，确定了非开挖管道的可持续发展目标。2. 水平定向钻施工工艺2.1施工原理导向钻进 扩孔 回拖2.2施工工序勘测 导向 回扩（焊管） 回拖 清理现场 退场2.3人员组织总工程师施工班组焊管班组机械操作手辅助工人2.4 工程进度施工进度计划表施工工序分部分项工程持续时间施工工序123451现场勘探0.5天2设备就位、护栏、施工铭牌到位 预挖工作坑0.5天3导向孔钻进回扩0.5天4拖管（焊管）0.51天5清理现场、拉回钻机、修复道路、管道疏通半天2.4施工轨迹图 人行道 人行道 马路 入钻 出钻 轨迹图3. 水平定向钻施工优点3.1 大大缩短工程工期非开挖水平定向钻与传统人工顶管相比，可以大大提高工作效率，缩短工程工期，保障人身安全。从水平定向钻的工程进度计划来看，水平定向钻只需要五道工序：现场勘探设备就位、护栏、施工铭牌到位 预挖工作坑导向孔钻进回扩拖管（焊管）清理现场、拉回钻机、修复道路、管道疏通平均每道工序所需要的时间为0.51天，累计1.53。传统人工顶管所需工序多达十几道，每道工序所涉及的工作繁琐，所需要的时间长并且无确定性。纵观以往的工程案例，平均每个工地所需要的时间为2040天，水平定向钻可提高1020倍的工作效率。3.2 不影响交通水平定向钻机械设备占用的施工面积小。机械设备占用面积：长宽为6米2米，工作坑所需面积：长宽为3米1.5米， 围闭方便，可以大大节约围闭的成本，提高经济效益，节约资源。水平定向钻机械设备摆放的位置一般在行人道的居多，对机动车道完全没有造成什么影响，非机动车道影响甚微，人行道影响较小。3.3 不破坏现有结构水平定向钻所需工作坑面积：长宽为3米1.5米，与开挖的相比，算是微乎极微。由水平定向钻的施工工艺，我们可知：穿越轨迹图前、后段（入钻和出钻）属于过渡段，中间水平段深度很深，对原有管线、路面、基础影响很小，基本上不用考虑路面塌陷，工作坑塌方的问题，并且对原有地下管道很少造成破坏。水平定向钻施工之前，使用专业的管线探测仪实地勘测原有地下管道的走向、埋深，并做好记录；开挖工作坑时，深度到达1.5米，这样基本上已经避开了所有地下管道的深度；导向穿越时，有专业的导向跟踪仪跟踪钻头的准确位置及深度，深度误差在千分之五以内，精确度高。这些都是水平定向钻比传统水平顶管更具科学性，合理性的地方，对现有环境，结构起到很好的保护作用。3.4人员组织结构简单合理水平定向钻一般一个班组所需人员67个（管理者1人，技术员1人，班长1人，机械操作手1人，辅助工人34人，其中班长和机械操作手可以合并成1人），他们分工非常明确：管理者管理现场人员安全及与甲方协商解决工地所遇到的问题，技术员专职管理施工技术及安全问题，班长负责工地人员工作安排及工地所需，机械操作手负责机械操作及其安全维护，辅助工人听从班长的调配，做其他的工作。辅助工人根据公司的生产情况做相应的配置，所以辅助工人的流动性很大。这种组织结构非常合理及简单明了，大大地节约了人员组织成本，更便于公司的安全组织管理。3.5更具科学性合理性安全性传统人工水平顶管靠随时纠正钻进轴线来确保钻进目标，相比水平定向钻进，显得不够科学合理。水平定向钻在这方面做了非常大的改进：导向前，我们严格按照出入点的位置，标定线路位置（每隔1米打一标定物）；导向开始后，通过导向仪器的前后点，控制钻头钻进的水平轨迹线与标定直线完全重合，如有偏差，及时调到3点或9点进行纠正；对于超长距离的穿山穿河的导向穿越（500米1000米），我们通过设定初始磁偏角给电脑，然后通过电脑严格控制钻进轨迹的磁偏角及空间坐标，以达到精确的出钻。水平定向钻进所有的操作都在地面上进行，无需担心土方塌方，工作坑渗水等问题。水平定向钻使用220伏电源的地方很少，大大减轻了用电操作的危险性。4. 水平定向钻的不足俗话说有利必有弊，就目前水平定向钻市场反映的信息来看，水平定向钻目前存在着以下的弊端：4.1 市场混乱纵观整个中国的大中小城市水平定向钻发展的现状，水平钻机及定向钻价格混乱不堪，海南岛小小一个省份，水平钻机多达200多台。同一种规格管材，不同的地区，顶管价格相差也非常大，总体上来说南方比北方贵，内地比沿河贵。水平定向钻钻机生产厂家及机械种类繁多，机械技术性能参差不齐。水平定向钻施工队伍的素质相差也非常大，有正规企业的也有打“野鸡“的。一句话：市场驱逐施工队，施工队适应市场。在适应市场的这场战争中，很多小型企业偷工减料，裁员偷工，严重地影响了施工质量与安全。4.2 资料残缺不齐相比传统定向钻施工，水平定向钻施工项目小型的居多，所以水平定向钻施工工期可用飞速来形容。施工队（特别是“野鸡“施工队伍）施工完后，拿了工程款，资料没补全，拍拍屁股就走了；有些施工队伍虽然补了，但也是应付式的，与实际不符。这样会给政府管道管理部门造成图纸空白，给后来的施工队留下无穷的后患。4.3管理跟不上由于水平定向钻的项目小工期短，工程队伍素质相差大，流动人口大，所以给工程管理带来了很大的压力。水平定向钻的施工地点变动性非常大，所以工地施工人员的吃喝住行随时都在随着施工地点的改变而改变。为了适应这种施工工作环境，绝大多数的施工队伍都是搭设临时帐篷，施工用工具、工作人员全部住在帐篷内，这样给施工安全留下很大的隐患。工地丢失工具屡见不鲜。施工队伍的素质偏差大，造成工地作业人员人身伤害的事故也常有发生。据统计，造成水平定向钻经济损失的几大板块中：管理不善所造成的经济损失高达60%，技术问题所造成的经济损失只占30%。5. 未来发展目标针对国内目前以上水平定向钻的不足，以长远的目光、科学的角度考虑，本人提出以下几点改进意见：6.1宏观调控在未来的水平定向钻施工中，钻机及其施工队伍实行实名登记制，城市对钻机的需求，采取供应需求制。城市根据自己规划的发展目标及工程量，限制进入的机械数量，这样就可以避免恶性竞争及其造成的不良影响。在机械设备管理中，及时处理掉报废机械，对施工队伍，实行政府操办的考核制度，加强施工作业人员安全意识安全意识。6.2成立信息平台机构在未来的政府信息平台中，应该添加城市地下管网信息管理板块。施工单位可以从中调看自己所需要的施工管道信息（ 城市管网图），竣工后，施工单位把竣工后的管道信息图反馈到承建单位，承建单位再上报到政府信息平台，这样就可以形成一种良性循环（如附图）。政府信息平台强制要求承建方上传竣工后管线图，承建方要求施工单位上传竣工后管线图，施工方要求政府信息平台提供原管线图。他们是相辅相成的关系。这也是某些先进国家目前所采用的方式。上传政府信息平台承建单位施工单位上传下载上传上传下载6.3加强施工管理机制为了适应非开挖高效快速的特点，在未来施工中，公司内部应慢慢淘汰搭建临时帐篷的做法，全部改成搭配施工车辆，施工工具全部摆放在车辆内。对于施工队伍实行责任承包制度及安全考核制度，相应的建立与之对应的奖励制度。政府部门应该加强监督职能，对施工企业实行考核制度，分数不达标企业停工查看，有重大安全事故的企业撤销营业执照或降一级资质。参考文献（1）颜纯文，蒋国盛，叶建良。非开挖铺设地下管线工程技术地下工程技术专著。上海科学技术出版社，