定向转穿越施工工艺及方法

目 录1、水平定向钻穿越施工技术简介2、定向转机的构造及工作原理3、定向转施工工艺一、水平定向钻穿越施工技术简介随着现代文明意识和环保意识的渐渐加强来进展非开挖施工的水平定向钻穿越施工技术。承受水平定向钻穿光缆敷设和穿越大中小型江河，湖泊以及不行拆迁建筑物的最正确选定向钻穿越技术在世界各国及各个行业得到了广泛的应用保和市政管网改扩建工程及大型管道穿越江河工程工程上更显出了回拖到扩大了的导向孔中，完成管线穿越的施工过程。1、水平定向钻穿越施工工艺：阶段是依据设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔孔进展扩孔，并将产品管线〔一般为PE管道，光缆套管，钢管〕沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中，完成管线穿越工作。钻导向孔:要依据穿越的地质状况，选择适宜的钻头和导向板或地下泥浆马机驱动旋转〔或使用泥浆马达带动钻头旋转〕切削地层，不断前进，每钻完一根钻杆要测量一次钻头的实际位臵头在预定位臵出土，完成整个导向孔的钻孔作业向孔。预扩孔和回拖产品管线：200毫米时，就要进展Dn350mm时，就需进展作业，并由钻机转盘带动钻杆旋转后退，进展扩孔回拖即削减了回拖阻力，又保护了管线防腐层终成孔直径一般比管子直径大200mm，所以不会损伤防腐层。见示意图二：预扩孔和示意图三：回拖管线。2、水平定向钻施工的特点：会影响商店，医院，学校和居民的正常生活和工作秩序和不良影响。绕过地下的障碍物。床下9—18米，所以承受水平定向钻机穿越，对四周环境没有影响，不破坏地貌和环境，适应环保的各项要求。江河通航，不损坏江河两侧堤坝及河床构造，施工不受季节限制，具有施工周期短人员少、成功率高施工安全牢靠等特点。9—18mm，地层内部保证管线运行时间更长。3、水平定向钻机系统简介：泥浆系统、钻具及附助机具组成，它们的构造及功能介绍如下：主机、转盘等组成，钻机主机放臵在钻机架上，用以完成钻进作业和和输出转速及扭矩大小，到达不同作业状态的要求。照明供给电力。线式两种形式的控向系统。成，为钻机系统供给适合钻进工况的泥浆。具。钻具主要有适合各种地质的钻杆，钻头、泥浆马达、扩孔器，切割刀等机具。关心机具包括卡环、旋转活接头和各种管径的拖拉头。定向钻机的构造和工作原理长15～20m，在其钢制底盘的左半部安一可以调整倾斜角度的井架，右半部设有柴油机、液压泵、压力油箱、泥浆泵、把握室、变压器、发电机等设备。柴油机带动一台液压油泵和一台发电机。液压油泵为全部液压马配套的液压起重机。发电机供给现场照明、水泵的用电。主要配套设备定向钻穿越河流设备除主机即定向钻外施工机具。液压起重机液压起重机主要供起下钻时吊钻杆和套管用备上装臵全部靠液压油泵供给的液压动力而工作。泥浆罐10m3m2m。它是泥浆罐和工具间合二为一的设施，其中泥浆罐约占总长2/3，工具间约占总长1/3，泥浆罐的前部安装供水管、阀、泵、泥浆进出管路、加干料的漏斗等设施。液压单斗挖掘机现场配单斗挖掘机一台，供挖地锚坑管沟和吊装。推土机 施工现场设推土机一台，供平坦场地和拖拉重物使用。火、电焊两用机 施工现场有一台体形很小〔约长2m，宽1m〕的火、电焊两用机，供施工中使用。钻杆和套管10m76.2m10m，直径为127mm或152.4mm。其数量按穿越长度而定，堆放在钻机旁边的场地上。定向钻的把握系统定向钻的把握系统是由假设干把握仪表和电子计算机、电视机组成杆中，反映钻进方向的参数，由微波传给把握室的计算机把握机构，钻进方向由电视屏幕上显示出来。主要施工程序定向钻穿越河流技术是油田定向钻井和铁路、大路的横钻孔机的在扩大了的孔中。平坦场地放线平坦场地放线设备运输安装钻导向孔卸钻杆设备运输安装钻导向孔扩孔安扩孔器设备撤除恢复地貌牵引管线定向钻穿越河流施工作业原理和方法钻导向孔的原理和作业方法 在承受定向钻穿越河流施工中，钻导向孔是关键问题，其原理是泥浆通过钻杆前的涡轮钻头破土钻进，泥浆从钻杆和套管间隙返回〔钻杆为 152.4m，长均为10，具体操作要点如下：1动卡盘上，前端和钻头连接后端与泥浆管路连通浆推动涡轮钻向前钻，卡盘与钻头同步向前移动。2钻进。3套管，套管前端保持距钻头20m，由于距钻头20m范围内为去磁段。如遇简洁地层可钻进一根钻杆加一根套管。4、入土角、出土角确实定和钻进曲线的形成。入土角12～20度为宜，出土角4～30假设干点，并确定各点x、y、z三维坐标。此坐标返到把握盘上，由把握各点坐标使钻头按设计曲线前进。扩孔的原理和作业方法A．扩孔器扩孔和牵引管线同时进展，扩孔器上端管段用丝扣和〔此时钻杆撤出到铺设完毕。B．操作方法当钻头和套管对岸出土后撤出钻杆，将扩孔器前端丝扣和〔扩孔器尺寸一般比穿越管道尺寸大一号，例如φ600穿越管段应承受φ700的扩孔器〕注入泥浆推动扩孔器，此泥浆不回收，用量约为：φ377，穿越管段前进。定向钻穿越河流的方向把握定向钻穿越河流的方向把握系指方形由三条直线和两段圆弧组成，如图形39.2-15所示。设计曲线的曲率半径R的圆弧与直线AE、EB及CF、FDA、B、C、D，在弧线和直线切点处更换造斜工具即可形成曲线，是钻头按这些点前进形成所要的曲线如图39.2-16。方向测定。再设计曲线上确定假设干点，按设计曲线算出各点的空间坐标、输入到电子计算机，钻进过程中钻头到达各无线的方式传到把握室的表盘或电视机屏幕上符，说明钻头偏离了设计方向，需进展纠偏。如与既定坐标全都说明钻头按设计方向前进。造斜。造斜工具有两种，既造斜短节〔也叫弯接头〕和造斜同斜度的短节。造斜偏块是加在钻头后面钻杆一侧的半圆形的金属而造斜。这里两种造斜工具构造见图。纠偏。觉察钻头偏离设计方向，承受造斜短节和造斜偏块调向，到达纠偏的目的。泥浆的配制和要求泥浆的配备 泥浆的配备在方箱型的泥浆罐中进展，在泥浆罐的前端装有泥浆管线、供水管线以及相应的阀组和上下水用的管道泵，泥浆干料从方型漏斗参与，搅拌用水靠管道泵从河中吸取并打入罐中干料随之进入罐中和水混合并靠水流进展搅拌而成泥浆施工中如需要再搅拌则用从泥浆泵返回泥浆灌的具有确定压力的泥浆进展搅拌。对泥浆的要求 定向钻穿越河流承受一般钻井泥浆其相对密度为1～1.在施工中应依据地质状况不同随时调整泥浆相对密度如，卵石地层的河床，应加大泥浆相对密度，削减泥浆的漏失。定向钻穿越河流的勘察设计工作定向钻穿越河流技术对地质条件的使用范围把握技术的进展，在这些困难地层中穿越问题渐渐得到解决。例如，穿越中如遇到卵石地层可先穿透卵石层，在简洁钻进的地层中前进；使简洁地层的穿越成为可能，因而适用范围也就越来越大了。定向钻穿越河流对地质勘探工作的要求在穿越范围内需要钻孔，布孔间距和钻孔方法和常规穿越方法一样1.52～3.05m取一土样，作颗粒分析，含水量、干密度、液限、塑限和塑性指数等项试验分析工作。入土点和出土点依据考察美国两家公司供给的资料，入土点和出土点均需在距河岸60.96m以外设臵入土角以12～204～30度为宜，此两个角度的选择直接影响管段牵引力的计算计资料和地质状况适当的选择入土角和出土角。穿越管段的弯曲半径关于曲率半径的设计，可按一般管道强度计算取值，但是由于造斜的要求，曲率半径r300mm。穿越管段的埋深和配重承受定向钻穿越河流的方法穿越管段很简洁埋设到设计深度，但是由于埋设过深会因增加管段弯曲程度而使施工中的牵引力大大增加，因而一般要求埋设深度为8～19m。由于管段埋设到河床下面的定设施。关于管线的涂层问题在考察过程中看到的穿越管线都承受环氧粉末涂层，他们认为在等防腐涂层。定向钻穿越河流技术的优点工程造价低由于施工方法的改革，所承受的人力、物力都大大削减，工期显流的造价仅为常穿越方法的1/2~1/3。工期短由于施工方法的转变，不但施工设备和人员大大削减，而且施工4个月左右，而承受定向钻穿越河流只需30天。有利于保护四周环境假设承受爆破气举占很多土地，官线发送道和牵引道要求占地河堤毫无影响，施工占地只需25×40m2的面积〔1.5亩土地。施工人员少假设承受爆破气举法，以中开线黄河穿越为例，大约需500人，而定向钻穿越河流只需40~50人〔包括管线组装和焊接。工程质量好依据目前常规穿越方法的技术水平，管线只能埋设3~4m深，达不到冲刷深度以下，因此生产运行很担忧全，而承受定向钻穿越河流可以很简洁埋到预期深度，因此质量安全牢靠。节约工程材料承受定向钻穿越河流不许加重层和复壁管等设施料了大为节约。应用范围广由于定向钻穿越河流不受水流和环境的影响，因此上、市区、河流等状况的穿越工程都可以承受这一方法。1、水平定向钻穿越施工工艺：1、水平定向钻穿越施工工艺：使用水平定向钻机进展管线穿越施工，一般分为二个阶段：第一阶段是依据设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔孔进展扩孔，并将产品管线〔一般为PE管道，光缆套管，钢管〕沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中，完成管线穿越工作。1.1 钻导向孔:要依据穿越的地质状况，选择适宜的钻头和导向板或地下泥浆马机驱动旋转〔或使用泥浆马达带动钻头旋转〕切削地层，不断前进，每钻完一根钻杆要测量一次钻头的实际位臵头在预定位臵出土，完成整个导向孔的钻孔作业向孔。一条从入土点到出土点的曲线，作为预扩孔和回拖管线的引导曲线。1.2 预扩孔和回拖产品管线：一般状况下，使用小型钻机时，直经大于200毫米时，就要进展予Dn350mm回拖产品管线时，先将扩孔工具和管线连接好，然后，开头回拖作样即削减了回拖阻力，又保护了管线防腐层，经过钻机屡次预扩孔，最终成孔直径一般比管子直径大200mm，所以不会损伤防腐层。在钻导向孔阶段，钻出的孔往往小于回拖管线的直径，为了使钻出的孔径到达回拖管线直径的1.3～1.5倍，需要用扩孔器从出土点开头向入土点将导向孔扩大至要求的直径。地下孔经过预扩孔，到达了回拖要求之后，将钻杆、扩孔器回拖至入土点为止。2、水平定向钻施工的特点：定向钻穿越施工具有不会阻碍交通，不会破坏绿地，植被，不会影响商店，医院，学校和居民的正常生活和工作秩序和不良影响。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，绕过地下的障碍物。城市管网埋深一般到达三米以下，穿越河流时，一般埋深在河床下9—18不破坏地貌和环境，适应环保的各项要求。承受水平定向钻机穿越施工时，没有水上、水下作业，不影响江河通航，不损坏江河两侧堤坝及河床构造，施工不受季节限制，具有施工周期短人员少、成功率高施工安全牢靠等特点。与其它施工方法比较，进出场地速度快，施工场地可以灵敏调9—18mm，地层内以保证管线运行时间更长。3、水平定向钻机系统简介：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，它们的构造及功能介绍如下：钻机系统：组成，钻机主机放臵在钻机架上，用以完成钻进作业和回拖作业。转扭矩大小，到达不同作业状态的要求。动力系统：由液压动力源和发电机组成动力源是为钻机系统供给高压液压力。控向系统：控向系统是通过计算机监测和把握钻头在地下的具体位臵和其式的控向系统。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，为钻机系统供给适合钻进工况的泥浆。钻具及关心机具：是钻机钻进中钻孔和扩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、泥浆马达、扩孔器，切割刀等机具。关心机具包括卡环、旋转活接头和各种管径的拖拉头。水平定向钻穿越施工工艺流程图使用水平定向钻技术穿越河流和其它障碍物的施工方法在世界范以提出完整并具竞争力的报价，承包商在开工前应当获得以下信息，以保证日后的工作可以顺当进展，并在此条件下完成工程工程的施对四周环境的破坏，使工程进展的更顺当。A、进展与使用水平定向钻技术最早消灭在70年月，是传统的大路打孔和油田定石油、自然气、石化产品、水、污水等物质和电力、光缆各类管道的施工。不仅应用于河流和水道的穿越，同时还广泛应用于高速大路、铁路、机场、海岸、岛屿以及密布建筑物、管道密集区等。B、技术限制定向钻施工技术首先应用于美国海岸地区的冲积层穿越施工。最长的穿越施工已达6000英尺、管道直径为18英寸。C、优势穿越施工方法。D、施工过程和技术1、导向孔：导向孔是在水平方向按预定角度并沿预定截面钻进的孔，包括一段直斜线和一段大半径弧线。在钻导向孔的同时，承包商或许会选择并使用更大口径的钻杆〔即冲洗管〕来屏蔽导向钻杆。冲〔称为弯外壳〕完成。钻进过程中钻杆是不做旋转的臵在钻头后端钻杆内的电子测向仪进展测量并将测量结果传导到地〔钻头在地下的三维坐标确定钻头的实际位臵与设计位臵的偏差围之内，如此循环直到钻头依据预定的导向孔曲线在预定位臵出土。2、预扩孔：导向孔完成后，要将该钻孔进展扩大到适宜的直径以便利安装成品管道，此过程称为预扩孔〔依最终成孔尺寸打算扩孔次数〕。例如，如需安装36英寸管线，钻孔必需扩大到48英寸或更大。通常，在钻机对岸将扩孔器连接到钻杆上拖钻孔的完整性和不塌方，并将切削下的岩屑带回到地面。3、回拖管道：预扩孔完成以后，成品管道即可拖入钻孔。管道预而出。二、现场布局和设计A道路应尽可能利用现有道路以削减修道路距离再来争论这些问题为时已晚。B、工作场1——钻机施工场地至少需要30M〔100FT〕45M〔150FT〕的面积。该面积从入土点算起，入土点应位于规定的区域3M〔10FT〕处，同时由于很多钻机配套的设备或配件没有规定的存放地点，所以钻机一侧施工现场可由很多不规章的小块组成，以便节约占地面积，现场尽量要平坦，坚硬要尽量靠近水源或便于连接自来水管道的地方。2、管道一侧 为便于预制成品管道，管道一侧要有足够长度的施〔一般为12----18米〕。同样在出土点一侧也需要30米〔100FT〕45米〔150FT〕长的施工现场。总长度以能够摆放下所预制的管道为准，〔场地的总长度一般为穿越管道长度再加上30米，〕在回拖前，要将管道预制完成，包括焊接，通球，试压防腐等工序，成整个工程施工的失败。C、施工现场勘察地貌图纸。最终施工的精度取决于这一勘测结果的精度。D、施工设计参数1、掩盖层厚考虑的因素包括所穿越河流的流量特征，季节性一般来说，掩盖层应至少是6米〔20FT〕厚。以上仅是针对河流穿越而言的，对于其它障碍物的穿越会有另外的要求。2、钻进角和曲率半在大多数穿越施工中入土角通常选择在8--12度之间，多数施工应首先钻一段斜直线，然后再钻一段大半径增大，钢管道曲率半径的拇指法则是100FT/IN〔一般取管道直径的1000—1200倍〕。斜直线将导向孔曲线依据预定的走向引导到设计弯曲点再到出土点。出土角应把握在5-12度之间，以便于成品管道的回拖。E、钻孔施工全部的测向控向工具都包括地下测量电子设备和地面接收设备把握〕以及钻头的钻进方向。1、精度：穿越施工精度很大程度上取决于磁场的变化。例如，大型钢构造〔桥梁，桩基，其它管道〕和电力线路会影响磁场读数。而穿越出土点的导向孔目标偏差值应把握在左右3米〔10FT〕，长度——3米～10米〔-10～30FT〕的范围内。2、完工图纸：一般来说，导向孔的测量和把握应在钻导向孔时每钻进一根钻杆或隔9米〔30FT〕测量计算一次。以上测量计算完成的导向孔施工图纸承包商应向业主供给。也有承受替代方法如陀螺仪，穿地雷达和智能清管球用来做定位工作。三、地质调查A、探孔数量探孔数量取决于打算穿越地点的地层状况及穿越长度300〔1000FT〕，在两侧的穿越工地各钻一个钻孔就足够了，假设钻孔结果说明该地区地质状况比较单一180米 240米〔600--800FT〕取样一次，假设有明显迹象说明地质构造有可能，取样探孔最好选在穿越中线一侧约8米〔25FT〕处。勘探任务完成后，探孔必需封好以防止在施工过程中的泥浆泄漏。B、探孔深度全部的探孔深度都应至少到达穿越点以下12〔40FT〕或预定的6米〔20FT〕，两者之中取其大者。有时将穿越深度定的深一些或实际穿越曲线比设计的位臵深一些于成孔的地层中进展，这样才利于穿越的成功。C、土壤的标准分类一名合格的地质技师或地质学者，应能依据统一土壤分类系统或ASTMD-2487D2488对材料进展分类。能够拥有一份由现场技师或钻探公司供给的现场钻探记录对地层构造所做的解释和评价。D、标准穿刺测试SPT为了更好地确定颗粒材料的密度，地质工程师通常会依据ASTM标准D1586做标准穿刺测试SPT。这是一种现场测试方法，利用标准重量的重锤将勺形取样器打入土层中确实定深度12寸深时的击打次数。所获数据即为标准穿刺阻力值并可用于估算试验地点非聚合土壤的相对密度性土壤或岩石地区进展小范围的这项试验致性及岩石的硬度。E、取芯取样法多数地质勘探公司更宠爱使用取芯取样器来猎取地下岩心的样本，这些测试一般依据ASTM标准D-1587有锐利切割刃的薄壁无逢钢筒外，此类测试类似上述标准穿刺测试。需要的液压数值可在现场记录中找到以便对其进展更具体的试验室分析施工需要。F、颗粒度分析场取得的颗粒状物质所进展的一种机械试验，这些样品被送到试验的百分比，这是最重要的试验之一。G、岩石状况50毫米〔2英寸〕。岩石类型由地质专家依据岩心与总取心长度关系对岩石进展质量分类岩石与以知硬度的十种材料相比较得知承受什么类型的穿越设备和钻头，并且穿越进尺也可以估量到。施工方法

非开挖顶管的具体施工工程①导向钻管法的施工工艺地质勘察→穿越曲线设计→测量磁方位角→钻机就位→钻导向孔→扩孔→回拖→环境保护→地貌恢复②导向钻管法的工作原理(一般为弧形)，承受可从地表钻进的钻机先钻一个近似水平的导向孔，然后在导向钻头后换上大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的待铺设工作管线，然后进展反向扩孔，同时将待铺管线回拉入钻孔内，打算承受分级扩孔，共分2施工。③设备就位、安装、调试(20m30m出场。设备及材料存放场地须高出自然地面不小于15cm，推平、碾压，并设断面不小于0．3m×0．3m的边沟。打好轴线后，依据入土点、入土角度结合现场实际状况使钻机准确就位备、固控设备安装完成后，对设备进展调试、检查、测试，确保设备安全运行。控向设备仪器安装完成后，对其进展调试，确保导向孔的精度。入土端泥浆储运坑(2m×4m×2m)及出土端泥浆储运坑(2m×3m×2m)(2m×4m×2m)及出土端泥浆储运坑(2m×3m×2m)。多余泥浆由吸污车集中清运。④钻导向孔程中需加适量大分子聚合物及一些多功能处理剂，增加泥浆的粘度、降低泥浆的失水，使其性能把握在密度1．02～1．05g／cm。左右、45～55s10mL，以利于更好的保护孔壁，提高泥浆在孔低孔壁的摩擦系数，从而可以防钻具粘卡。头连接到钻杆上，转动钻杆测摸索头放射信号是否正常，回转钻进2m前方可开头依据设计轨迹进展穿越。控向设备宜承受有缆控向系孔。⑤预扩孔及磨孔预扩孔承受一台FDP—30型导向钻机进展预扩孔，边扩孔边加大扩孔级别。扩孔次数需视钻机回转压力及回拖压力而定。扩孔级别如下：φ320mm螺旋扩孔钻头扩一遍。使用φ450mm螺旋扩孔钻头扩一遍。FD30型导向钻机配套的泥浆系统工作性能，每小时的最大工作流量为5m3，则泥浆泵每一个工作日的最大循环流量为120m3，在入土点、出土点旁各卫生，做到文明施工。⑥拖管。从而保证钢管防腐层不被破坏。旋转分动器承受特制的构造。要结实、安全、密封，作到牢靠。承受小比重高粘度泥浆，参与适合地质构造的泥浆处理剂和管孔润