排水管道工程定向钻孔拖拉法

排水管道工程定向钻孔拖拉法

施工及验收规程（试行）

CodeforDirectionalDrillingconstructionand

acceptanceofMicroseweragepipelinestrechless

主编单位：上海城投水务事业部水环境公司

上海市城市建设设计研究院

参编单位：上海市第二市政工程有限公司

上海建工桥隧筑港有限公司

二00五年八月

0

目录

1、总则...............................................................2

2、术语、符号..........................................................3

2.1、术语..........................................................3.

2.2、符号..........................................................4.

3、基本规定............................................................5

4、设计...............................................................6.

4.1管材...............................................................6.

5.2定向钻孔轨迹设计................................................7

5.3控制井.........................................................9.

5.4进出洞口措施....................................................10

5.5回拖力计算及最大拖拉长度......................................11

6、施工................................................................13

5.1普通规定........................................................13

5.2施工机械安装、调试.............................................13

5.3定向拖拉施工....................................................15

7、工@质量验收........................................................19

6.1普通规定........................................................19

6.2试验与检测......................................................19

6.3工程竣工验收....................................................20

附录一施工记录表式.................................................21

附录二本规程用词说明...............................................27

1总则

1.0.1为了加强对排水管道工程定向钻拖拉法施工的质量控制，特制

订本规程。

1.0.2本规程适用于上海地区新建、扩建和改建的永久性室外排水管

道工程定向钻孔拖拉法施工及验收，管道口径为DN600mm及以下。

1.0.3本规程依据国家工程建设的法律、法规、管理标准和有关技术

规范标准编制。除符合本规程所规定的要求外，尚应符合国家现行相

关规范、规程。

1.0.4本规程未作规定或者工程有特殊要求时，应按国家和上海市的

有

关标准规范执行。

1.0.5工程中所需原材料、半成品和成品的技术质量标准，应符合国

家及上海市现行的有关规范、标准执行，同时应符合本规程规定。

2

2术语、符号

2.1术语

2.1.1定向钻孔拖拉法

定向钻机设在地面上，在不开挖土槽的条件下，采用探测仪导向，

控制钻杆钻进方向，达到设计管道轴线要求，经多级扩孔，拖拉管道

回拉就位，完成管道敷设。

2.1.2二程式拖拉法

将设备置于工作井中，采用经纬仪导向，控制钻杆钻进方向，从

接收井回拖拉管道就位，完成管道敷设。

2.1.3平壁管

内外壁光滑平整的管材。

2.1.4环刚度

管道反抗环向变形的能力。可采用测式方法或者计算方法定信，

单位kN/m2o

2.1.5控制井

为控制导向钻杆敷设标高而设立的井，一般设置在设计的检查井

位置。

2.1.6造斜段

钻杆由入土角转为水平角及由水平角转向出土角的过渡段。

2.1.7多级扩孔

控向完成导向钻杆敷设后，须采用从小到大不同口径的钻头回转

3

切削成所需孔径。

2.1.8护壁泥浆

在扩孔过程中，须及时连续地注入护壁泥浆，其作用减小切土扭距、

护孔成形、携带钻屑，护壁泥浆配制及施工方法是施工的关键工序。

2.1.9问拉

扩孔后必须立即进行回拉，以防塌孔和环向变形。扩孔完成并达

到规定的技术指标后，将设计要求的管材连接成管道，用导向钻杆回

拉就位。回拉速度范围通常介于25〜50cm/min之间。

2.2符号

H一排水管道埋深(管内底深度，单位为m)

H。一排水管道中心线深度(m)

D—管外径(mm)

D。一管内径(mm)

L一定向钻造斜水平距离(m)

A一每节导向钻杆长度(m)

A—相邻两节钻杆允许转向角(。)

Rm.n-HDPE管至少曲率半径(mm)

E-HDPE管弹性模量(MPa)

p-HDPE管弯曲应力(MPa)

F\一钻杆曲率半径(mm)

口之一钻杆外径(mm)

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3基本规定

3.0.1排水管道定向拖拉施工方法普通有定向钻孔拖拉法工艺和二程

式拖拉法工艺，必须根据周围环境条件确定具体施工方法。

3.0.2排水管道定向拖拉施工方法，宜交叉使用定向钻孔拖拉法工艺

和二程式拖拉法施工，以保证管道轴线控制在同一设计轴线上。

3.0.3控制井与管道施工顺序，宜先进行控制井施工，后进行管道定

向拖拉施工。

3.0.4拖拉用的管材宜采用PE管，其材质及性能均应符合国家有关现

行标准及相应规定。

3.0.5定向拖拉施工中的护壁泥浆应根据地质条件合理使用。

3.0.6在定向拖拉施工中和施工后，管道上方的地面及相邻建造物不

得有沉陷、坍塌或者隆起，相邻或者相交管线及地下构筑物应无损坏。

5

4施工准备

4.1管材选择

4.1.1拖拉用的管材宜采用HDPE聚乙稀平壁管，管材的强度及环刚

度必须满足施工及使用阶段的荷载要求。

(1)施工采购的管材，应符合现行国家标准或者行业标准，对尚

未制定国家标准或者行业标准的产品不得采用。

(2)本规程中采用的管材使用寿命不得低于50年。

4.1.2HDPE聚乙稀管材的物理性能应符合下列规定：

质量密度：0.94~0.96g/cm3；

短期弹性模量：2800MPa；

抗拉强度标准值：不小于20.7MPa；

抗拉强度极限值：280MPa；

抗拉强度设计值：不小于16.0MPao

弯曲模量》300MPa；

环向弯曲刚度：不小于8kN/m2

管材允许的拖拉应力按12MPa控制。

4.1.3管材的外观质量及尺寸应符合下列要求：

(1)管材外观颜色应一致，内壁光滑平整，无划伤、毛刺等缺陷。

(2)接前管材的端面应平整且与管中心轴线垂直，管材长度方向

不得有明显弯曲现象。

(3)管材外壁应有统一的标识(生产企业、产品名称、公称直径、

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环刚度及生产日期等）。

（4）拖拉管的内径必须满足设计管径的要求。常用的有DN300、

DN400、DN500、DN600.

4.1.3所采用的HDPE聚乙稀管的主要设计标准应满足流量要求、环

刚度和辅管过程中的拖拉力的要求。

4.2定向钻孔轨迹设计

4.2.1定向钻孔轨迹线段宜由造斜直线段、曲线段、水平直线段（与

管道排水坡度一致）等组成，为保证水平直线段精度要求，造斜段水

平距离L可按图4.2.1计算确定。

H=H-D/2式421・1

00

L=2A+[H-A(Sina+Sin2a+…+Sin(nc))]/tg(na)

+A(Cosa+Cos2a+…+COs(na))式4.2.1-2

n取值在3-5范围。

I

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图4.2.1定向钻孔轨迹设计图

4.2.2入土造斜段与管道直线段之间及管道直线段与出土造斜段之

间，至少应有一根钻杆长度达到管道直线段坡度要求。

4.2.3入土角不宜超过10°,出土角按导向钻杆及拖拉管材允许曲率

半径较大值确定，普通不宜超过20

4.2.4相邻两节钻杆允许转向角根据土质条件，钻杆长度、材料等因

素确定，土质越软弱，a角越小，a角取值普通在1.5°~3.0°。

4.2.5定向拖拉穿越公路、铁路、河流时，最小覆土深度应符合有关

专业规范要求；当专业规范无特殊要求时，管道敷设最小覆土深度应

符合表4.2.5的规定。

表4.2.5管道敷设最小覆土深度

序号穿越对象最小覆土深度

1城市道路与路面垂直净距＞1.5m

2公路与路面垂直净距路基坡脚地面下

3高速公路与路面垂直净距＞2.5m；路基坡脚地面下＞1.5m

路基坡脚处地表下＞5m；

5铁路路堑地形轨顶下＞3m；

0点断面轨顶下＞6m

一级主河道规划河底标高以下的1；

6河流

三级河道规划河底标高以下＞1.5m；

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4.2.6待敷设管道与建造物和既有地下管线的距离应符合下列规定：

(1)敷设在建造物基础以下时，与建造物基础的水平净距必须在

持力层扩散角范围以外，尚应考虑土层扰动后的变化，扩散角不得小

于45°；

(2)在建造物基础以下敷设管道时，必须经验算后确定深度；

(3)与既有地下管线平行敷设时，水平净距不得小于0.6m；

(4)从既有地下管线下部交叉敷设时，垂直净距应符合下列要求：

①粘性土不得小于0.5m；②砂性土不得小于1.0m；

(5)遇可燃性管道和特种管线及弯曲孔段应考虑加大水平净距和

垂直净距。达不到上述距离时，应增设有效的技术安全防护措施。

4.2.7HDPE管材的弯曲半径应大于管材外径的40倍。控制的至少曲

率半径可按公式(4.2.7)计算。

%=ED/(2n)(4.2.7)

4.2.8钻杆的曲率半径应由钻杆的弯曲强度值所确定。根据经验普通

鹏2。%。

4.3控制井

4.3.1控制井结构形式应由设计单位确定，井尺寸根据工艺方法不同而

定。管道洞口处理要有密封装置，防止漏水漏泥。

4.3.2控制井应根据拖拉长度，并结合场地条件、水文地质条件和设计参数，设

置若干控制井，且至少二个，普通设置在检查井位置。

4.3.3定向拖拉施工时，应先进行控制井施工，后进行管道定向拖拉

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施工。普通在长度大于100m时至少在中间加设一座控制井。

4.3.4控制井支护形式按管道埋深、水文地质条件及既有管线分布由

设计确定。

4.3.5二程式拖拉法控制井平面内净尺寸不小于长X宽=4.0mX2.5m,

管道中心与底板顶面净距不小于750mm。

4.3.6二程式拖拉法施工每节长度普通控制在75m以下。

4.3.7拖管回拉完成后，管材需要若干小时（普通等于牵引时间）恢

复拖拉时产生的应变。当从钱过的钻孔中牵引时，拖拉头应被拉出控

制井井壁一定距离其值大约等于整个拉伸长度的3%。通常需等待一整

夜恢复后，再切断管道。

4.4进出洞口措施

4.4.1定向拖拉施工进出控制井洞口应根据不同水文地质条件、埋深、

周围环境和经济性，选择合理的进出洞口加固技术措施。进出洞口措

施可以有降水、注浆、冻结等加固方法。

4.4.2对条件允许的场合，可优先考虑降水法。若采用注浆加固法，

应充分考虑钻头的切削能力，土体加固的强度和时间。在深基坑条件

下，在施工前应经计算确定其加固处理方法和尺寸。进出洞口措施应

保证扩孔及管道进出洞口过程中的土体稳定。

4.4.3控制井洞口要设置能满足不同口径要求的密封止水装置，防止

漏水漏泥。

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4.5回拖力计算及最大拖拉长度

4.5.1管道回拖力计算按图4.5,1所示如下:

图4.5.1回拖力计算示意图

P=Py+Pf---------(4.5.1-1)

P=nDR^4-------(4.5.1-2)

Pf=nDLf-------(5.5.1-3)

式中Pt-回拖力(kN)；

Py一扩孔钻头迎面阻力(kN)；

P-管周摩阻力(kN)；

DK-扩孔钻头外径(m),普通为管道外径倍；

D一管道外径(m)；

迎面土挤压力(。在上海地区，粘性土在；

R3—kpa)aR50-60kpa

砂性土在80-100kpa；

L-管道长度(m)；

f一管周与土的摩擦系数(kpa)。在上海地区，粘性土f在

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0.3~0.4kpa；砂性土在0.5~0.7kpa；

4.5.2定向钻孔拖拉法施工，最大拖拉长度宜控制在表4.5.2范围内:

表4.5.2最大拖拉长度控制表

管道口径(mm)所处土层最大长度(m)备注

粘性土250

DN300

砂性土180

粘性上200

DN400

砂性土150

粘性土160

DN600

砂性土120

采用特殊、有效的成孔及减摩措施时，最大拖拉长度可适当增加。

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5施工

5.1普通规定

5.1.1排水管道定向拖拉施工应符合设计要求，并要求技术措施安全

可行，减少环境污染，不破坏相邻建(构)筑物及管线。

5.1.2施工前应提出施工组织设计和专项施工方案并报建设、监理单

位审批后方可实施。

5.2施工机械安装、调试

5.2.1定向钻孔拖拉施工钻机的分类及技术性能可按表5.2.1选用。

表5.2.1定向钻机的分类

分类小型中型大型

回拉力KN<100100-450>450

扭矩KN•m<33-30>30

回转速度r/min>130100-130<100

功率kW<100100-180>180

钻杆长度m1.5-3.03.0-6.06.0-12.0

给进机构钢绳和链条链条或者齿轮齿令:齿轮齿条

敷管深度m<66-15>15

城市定向拖拉施工普通选用中型钻机。

5.2.2定向钻机安装应符合下列要求：

(1)钻机应安装在管道中心线延伸的起始位置；

(2)调整机架方位应符合设计的钻孔轴线；

(3)按钻机倾角指示装置调整机架，应符合轨迹设计规定的入土

角，施工前应用导向探测仪复查或者采用测量计算的方法复核；

(4)钻机安装后，起钻前应用锚杆锚固。土层坚硬和含水率低时,

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宜用直锚杆；土层较软时，宜采用螺旋锚杆。混凝土基础或者沉箱定

位，要满足钻机回拉力支撑要求。

5.2.3导向探测仪的配置应根据机型、穿越障碍物类型、探测深度和

现场测量条件及定向钻机类型选用，使用前应符合以下要求：

(1)操作人员必须具有掌握仪器原理、性能、适用范围、操作方

法的知识和技能；

(2)导向探测仪在施工前应进行校准，合格后方可使用。

5.2.4导向钻头的类型和尺寸应按岩土的类型、土层的造斜能力、造

斜配套工具等要求进行确定，钻头类型和尺寸可参照表5.2.4选用。

表5.2.4导向钻头类型选择

土层类别钻头类型

淤泥质黏土较大掌面的铲形钻头

软黏土中等掌面的铲形钻头

砂性土小锥形掌面的铲形钻头

5.2.5二程式拖拉法施工钻机安装，要求导轨面平整，方向与管道设

计水力坡度一致。钻机与井壁支撑稳固，特殊是钻机先后与井壁传递

较大反力。控向经纬仪安装调整须与钻杆同高,且方向一致，固定可

靠，基础与钻机隔离，分别固定在底板上C

5.2.6钻杆的使用应符合下列规定：

(1)钻杆的机械性能主要是强度和扭矩，其规格、型号应符合扩

孔扭矩和回拉力的要求；

(2)钻杆外径宜大于73mm,钻杆的曲率半径应不小于钻杆外径

的1200倍；

(3)钻杆的罗纹应洁净，旋扣前应涂上丝扣油；

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(4)弯曲和有损伤的钻杆不得使用；

(5)钻杆内不得混进土体和杂物以免阻塞钻杆和钻具的喷嘴。

5.3定向拖拉施工

5.3.1施工工艺流程

定向钻孔拖拉法施工工艺：

现场清理、造斜

段注浆填充

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二程式拖拉法施工工艺:

5.3.2导向孔钻进应符合下列规定:

(1)钻机开动后，必须先进行试运转，确定各部份运转正常后方

可钻进;

(2)第一根钻杆入土钻进时，应采取轻压慢转的方法，稳定入土

点位置，符合设计入土倾角后方可实施钻进;

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(3)导向孔钻进时,造斜段探测控制点设置频率为每0.5~1.0m,

直线段可按一根钻杆长度设置，现场记录按附录一表1要求填写，并应绘

制出钻孔轨迹剖面图；

(4)造斜段曲线钻进时，应按地层条件调定推进力，严禁钻杆发

生过度弯曲；

(5)钻孔的轨迹偏差不得大于终孔直径，超出误差允许范围应退

回进行纠偏；

(6)二程式拖拉法导向孔按管道设计轴线及水力坡度控向钻进，

钻头光源必须密封可靠，电路连接稳定，控向经纬仪安装稳固。钻进

过程中，控向经纬仪轴线每钻进20m,复核一次，现场记录按附录一

表2要求填写。

5.3.3施工钻进扩孔的直径应是设计管道直径的1.3~1.5倍。

5.3.4扩孔的回拉力、转速、钻进液流量等技术参数应符合工艺标准

的要求，现场记录按附录一表3要求填写.

5.3.5定向钻进及扩孔应按地层条件配制泥浆，泥浆性能指标的调整

应符合下列要求：

(1)粘度应能维护孔壁的稳定，并将钻屑携带到地表；

(2)泥浆的失水量控制，一般地层30min内泥浆的失水量宜控制

10~15ml；水敏性易坍塌和松散地层失水量宜控制5ml以下；

(3)泥浆的PH值应控制在8-10之间。

5.3.6钻进泥浆应在专用的搅拌器中配制，并具有足够的供应量，从

钻孔中返回的泥浆应妥善处置。

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5.3.7钻进泥浆压力应视不同扩孔阶段分别选用泥浆压力和流量。

5.3.8回拖管材前应检查管道连接的热熔焊接质量，待焊接自然冷却

后，检查合格方能进行拖管。

5.3.9回拖管材施工中，机操手应密切注意钻机回拖力、扭矩变化，

采取措施尽可能的减少管材与地面的磨擦阻力c现场记录按附录一表4

要求填写。

5.3.10管道拖拉就位后，清理控制井,砌筑检查井窖井。管道与检查

井墙接头处宜安放橡胶圈等止水材料。控制井回填时、先回填中粗砂

至管顶以上0.5m,分层浇水密实。

5.3.11造斜段、管道外壁及窖井回填土中空隙，须注浆充填密实。

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6工程质量验收

6.1普通规定

6.1.1施工完成后应由质检人员对施工质量进行检验，建设单位或者

监

理机构应对施工侦量进行监督和检查。

6.1.2HDPE管材应符合下列要求：

(1)管材应有产品合格、产品技术质量证明文件；

(2)管材外观应无缺陷、裂纹、变形；

(3)管材的材质和性能应符合国家现行有关标准的规定；

(4)热熔焊接前管材的端面应平整且与管中心轴线垂直。

6.1.3HDPE管接口焊接质量应符合下列要求：

(1)对接热熔焊焊缝焊接力学性能不低于母材。

(2)对接热熔接后应形成凸缘，且凸缘形状大小均匀一致，无气

孔、鼓泡和裂缝：接头具有沿管材整个圆周平滑对称的翻边，翻边最

底处不低于管材外表面；对接错边量不大于管材壁厚的10%,且不大

于3mm；

6.2试验与检测

6.2.1管材质量检验：

(1)检查数量：外观质量全数检查；热熔焊缝焊接力学性能试验

每200个接头不少于1组；当单位工程中接头数量不足100个，做1

个接头热熔焊缝焊接力学性能试验。

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(2)检查方法：观察；检查焊接力学性能检测报告;

上述检验中若有不合格的则应加倍抽检，加倍检验仍不合格时应

住手焊接，查明原因进行整改后方可施焊。

6.2.2管道接口应不渗漏泥水，可抽检进行闭水试验。

6.2.3窖井处管道口连接密封牢固，洞口不渗漏泥水。

6.2.4管道水力坡度符合设计要求。窖井处管道平面位置、管内底标

高应进行测量，允许偏差应符合下表规定：

序号项目检验方法允许偏差(mm)

1中线平面位移经纬仪测量100

2管道内底标高水准仪测量±80

两段拖拉管交叉处中线平面位移偏差，可根据管道直径、土质条件确

定，在控制井内接顺管道。

6.3工程竣工验收

6.3.1工程竣工验收应在施工单位自检合格的基础上进行，验收工作

应由建设单位负责组织质监站、设计、监理、施工等单位及有关部门

共同完成，验收应提出验收文件。

6.3.2竣工验收前，施工单位应编制竣工报告。

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附录一施工记录表式

表1定向钻控向记录

表2导向杆顶进控向记录

表3回扩成孔记录表

表4拉管记录表

表5定向拖拉施工工序质量评定表

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表1定向钻控向记录

工程名称：井位区段：钻进长度：验收长

钻杆直径、长度:开钻时间：停钻时间：入土角

水平距离（m）

探测深度（m）

平面偏移（m）

水平距离（m）

探测深度（m）

平面偏移（m）

水平距离（m）

探测深度（m）

平面偏移（m）

水平距离（m）

探测深度（m）

平面偏移（m）

导向钻进平面图

本班负责人:司钻员:探测员:

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表2导向杆顶进控向记录

工程名称：井位区段：

设计长度(m)：验收长度(m)：钻杆长度(m)：_______钻杆根数：

本班顶进情况

操作日期：__年_月_Ll_一班操作班组：_

时间顶进长度顶

始发点测量(厘米)偏差(厘米)驱动

序起止(厘米)力备

历时电流

本累Mp刖设计偏差注

时分时分份)上下左右(A)

镐计a视前视值

本班负贵人：观察人：接班人:

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表3回扩成孔记录表

工程名称：井位区段：

扩孔直径(mm)：总长(m)：钻杆长度(m)：钻杆根数：

年月日编号:

时间钻进长度钻进参数泥浆性能

粘

序起止本累拖拉泵泥静切动切

历时扭力转速度比备注

号次计力浆量力力

时分时分(分)MPar/min。重

mmMPaL%Pa

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

技术负责人：施工负责人：记录员:

24

表4拉管记录表

工程名称：井位区段：

设计管径(mm)：总长(m)：钻杆长度(m)：钻杆根数：

年月日编号:

时间幅讲长府拖过E参数

本次进累计长回广扭泵泥浆

起止历时拉力转速情况描述

尺度力量

(分)

时分时分(m)(m)(MPa)(MPa)(r/min)(L)

技术负责人:旃工负责人:记录员:

25

表5定向拖拉施工工序质量评定表

单位工程名称：分部工程名称:

管道直径：井位区段：

主要工程数量

序

外观检查项目质量情况

号

1施工设备、仪器拉管机械、导向仪器及导向探头、对讲机等设施完好

2控制点设置地面已放好导向轴线及一根钻杆长度间距的控制点

3管材外观质量尺寸，环刚度符合设计与规范要求

4管接口质量管节热熔焊接接口坚固，无渗水，管内无泥土垃圾

序实测偏差直(mm)应量合格

允许偏合格

号井位项目性质实测项目检查频率测点率

差上游下游点数

(mm)