定向钻拖拉管施工方法

定向钻拖拉管施工方法

（一）工程概况

在本标段干管中，有DN200-500拖拉管，拖拉施工的管道均使用HDPE 管材、热熔连接，大部分管段的施工长度不大（100m内），均为过路或其它不允许开挖施工的小直径污水支管的铺设。因此本节以DN400管道为例，对拖拉管的施工方法进行叙述。

（二）拖管施工工艺流程图

水平导向钻进法（拖管）的主要施工工艺流程如下图所示：

（三）拖管施工工艺

（1）准备工作

1）前期调查：

进场后调查施工范围内地下管线情况，摸查清楚后才能进行施工。

2）方位定位

①根据施工图纸，进行测量放样。并根据施工范围的地质情况、埋深、管径确定管材和一次牵引的管道长度，并设计好钻杆轨迹。

施工前通过全站仪沿地面上拉管的中心线每3米设置一桩（有障碍物的除

外），并沿拉管的中心线撒好白灰线且测出桩高程，算好桩高程与设计拉管流水面的关系。

高程控制根据业主认可的勘测方提供的水准点，引测施工现场的高程控制点。根据本标段的现场情况，管线大部分在既有道路下施工，我方将在现场选择固定的地方做临时水准点，并做好保护。

（2）钻杆轨迹设计

根据地下管线布置图设计钻杆的钻进轨迹。轨迹包括两个部分，造斜段和铺设段。本工程为污水收集管道，必须按设计标高埋设，埋深的按照设计提供的各段管道设计标高确定。造斜段为拖拉工艺使用的空拖段。

1）造斜段设计：

造斜段长度按下列公式计算L：L＝[h(2R1-h)]0.5

式中：h—埋深，R1—造斜段曲率半径，取1200d,代入数据即可计算出L 值。

2）钻杆入射角a：a＝0.5tg-1{[h(2R1-h)]0.5/h}

式中各字母意义同上式，求出a值。

（3）钻机就位

由于本工程拉支管的埋深大都在3m 左右，钻机坐于地面可直接施工。钻机运到现场必须先锚固稳定，钻机如果锚固不稳，将会发生功率损失或者机械动力作用在机器身上，造成机器和人的伤害。钻机是依靠地锚座和后支承与地基固定的，安放钻机前应先平整场地，根据预先设计的的钻机倾斜角度进行调整，依靠钻机动力将锚杆打入土中，使后支承和前底座锚与地层固结稳定。

钻机就位后，调整钻机导向杆到略高于设计管位中心高程的位置，入射角度

钻入土中。在导向钻头中安装发射器，通过地面接收器，测得钻头的深度、鸭嘴板的面向角、钻孔顶角、钻头温度和电池状况等参数，将测得参数与钻孔设计轨迹进行对比，以便及时纠正。地面接收器具有显示与发射功能，将接收到的孔底信息无线传送至钻机的接收器并显示，操作手根据信号反馈操纵钻机按正确的轨迹钻进。在导向钻孔过程中技术人员根据探测器所发回的信号，判断导向头位置与钻进设计路线图的偏差，随时调整。并把调整数值记录在“钻进位置”相应的表格中。

为了保证导向头能严格按照操作人员发出的指令前进，需要在管道线路初步布点后对控制点进行加密加细。在钻进管路上每间隔3m设中线、高程控制点，用木桩做出明显标志，并在桩点周围用混凝土砌出护墩加以保护。控制人员严格按照点位，操纵仪器。

根据以往的施工经验，PE管在孔内拉动的过程中受重力的作用或者泥浆的浮力作用，会发生管道下沉现象。因此在本工程施工时，我方将充分根据道路地质状况，导向钻进的钻进点选择在略高于或略低于设计管中线的地方。最大限度的保证拉管高程符合设计要求。

（4）钻进施工

钻液的配置

钻液的好与坏对于拉管施工的成败起极关键的作用。钻液具有冷却钻头、润滑钻具，更重要的是可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外，既为回拖管线提供足够的环形空间，又可减少回拖管线的重量和阻力。残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。

为改善泥浆性能，有时要加入适量化学处理剂。烧碱（或纯碱）可增粘头的

静切力、调节PH值，投入烧碱量一般为膨润土量的2%。

泥浆配置采用：膨润土（南京）：35%~45% drippage (进口)1%~2%

烧碱：0.5%~0.8% 水：65%~55% 导向钻进

采用精度为0.1%的导向雷达控制钻进标高，导向标高控制在管中心线位置。钻杆轨迹的第一段是造斜段，控制钻杆的的入射角度和钻头斜面的方向，缓慢给进而不旋转或少旋转钻头，就能使钻头按设计的造斜段钻进。钻头到达造斜段完成处，接下来的是排水管流水段的钻进。旋转钻头，并提供给进力，钻头就能沿水平直线钻进，由于在钻头位置安装了先进的探测仪器，在钻进过程中通过地面精密接收仪器，通过接收仪器数据调整钻头角度，使得钻进按照流水线标高路线前进。到达出口工作坑，完成钻孔工序。

A 钻进操作：

a 检查钻机的测量仪器的电源是否充足，不足的更换电池，特别是探头电池更不可马虎。

b 按照测量仪器使用规范操纵仪器。

c 探头装进探头盒内，打开接收机和同步显示器，转动探头盒检查仪器是否正常。

d 把探头盒与钻头接好并连接在钻杆上，开机输送钻进液，检查钻头喷嘴是否畅通。

e 启动机器进行造斜和水平导向钻进。

B 钻进操作需要注意的事项：

a 钻杆的上、下接头对正，边缓慢给进动力边慢转上扣，，不得拧得过紧。

b 钻机就位要严格对中，保证钻机平稳、水平钻进。开钻前要认真检查钻杆，发现弯曲要及时调直或更换。

c钻进速度不宜过快，应根据地层条件合理调定给进力。根据土层类别来确定钻进速度，在松砂层不宜超过3m/min ,在硬土层中，钻进速度以钻机不发生跳动为宜。并经常检查钻头磨损程度，发现磨损严重，及时进行补焊修复。

d造斜顶进时，每次顶进测量的进尺控制在0.1m左右为好，曲线要缓。

e钻杆内不得进脏物，以免堵塞钻头喷嘴。

f当机油压力报警指示灯亮时，说明油压不正常，要进行检查。

g当机油堵塞报警指示灯亮时，要更换机油滤心。

h改变水泵排量时，先摘开离合器，不得带速换档。

i当水泵较长时间不工作的情况下，应将其变速箱挂空挡，后合上离合器，以保持离合器操纵系统中的分离轴承工作正常。

j按规范开动钻机后，不允许马上用全负荷钻进，必须先进行试运转，确定各部分运转正常后，方可开始钻进。

C 钻头位置监测

钻机随机配有一手提式地表导航仪，用以确定钻头在地底的位置，监测钻头是否偏离设计轨迹。在造斜段，钻头每钻进10cm就测一次钻头的位置，在平铺段每隔20cm就监测一次。如果发现偏离轨道，就通过调整钻头斜面的方向，进行纠偏。但纠偏不能太急，因为钻杆毕竟具有一定的刚度。应该在几根钻杆内完成纠偏，不能在一根钻杆内完成纠偏，同时也要注意不要纠偏过度。

回拉扩孔

回拉扩孔牵引时，泥浆作用特别重要，孔中缺少泥浆会造成塌孔等意外事故，

使导向钻进失去作用并为再次钻进埋下隐患。考虑到地层泥浆较易漏失，泥浆漏失后，孔中缺少泥浆，钻杆及管线与孔壁间的摩擦力增大，导致拉力增大。因此要保持在整个钻进过程中有“返浆”，并根据地质情况的变化及时调整钻液配比以生产不同的泥浆。

钻头到达出口工作坑，钻进工作完成，但是孔径还没有达到铺设要求。此时必须对空洞多次扩径，第一次扩孔为300mm，第二次扩孔为500mm，如此类推，反复进行扩孔操作后，扩孔至管径的1.5倍。

管道焊接

本标段拉管铺设均为实壁HDPE管，采用热熔焊接。

A 热熔连接前、后连接工具的加热面上的污物,应用洁净棉布擦净。

B 热熔连接加热时间和加热温度应符合热熔连接工具生产厂和管材、管件生产厂的规定。

C 热熔连接保压冷却时间内，不得移动连接件或在连接件上不得施加任何外力。

D 管道连接前，管材固定在机架上，取下铣刀，闭合卡具，对管子的端面进行铣削，当形成连续切削的状态时，退出卡具，检查管子两端的间隙（不得大于3mm）。热熔连接面应清洁干净，刮初表面皮。

E 热熔对接连接，两管段应各伸出卡具一定的自由长度，校对连接件，使其在同一轴线上，错边不宜大于壁厚的10%。

F 加热板温度适宜（220±10℃），当指示灯亮时，最好在等10分钟使用，以使整个加热板温度均匀。

G温度适宜的加热板置于机架上，闭合卡具，并设系统的压力。达到吸热时

间后，迅速打开卡具，取下加热板。应取下加热板时避免与熔融的端面发生碰撞。

H 迅速闭合卡具，并在规定时间内，匀速地将压力调节到工作压力，同时按下冷却时间按钮。达到冷却时间后，再按一次冷却时间按钮，将压力降为零，打开卡具，取下焊好的管子。

I卸管前一定要将压力降至为零，若移动焊机，应拆下液压软管，并做好接头防尘工作。

J合格的焊缝应有两翻边，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，两翻边之间的缝隙的根部不低于所焊管子的表面。

管道焊接时，施工现场条件允许时尽可能将拖拉管段一次焊接完成，避免在拉管时临时焊接。管道焊接完成后，管口应临时封堵。

回拉敷设管道

钻孔完成后，将管材按设计连接成需要长度，将管材两端封闭，一端与钻头相连，将其一次性拖入已形成的孔洞中，即完成整个埋管工序。

排水管焊缝和管道强度检验合格后，即可进入拉管施工。首先用现场制作的“PE管封套”将管头密封，然后在管头后端接上回扩头，最后接上分动器进行拖管，将管子回接到工作井后，卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆，堵上封堵头，进行污水进行闭水试验。施工时，拉管机操作人员要根据设备数据均匀平稳的牵引管道，切不可生拉硬拽。

拉力计算: φ500PE管重量为45.76㎏/ｍ。管道倾斜角度为：10。

F拉=(G’+ G’×μ)×n =(16.38+16.38×0.4)×1.15=26.37吨

式中：G’-管道总重量在X方向的分量

μ-摩擦系数

n-安全系数

我公司拟选用40t以上拉管机械，经计算所选用拉管机能承受我方计划分段拉管作业拉力要求。

拉管的质量控制及要求

A 管铺设规定要求：

a 铺设的管道必须是正规厂家的产品，到达工地后必须有产品合格证，交监理、甲方检查后方允许工地使用。

b PE管铺设应满足排气要求，PE管无向上的折点。水平最大偏差±0.3米。纵向垂直最大偏差±0.25米。保持管内壁干净，拉管过程中封堵内壁。

c 拉管过程中，操作手严格按照地面预布控制桩的平面位置和高程控制钻头走向，每隔水平距离3米校核一次。

B 管道内底高程的复测

管道拉通后，应对管道内底高程进行复合测量。用钻机将装有探测器的钻头在管道内拉动，试验人员根据探测器发出的信号来确定钻头的深度，经过换算后即计算出管内底高程。得出的结果和原始控制轨迹高程进行比较，就得到各桩位高程偏差数值。