水平定向钻施工技术 顶管施工技术介绍
水平定向钻施工工艺
水平定向钻施工工艺水平定向钻进技术又称HDD技术（Horizontal Directional Drilling），是近年发展起来的一项高新技术，是石油钻探技术的延长。
主要用于穿越道路、河流、建筑物等障碍物，它和传统大开挖埋管施工方式相比，具有施工速度快、精度高、成本低等优点，广泛应用于供水、煤气、电力、电讯、自然气、石油等管线铺设工程中。
一、施工工艺简介水平定向钻机由钻机系统、动力系统、导向系统、泥浆系统、钻具及附助机具组成。
运用水平定向钻机进行管道穿越施工，首先依据设计曲线尽可能精确的钻一个导向孔，然后将导向孔进行来回扩孔，扩孔完成后将待铺管材沿着扩大了的导向孔进行拖拉，最终完成管线穿越工作，具体工艺如下图所示。
水平定向钻穿越施工须要两个分别的工作场地：钻机设备场地（钻进入土点工作区）和管线预制场地（钻孔出土点工作区）。
每个场地的主要施工工序如下：钻机设备场地：测量放线→三通一平→钻机设备进场→钻机组装调试→控向系统调试→钻导向孔→预扩孔→回拖→设备退场→复原地貌。
管线预制场地：测量放线→三通一平→设备进场→运管布管→组装焊接等→设备退场→复原地貌。
二、水平定向钻施工的优、缺点及适用范围（一）水平定向钻施工的优点1．接受定向钻穿越施工时，地上功能能够正常运用。
例如穿越公路、铁路时，可不阻断交通；穿越河流时，可保证河流畅通，不阻断通航、排洪。
2．由于接受了非开挖施工，削减了大量工程土的开挖、运输和堆放，有利于环境爱惜。
同时，也相应的削减了基础埋设、地面复原等的费用。
3．施工周期短、作业平安快速、综合成本低，社会效益显著。
在开挖施工无法进行或不允许开挖施工的场合，可用定向钻从其下方穿越。
在城市建设高速发展的今日，避开重复开挖、修复所造成的道路拉链工程，具有较高的社会及经济效益。
（二）水平定向钻施工的缺点1．由于水平定向钻施工是一项新的生产工艺技术，目前我国尚无统一的技术标准和施工验收规范，造成对工程设计、施工质量的把控没有官方依据。
水平定向钻顶管施工工艺
水平定向钻顶管施工工艺（一）水平定向钻顶管施工方法如下：开工前做好必要的地质、水文、地下设施（电缆、管道等）、地下文物等情况的调查工作。
正对具体情况制定必要的安全技术措施的施工方法，并向施工人员交底，指定专人监护，然后组织施工。
1、现场勘察现场勘察的主要目的是查明管线路由施工区域原地下管线的分布情况、走向、埋深、管径及性质，为施工做好准备，以确保拖管施工安全。
（1）本标段各种地下管线产权分属各系统部门，档案资料残缺不全，多与现状管线情况不符，根据设计图纸的要求以及以往的施工经验，先将施工区域范围原地下管线的井盖全部打开，探查原地下管线的埋深、管径、走向，结合管线的性质，认真分析管线走向，初步绘制施工区域地下管线分布图，防止发生探查失误。
（2）使用管线探测仪探测施工区域原地下管线的埋深与走向，走访各专业管线产权单位，结合初步绘制施工区域地下管线分布图，认真分析地下管线分布情况，进一步细化地下管线分布图的资料。
（3）对可疑地段使用探地雷达对拖管路由区域逐一进行扫描，使用计算机探地专用软件对雷达信号进行分析，和地下管线分布图比对，最大限度的降低误判概率，为导向轨迹设计工作提供依据2、水平定向钻顶管导向轨迹的设计（1）根据设计图纸及以了解的地下管线情况在给定管位及井位后，用经纬仪放出钻进路线上每间隔5米设置一个地面标记，在地面高程变化频繁或突变时增加地面标记，用水准仪测出每一个标记点的高程，为导航工作提供高程依据。
（2）导向钻孔轨迹的设计，要充分考虑到司钻口、检查井共用一个坑口的因素，尽量减少土方开挖量。
（3）地面始钻的导向轨迹初步设计入射角6-80出口角度12-140。
遇特殊情况在调整相关参数，造斜段曲线尽量平缓，直线段轨迹在平面位置尽量走直线，在垂直位置尽量减小高程变化，遇特情况尽量走成缓和曲线以减小管线回拖的阻力。
（4）导向轨迹设计要考虑在不同土质的情况下穿越其它性质管线时所必需的安全距离（土质松软，扩孔轨迹容易下沉，土质坚硬，扩孔轨迹容易上浮）。
水平定向钻施工技术-顶管施工技术介绍
水平定向钻施工技术-顶管施工技术介绍水平定向钻施工技术介绍“水平定向钻”是在不开挖地表面的条件下，采用定向钻机铺设各种地下公用管道设施的一种非开挖施工工艺，它广泛应用于供水、电力、通讯、燃气、石油、污水管道等管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土、卵石（含量较少）等地况。
它具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点。
水平定向钻进设备一般适用于管径φ1200mm以内的的钢管和PE 管，目前最大铺管长度达到3302米。
（2016年中国石油天然气集团公司管道局穿越公司创下的世界纪录：5月21日，在靖江-江阴段长江河床下通过的水平定向钻管道穿越工程顺利完成，该管道直径711毫米，全长3302米，用于输送天然气）（公司目前完成的最长穿越为花都机场航煤DN406+DN110钢管，穿越长度为700米）一、定向钻进的工艺流程水平定向钻机进行管线穿越施工顺序为：地质勘探及管线探测、设计钻孔导向轨迹、导向施工、回拉扩孔（同时进行管道焊接）、管道回拖。
1、地质勘探：主要是通过地质钻探了解地质分布情况，形成地质勘查报告，为施工提供参考依据。
地质钻探现场钻探取样2、地下管线探测：主要是通过采用管线探测仪了解地下已有管线埋设的位置和深度等信息，为设计导向钻进轨迹提供依据。
雷迪8100管线探测仪管线探测仪地下管线探测3、导向施工：利用造斜原理，在地面导向仪引导下，按预先设计的铺管线路，由钻机驱动带导向钻头的钻杆，从入钻点至出钻点钻一个与设计轨迹尽量吻合的导向孔。
水平定向钻钻机（钻通25T）月蚀导向仪普通导向钻头岩石钻三牙轮钻头4、回扩施工：一般采用逐级扩孔，将钻孔扩大到管道回拖所需孔径，回扩终孔直径一般为回拖管道外包直径的1.2~1.5倍。
挤压式扩孔器（普通）三牙轮扩孔器（岩石）5、管道焊接：PE管通常采用热熔对接焊机将管道焊接成型，钢管则采用电焊焊接管道。
热熔对接焊机PE管道焊接钢管焊接。
顶管定向钻施工方案
顶管定向钻施工方案1. 引言顶管定向钻施工是一种用于穿越地下障碍物的特殊技术，它能够在不破坏地表和地下设施的情况下，实现管线的无缝穿越。
本文档将介绍顶管定向钻施工的原理、施工步骤和注意事项，以帮助施工人员正确高效地进行施工工作。
2. 施工原理顶管定向钻施工主要依靠钻头的旋转和推进力来穿越地下障碍物。
具体的施工步骤如下：1.钻井设计：根据实际情况，确定钻井的起点和终点，并根据需要测量地下障碍物的位置和深度。
钻井设计要充分考虑地下水位、土壤类型和地下障碍物等因素，以确保施工安全和效率。
2.钻井操作：将钻杆通过钻井机引入钻井孔中，并根据设计要求进行旋转和推进。
在钻井过程中，需要及时掌握孔深和钻头位置，以便进行调整和纠正。
3.钻头更换：当钻头磨损或遇到特殊岩石层时，需要及时更换钻头。
更换钻头时要注意操作规范，确保安全和施工质量。
4.管道安装：在完成钻孔后，将预制管道引入钻孔中，并根据需要进行固定和密封。
管道安装要注意对接质量和施工安全。
3. 施工步骤以下是顶管定向钻施工的基本步骤：1.前期准备：根据设计要求组织施工人员和设备、材料，并进行现场勘察和测量。
2.拆除地表设施：在钻井起点和终点的地表附近，需要拆除一些地表设施，为钻井和管道安装提供必要的空间。
3.钻井施工：根据设计要求，使用钻井机进行钻井施工。
在施工过程中，要注意及时掌握钻孔的深度和方向，避免出现偏差。
4.管道安装：在完成钻井后，将预制管道引入钻孔中，并根据需要进行固定和密封。
5.管道连接和测试：将不同管段进行连接，并进行管道的压力测试，确保连接质量和施工安全。
6.回填和恢复地表：在管道安装和测试完成后，将钻孔周围的土壤进行回填，并进行地表恢复工作。
4. 注意事项在顶管定向钻施工过程中，需要注意以下事项：1.安全第一：施工人员要严格按照相关安全规范操作，使用合格的设备和材料，确保施工安全。
2.施工质量：钻孔的深度和方向要按照设计要求进行控制，管道安装要确保连接质量和密封性。
水平定向钻顶管施工工法(2)
水平定向钻顶管施工工法一、前言水平定向钻顶管施工工法是一种常用的地下工程施工方法，广泛应用于河道、道路、桥梁等不同工程类型。
本文将详细介绍水平定向钻顶管施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施和经济技术分析，旨在为读者提供一份简洁明了的指导。
二、工法特点水平定向钻顶管施工工法具有如下几个特点：1）施工过程中不需要开挖大面积的坑道，减少了对周边环境的影响；2）施工速度快、效率高，可大幅缩短工期；3）施工过程中不会对地质情况产生较大的变化，减少了地面沉降的风险；4）施工过程中可以灵活选择取土方式，根据实际情况选择切割、切割钻取或者急速挤土等方式；5）施工过程可在受限的空间内完成。
三、适应范围水平定向钻顶管施工工法适用于以下几种情况：1）河道、海底或湖泊等水下施工；2）空间受限的地下施工，如道路、桥梁下方；3）需要减少地面沉降风险的地区；4）需要快速完成施工的工程；5）需要减少对周边环境影响的工程。
四、工艺原理水平定向钻顶管施工工法通过使用钻井设备，在地下钻探水平井道并且安装钢管，以便进行取土、支护或施工条件的准备。
该施工工法与实际工程之间的联系主要包括：根据地质情况选择取土方式、控制土体的稳定性、选择合适的钢管支护等。
采取的技术措施包括：合理设计钢管的规格和长度、选择适当的刀具、及时处理地层复杂变化等。
五、施工工艺水平定向钻顶管施工工法可分为准备工作、钻探工作、钢管安装和回填工作四个施工阶段。
准备工作包括地质勘探、施工方案设计和施工准备。
钻探工作包括设备准备、钻探孔预留、钢管安装和土体取出等。
钢管安装阶段包括钢管连接和固定、插入孔道和回填钢管等。
回填工作包括回填土体的选择、稳定土体的处理和复原土层等。
六、劳动组织水平定向钻顶管施工工法的劳动组织需要合理安排施工人员、设备和材料，确保施工的连贯性和高效性。
工地内应设置安全区域和工地标识，保障施工人员的安全。
此外，施工人员应接受相关培训，掌握施工工法的操作技能以及安全知识。
顶管及定向钻课件
顶管施工适用于各种土质条件，特别 适合在城市市政工程、公路、铁路等 不能开挖的条件下进行管道埋设。
顶管施工分类
根据顶管施工的工艺和设备，可以将 顶管施工分为手掘式顶管、机械挖掘 顶管、气压顶管、泥水平衡顶管等多 种类型。
顶管施工设备
顶管机
顶管机是顶管施工的主要设备， 根据土质条件和管道直径等因素 选择不同类型的顶管机，如单刀 盘顶管机、多刀盘顶管机等。
顶管及定向钻课件
CONTENTS 目录
• 顶管及定向钻技术概述 • 顶管施工方法与设备 • 定向钻施工方法与设备 • 顶管及定向钻技术案例分析 • 顶管及定向钻技术问题与解决方案
CHAPTER 01
顶管及定向钻技术概述
定义与特点
顶管技术
顶管技术是一种非开挖管道敷设技术，利用顶管机将管道顶入土层中，实现管 道的铺设和更换。顶管技术的特点包括施工速度快、对周围环境影响小、节约 成本等。
施工现场的环境条件可能会对顶管及定向 钻施工造成影响，如天气、噪音等。
解决方案
加强技术培训
定期组织顶管及定向钻技术培 训，提高操作人员的技能水平
。
定期维护保养设备
对顶管及定向钻设备进行定期 维护保养，确保设备的正常运 行。
优化施工方案
根据地质勘察结果，制定针对 性的施工方案，确保施工顺利 进行。
采取环境控制措施
管道连接与铺设
将管道连接并铺设至已完成的钻孔中。
回填与夯实
对已铺设的管道进行回填和夯实，确保管道稳定 性。
验收与试压
对铺设完成的管道进行验收和试压，确保管道质量和安 全。
CHAPTER 04
顶管及定向钻技术案例分析
案例一：某城市污水管道顶管工程
总结词
参考资料 顶管--水平定向钻进和导向钻进施工法_secret
水平定向钻进和导向钻进施工法水平定向钻进施工法最初是从石油钻进技术引入的，主要用于穿越河流、湖泊、建筑物等障碍物，铺设大口径、长距离的石油和天然气管道。
定向钻进施工时，按设计的钻孔轨迹，采用定向钻进技术先施工一个导向孔，随后在钻杆柱端部换接大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的待铺设管线，在回拉扩孔的同时，将待铺设的管线拉入钻孔，完成铺管作业。
有时根据钻机的能力和待铺设管线的直径大小，可先专门进行一次或多次扩孔后再回拉管线。
在定向钻进中，大多数工作是通过回转钻杆柱来完成的，钻机的扭矩与轴向给进力和回拉力同样重要。
水平定向钻进铺管在美国使用最多。
美国按照钻机铺设管线的直径和长度能力，将用于非开挖铺管的定向钻机分为三类，即小型(Mini)、中型(Midi)和大型(Maxi)。
水平定向钻进和导向钻进之间并没有严格的界限。
导向钻进技术的基本原理大致和定向钻进相同，即先钻一个小口径的先导孔，随后边扩孔边回拉铺设地下管线。
由于小型定向钻机采用的钻孔轨迹量测、控制技术与大中型钻机的不一样。
因此，国际上通用的分类方法是将采用小型定向钻机施工的方法称之为“导向钻进”。
“导向钻进”一般是指用于铺设小直径、长度较短的管线；而将采用大中型定向钻机施工的方法称之为“定向钻进”。
对于大型工程，直径较大(有些直径大于1m)的管线施工则属于“定向钻进”这一范畴，如穿越较大的河流、运河和高速公路施工。
水平定向钻进和导向钻进技术在铺设新管线中所占有的市场比例在不断地增加。
最近几年，设备的能力得到了改进，非开挖铺设新管线的优点也越来越被广泛地重视。
非开挖施工除了明显的环境上的优点外，导向钻进的相对成本在许多应用场合也降到开挖施工的成本以下，即使忽略干扰交通等社会成本也是如此。
水平定向和导向钻进的优点为：对地表的干扰较小；施工速度快；可控制铺管方向，施工精度高。
定向钻进的不足之处在于对施工场地要求较大，在非黏性土层和砾石层中施工比较困难，一般适用于不含大卵石的各种地层，包括含水地层。
顶管及定向钻课件
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THANKS
冲击施工法
利用冲击器将管材打入地层， 适用于岩石和卵石地层。
挤压施工法
利用挤压头将管材压入地层， 适用于软土层和短距离顶进。
定向钻施工设备
钻机
用于切削土层和岩石，根据地层类型选择合 适的钻机。
泥浆泵
用于输送泥浆，保持钻孔稳定和润滑钻头。
顶推设备
用于将管材顶入地层，包括千斤顶、顶推杆 等。
导向仪
用于监测钻头位置和方向，确保顶进精度。
总结词
复杂环境、长距离顶进、高精度要求
详细描述
该工程位于城市中心，周围建筑物密集，交通繁忙。采用顶管施工，有效减少开 挖量和对周围环境的影响。顶进距离长达500米，需确保管道轴线在规定范围内， 防止偏差过大。
案例二：某高速公路排水管道定向钻施工
总结词
大孔径、长距离、定向钻进
详细描述
该工程采用定向钻技术，针对高速公路排水需求，设计大孔径管道。钻孔长度超过1000米，要求精准控制钻进方 向，确保管道按预定轨迹铺设。
施工现场安全管理制度不健全或执行不力， 可能引发安全事故，造成人员伤亡和财产 损失。
问题原因分析
测量技术不成熟
测量设备精度不高或测量方法不科学， 导致测量误差较大。
施工操作不规范
施工人员技术水平不高或操作不规范， 影响施工质量。
设备维护保养不当
设备维护保养制度不健全或执行不力， 导致设备故障率较高。
绿色施工技术将得到推广
随着环保意识的不断提高，绿色施工技术和环保材料将在顶管及定向 钻施工中得到广泛应用。
大型化和超大型化趋势将更加明显
随着城市基础设施建设的不断推进，顶管及定向钻技术的管径和长度 将不断增大，以满足大型工程的需求。
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水平定向钻施工技术介绍
“水平定向钻”是在不开挖地表面的条件下，采用定向钻机铺设各种地下公用管道设施的一种非开挖施工工艺，它广泛应用于供水、电力、通讯、燃气、石油、污水管道等管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土、卵石（含量较少）等地况。
它具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点。
水平定向钻进设备一般适用于管径φ1200mm以内的的钢管和PE管，目前最大铺管长度达到3302米。
（2016年中国石油天然气集团公司管道局穿越公司创下的世界纪录：5月21日，在靖江-江阴段长江河床下通过的水平定向钻管道穿越工程顺利完成，该管道直径711毫米，全长3302米，用于输送天然气）（公司目前完成的最长穿越为花都机场航煤DN406+DN110钢管，穿越长度为700米）
一、定向钻进的工艺流程
水平定向钻机进行管线穿越施工顺序为：地质勘探及管线探测、设计钻孔导向轨迹、导向施工、回拉扩孔（同时进行管道焊接）、管道回拖。
1、地质勘探：主要是通过地质钻探了解地质分布情况，形成地质勘查报告，为施工提供参考依据。
地质钻探现场
钻探取样
2、地下管线探测：主要是通过采用管线探测仪了解地下已有管线埋设的位置和深度等信息，为设计导向钻进轨迹提供依据。
雷迪8100管线探测仪
管线探测仪
地下管线探测
3、导向施工：利用造斜原理，在地面导向仪引导下，按预先设计的铺管线路，由钻机驱动带导向钻头的钻杆，从入钻点至出钻点钻一个与设计轨迹尽量吻合的导向孔。
水平定向钻钻机（钻通25T）
月蚀导向仪
普通导向钻头
岩石钻三牙轮钻头
4、回扩施工：一般采用逐级扩孔，将钻孔扩大到管道回拖所需孔径，回扩终孔直径一般为回拖管道外包直径的1.2~1.5倍。
挤压式扩孔器（普通）三牙轮扩孔器（岩石）
5、管道焊接：PE管通常采用热熔对接焊机将管道焊接成型，钢管则采用电焊焊接管道。
热熔对接焊机
PE管道焊接
钢管焊接
管道焊接成型
6、管道回拖：扩孔完毕，在出钻口坑一端的钻杆上，再装扩孔器与管前端通过万向节、特制拖头等连接牢固，启动钻机回拉钻杆进
行拖管，将预埋管线拖入孔内，完成铺管工作。
PE管道回拖
钢管回拖
水平定向钻施工因不污染环境、不影响（或少影响）交通、施工周期短、综合成本低等优点，随着社会现代文明意识和环保意识的增强，传统的“拉链式”管线施工导致的社会问题、交通问题和环境污染问题已越来越受到人们关注，这种施工技术具有远大的施
工前景，必将受到大力应用及推广。