(完整版)水平定向钻施工方法

本工程水平定向钻施工，非开挖穿越管材选用DN500PE管。

4.3.1水平定向钻穿越施工工艺流程

图4-4 水平定向钻施工工艺流程图

4.3.2水平定向钻施工场地布置

PE管水平定向钻穿越部位，在管道的起点设置一个工作坑，在管道的终点设置一个接收坑，并在管道发送一端布置泥浆制作系统及管道发送系统。

工

作

坑

图4-5 水平定向钻施工布置图

4.3.3测量放线

（1）根据施工图要求的入土点、出土点坐标放出钻机安装位置线，入土点、出土点位置放线时左右偏差不超过20cm，沿管轴线方向误差不超过40 cm，并做出明显标记。

（2）从出土点到回拖管线路必须保持直线。

4.3.4工作坑开挖

开坑前要认真调查了解地上地下障碍物，以便开坑时采取妥善加固保护措施。

工作坑或接收坑开挖的深度，依据管道高程、所用扩孔钻机尺寸，以及砼垫层的厚度计算确定，施工时用水准仪测量控制。

4.3.5钻机就位

由拖车头牵引钻机进入工作场，根据穿越中心线及入土角，调整钻机就位，钻机就位后，控向室相应就位。

钻孔机安装在工作坑旁边，管道轴线可根据设计图纸及现场条件进行桩位放线确定，钻杆中心与管道轴线应一致。确定拉管机方位后，固定好钻孔机。此时根据现场测得的井位深度以及钻孔机位置，确定钻杆造斜度，入土角不超过150。

钻机安装好后，试钻运转并检测运转后的机座轴线及坡度是否有变化，借以检查钻机安装的稳固性和固定可靠程度。钻机的安装质量和稳固性的好坏是成孔质量好坏的关键，因此必须认真细致的反复进行，直至符合要求后进入下道工序。

4.3.6泥浆系统

泥浆系统主要由回收循环罐、储浆配浆罐、砂泵、泥浆除砂清洁器、泥浆除泥器、卧式

沉降离心机、搅拌器、射流剪切混浆等装置组成，为钻机设备提供满足要求的的泥浆。

将泥浆设备按工作流程顺序和使用说明书依次摆放在一起，并连接其管路、走道、护栏、电源线等。

进行设备全面检查，防止运输过程出现问题，检查完成后逐个进行单机试运。用清水进行泥浆系统整体联合试运，并调试直至正常。

4.3.7泥浆配置

搭设膨润土棚。棚内地面要高出地面0.2m，并铺上防湿塑料布。

膨润土用量主要根据管径、穿越长度及地质情况确定，并准备足够的余量，泥浆人员对上述情况详细了解和分析。

先对配置泥浆的用水进行选择和化验，水采用没有污染的清水，并化验水的PH值，以便确定添加剂的用量。对于粘土、粉质粘土的普通土质，在水质合格的情况下直接用一级钻井膨润土，只有当地质及水质不良时才使用添加剂。合格的泥浆标准：比重为1.02～1.05g/cm3，含沙量≤1%，PH值=7～10；失水率<15%。

泥浆在循环过程中因失水，携带钻销而变稠，随时过滤及稀释。为此要对泥浆粘度用马式漏斗进行测定，一般每两小时测一次。遇有复杂地质和异常情况，随时测定。地质较好的位置，减少测定次数，测定结果做好记录。

泥浆的处理：首先通过泥浆回收循环系统装置对泥浆池中的泥浆进行回收处理，达到节约泥浆材料，降低穿越成本，减少废弃泥浆量的目的。穿越完成后，对无法回收的泥浆用重力沉降法进行沉淀，晒干水份并将剩余的泥浆用泥浆罐车运到指定地点进行深埋处理。

4.3.8导向孔钻进

导向孔钻进时钻具头部只安装略大于钻杆外径尺寸4cm的矛式钻头，对正既定孔位，检测对中误差达到规范要求，即可开动钻机钻进导向孔。钻进时人力扳拉推进持力均匀，匀速前进。并根据给进阻力的大小，判定地层内是否有硬物或土层的变化，以确定注水机给水压力和给水量。钻进时，当地层含水较大地层为砂层或粉质砂粘土，不注水钻进，当地层较硬或无地下水时，提高注水压力。注水主要是起润滑和冷却钻具，减少钻进阻力作用。

当遇有硬质障碍物时缓慢持力给进，当不能钻穿通过时，记录钻具长度，确定障碍物的具体位置。如地面条件允许可从地面下挖探洞人工下去处理。地面条件不允许时，整体偏移钻孔轴线。一般单个的硬物通过持续的压力注水钻进和搅磨即可通过，此时给进力应均匀不可强推进，防止钻孔偏移。障碍物的位置在钻进过程中应详细记录。

每个钻进班组做台班记录，详细记录钻进长度、轴线偏差、机座校核、土质软硬、障碍物、作业人员等情况。钻进按上坡方向进行，以利排水和最后出土，并有利于保证钻孔质量。钻进先导孔工艺见图示。

图4-6 先导孔钻时示意图

导向钻进是非开挖定向钻进铺管的关键环节。导向钻按设计的深度、标高，随时监控，适时调整。钻进中采用轻压、慢转，注意控制钻头温度，切不可使探头过热。

4.3.9扩孔

导向孔钻进至接收坑，经测量检验，偏差在允许范围内时，卸下矛式钻头换装鱼尾式或三叉式扩孔钻头，开动回拉钻机扩孔。扩孔时人工给进均匀，匀速回拉。同时注水机连续注适量水，通过钻具搅拌孔内泥土造泥浆，用以保护成孔孔壁，保保持围岩稳定，同时起到润滑作用。根据现场地质情况，采用刮刀式扩孔器。扩孔器尺寸为铺设管径的1.2～1.5倍，这样既能够保持泥浆流动畅通又能保证管线的安全、顺利的拖入孔中。

图4-7 扩孔钻头图

扩孔时地层土质较软时宜快速给进回扩，地层土质较硬时匀速缓慢进行。回扩钻孔工艺见图示：

图4-8 回扩孔钻进示意图

施工过程中，注意地下水位的变化，钻进施工时是否正常，注意土质变化及拉管机的压力，出现异常及时采取措施。

在每级扩孔过程中，为防止扩孔跑偏轨迹，采用回拖扩孔。扩孔时为保证管道可以顺利回拖，使钻孔直径达到管径的1.3倍以上，并用泥浆护壁，防止钻孔坍塌，保证土体对管壁无损坏。

4.3.10清孔

在回扩钻孔时，在钻头尾部配装拉链（杆），钻孔回扩到达工作坑时，卸下扩孔钻头，在拉链（杆）一端换装拉泥盘，进行拉泥成孔工作。此项工序主要是拉运出扩孔搅碎的孔内土，形成光滑圆顺的安管通道。拉泥时，首次拉泥采用环形盘，反复来回拖拉后，如阻力减轻则在拉泥盘上加装横挡，再次入孔拉泥，逐次加封横挡，直至拉泥盘全封闭，并能轻松顺利拉出为止。

当地层土质较硬，以粘质土为主时，先采用环形盘较窄的拉泥盘拖拉，使拽拉阻力变小拉泥盘拉出顺利后，再换上环形盘较宽的拉泥盘拖拉钻孔。拉泥盘环形盘的大小及加装横挡封闭的选择，根据地层土质确定。最终成形的孔道内壁光滑圆顺，拖孔器拉泥清孔工艺见图示。

图4-9 孔道清泥示意图

4.3.11回拖拉管

PE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，管后接上分动器进行接管，将管子回接到工作坑后，卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆，堵上封堵头。

施工时，拉管机操作人员根据设备数据均匀平稳的牵引管道，切不可生拉硬拽。安管工艺见图示。

图4-10 管道拖拉安装示意图

4.3.12管道焊接

本工程中的PE管采用热熔焊接，管道接口质量的好坏直接影响到拉管施工的成功进行，因此要严格按以下操作步骤执行。

（1）对口

将塑料管或管件放入夹具内夹牢，用刷子和棉布块将管口的氧化层、油污、尘埃清除干净。

将两管端的接口对正，对口间隙不得超过0.5mm，用卡尺检查两对口的端面是否平行，必须保证两连接管接口时的两个端面完全重合，不得有缝隙。同时调整好对口的两连接管间的同心度，其误差小于管壁厚的10%。对口达到要求后，将夹具夹紧。

（2）加热接口：用热平板模加热两个管口，将加热温度及加热压力调至需要位置。对接焊的最佳焊接温度为200～240℃，一般确定为210±10℃。经加热后的两个管口熔化，当加热至熔融状态即完成了吸热过程。焊接时注意以下要点：

热熔连接加热时间和加热温度符合热熔连接工具生产厂和管材、管件生产厂的规定。

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。

热熔连接保压冷却时间，不得移动连接件或连接件上不得施加任何外力。

热熔对接连接，两管段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，错边不大于壁厚的10%。

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。避免与熔融的端面发生碰撞。

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，在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。

卸管前将压力降至为零，若移动焊机，拆下液压软管，并做好接头防尘工作。

（3）冷却接口：接口完成后，在卡具上稳住对口，让其自然冷却，其时间确定为1.15～1.33×壁厚（mm）分钟，再放至地上还须再冷却，方可进行另一端对口的组对和熔热接口。打开夹具后卸除卡具，对熔融接合口的外观进行检查，对口热熔环向高度、宽度成形均匀、美观、其高度、宽度应适宜。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。

4.3.13土方回填

工作坑及时进行回填，不得含砾石、垃圾。施工期间清除工作泥浆过滤后，用泥浆车外运。