定向钻拖管综合项目施工基本工艺及作业流程.doc

水平定向钻施工工艺及流程
1.1 工程重难点
（1）管道上浮
依照定向施工工艺，管道在拖拉过程中由于管道内空且比重不大于泥浆比重，管道始终悬浮于孔道上部，导致拖拉力过大或高程偏差超过规范规定。
（2）路面沉降
依照本工程所处地质条件，该施工区间土质为粉质粘土，且地下水丰富，极易浮现孔道塌方等，导致路面塌陷。
1.2 应对办法
（1）管道上浮应对办法
①依照现场地质条件，调节适当泥浆。②严格控制定向钻扩孔孔径。③在扩孔施工完毕后，尽量及时进行管道拖拉施工。④拖拉时严格控制拖拉速度。⑤焊接管道时预留足够长度，使管尾露出地面，且不封口。在拖拉施工过程中，自管尾向管道内注入清水，增长管道自重，避免管道上浮。
（2）路面沉降应对办法
PE管道拉通后，为避免路面塌陷，应及时采用孔内注浆加固法施工。压密注浆分单液注浆和双液注浆，依照土质状况及需达到效果进行浆液选定。本次注浆选定如下：
A液：水/水泥=0.75～1.5：1
B液：水玻璃：35～40Be′
外加剂：缓凝剂/水泥：2～3%；
单液注浆采用A液，双液注浆采用A液和B液混合浆液，双液浆
配合比为A液：B液=3：1。
施工工艺技术
2.1 施工准备
（1）管材准备
进场HDPE管材公称压力、强度及环刚度必要满足设计规定，管材进场后将管材供应厂家资质和管材出厂合格证及厂家检测报告向项目监理部报审，经项目监理部审批批准后才干用于本工程。
管材外观颜色应一致，内壁光滑平整无毛刺、无划伤等缺陷。管材外壁应有统一标记（生产公司、产品名称、公称直径、环刚度及生产日期等）。
（2）轨迹设计
1）平面轨迹
严格根据设计图纸，现场测量放样出设计污水管道平面位置及相应检查井位。
2）立面轨迹
钻进前依照设计图纸规定管道内底标高和相相应原地面标高先计算出钻杆应达到深度来为定向钻孔轨迹提供根据。
定向钻孔轨迹线段由斜线段、曲线段、水平直线段（与管道排水坡度一致）等构成。
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，由曲线段连接，该曲线段必要符合如下规定：
①曲率半径不不大于钻杆最小容许曲率半径；
②曲率半径不不大于管材最小容许曲率半径；
造斜段水平距离为30m，依照现场实际状况选用恰当入土点位置，入土角度不超过15度。出土点作为管道拖拉时进口位置，出土角应不大于入土角使管道更加平顺入孔，减少拖拉阻力。
（3）施工测量
1）平面控制放线
平面控制及放线，根据既有边线，通过勘测方提供控制点引测本工程定位点，为保证施工各阶段控制点网，坐标及高程精确，一方面对施工现场内各控制桩加以保护。并把各控制点引测至现场外加以保护，以便竖向引测放线。同步要做闭合校核。
施工前通过全站仪沿地面上拉管中心线每3米设立一桩（有障碍物除外），并沿拉管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关系。
2）高程控制
高程控制依照勘测方提供水准点引测施工现场高程控制点。依照本工程实际状况，在现场选取固定地方做暂时水准点，并做好保护。
高程控制采用两次仪器高程先后视等距测法，保持精度。为保证设计方向、位置对的性，控制线传递用经纬仪进行引测，保证平面位置精确。
标高控制测量时，以现场控制桩位标高引测水准为准，导向测量为主指引钻孔时标高。
（3）钻液配备
钻液好与坏对于拉管施工成败起到了极核心作用。钻液具备冷却钻头、润滑钻具，更重要是可以悬浮和携带钻屑，使混合后钻屑成为流动泥浆顺利地排出孔外，既为回拖管线提供足够环形空间，又可减少回拖管线重量和阻力。残留在孔中泥浆可以起到护壁作用。
本工程按以往施工经验和对类似地区地质状况理解，配备钻进液。钻液由水、膨润土和聚合物构成。水是钻液重要成分，膨润土和聚合物普通称为钻液添加剂。钻液品质越好与钻屑混合越恰当，所制造泥浆流动性和悬浮性越好，回扩成孔效果越抱负，成功概率越大。
为改进泥浆性能，有时要加入适量化学解决剂。烧碱（或纯碱）可增粘、增静切力、调节PH值，投入烧碱量普通为膨润土量2%。
依照以上理论，本工程钻液配合比初步拟定为：膨润土20%，转液宝1%，水75%，2%膨润土重量烧碱。
2.2 工艺流程
2.2.1 工艺简介
运用用比钻杆外径略大箭咀式小钻头打导向孔，钻杆从地面钻入，地面仪器接受由地下钻头内传送器发出消息，控制钻头方向和深度，钻成准拟定位导向孔。再运用导向孔，反向回扩，回扩时只将设计孔径内原状土搅碎。最后运用清孔设备清出孔道内泥土，形成安管通道。在钻进先导孔和扩孔时注水润滑钻具，扩孔搅碎孔内原状土时，要将孔内土搅拌形成塑性泥浆，在清孔时借助于机具挤压，在孔壁上形成光滑一层护壁泥皮，用以平衡孔道内固岩压力，最后导致稳定光滑安管通道。孔道成型后运用拉力机将管节拖拽入孔道内，完毕安装工作。
2.2.2 工艺流程
定向钻施工工艺流程详见图.2.2。
图2.2.2 定向钻施工工艺流程
2.3 施工办法
2.3.1 导向坑、泄压坑开挖及支护
开坑前要认真调查理解地上地下障碍物，以便开坑时采用保护办法。工作坑、接受坑及检查井采用6-9m长拉森钢板桩支护。
工作坑、接受坑开挖深度，根据管道高程、所用扩孔钻机尺寸、以及砼垫层厚度计算拟定，施工时用水准仪测量控制。泄压坑设立在设计检查井位置，深度由所选检查井深度决定。
工作坑、接受坑及检查井开挖尺寸为3.5ｍ宽×5ｍ长，深度按图纸设计高程施工。为保证工作坑内干燥和扩孔施工,在工作坑、接受坑、泄压坑一侧设积泥坑，泥浆泵随时将多余泥浆抽出坑外，密闭式渣土车外运。
2.3.2 设备就位
钻孔机安装在工作坑旁边，管道轴线可依照设计图纸及现场条件进行桩位放线拟定，钻杆中心与管道轴线应一致。拟定拉管机方位后，应固定好钻孔机。此时依照现场测得井位深度以及钻孔机位置，拟定钻杆造斜度，入土角应不超过15度。
钻机安装好后，应试钻运转并检测运转后机座轴线及坡度与否有变化，借以检查钻机安装稳固性和固定可靠限度。钻机安装质量和稳固性好坏是成孔质量好坏核心，因而必要认真细致重复进行，直至符合规定后方可进入下道工序。
将泥浆系统与钻机相连，水电系统接入,施工前对管线穿越范畴及周边建筑物进行详细调查，防止地下障碍对工程实行导致影响；下锚前应在浅层地下管线前面开探槽，以免对地下管线导致破坏。
2.3.3 导向钻进
导向孔钻进时钻具头部只安装略不不大于钻杆外径尺寸4cm矛式钻头，对正既定孔位，检测对中误差达到规范规定，即可开动钻机钻进导向孔。钻进时要持力均匀，匀速迈进。并应依照给进阻力大小，鉴定地层内与否有硬物或土层变化，以拟定注水机给水压力和给水量。钻进时，本地层含水较大地层为砂层或粉质砂粘土，应不注水钻进，本地层较硬或无地下水时，则应提高注水压力。注水重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应缓慢持力给进，当不能钻穿通过时，应记录钻具长度，拟定障碍物详细位置，采用挖掘机从地面向下开挖探坑进行解决。地面条件不容许时，则只有整体偏移钻孔轴线。普通单个硬物通过持续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动，防止钻孔偏移。障碍物位置在钻进过程中应详细记录。
每个钻进班组均应做台班记录，要详细记录钻进长度、轴线偏差、机座校核、土质软硬、障碍物、作业人员等状况。钻进宜按上坡方向进行，以利排水和最后出土，并有助于保证钻孔质量。钻进先导孔工艺见图示。
导向钻进是非开挖定向钻进铺管核心环节。导向钻按设计深度、标高，随时监控，适时调节。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。

施工中，施工员、质量员应全过程控制，桩位、管道走向、管道位置等及时复测，保证污水管道施工符合设计规定。
2.3.4 扩孔
导向孔钻进至接受坑，经测量检查，偏差在容许范畴内时，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。扩孔时人工给进要均匀，匀速回拉。同步注水机要持续注适量水，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，同步起到润滑作用。依照现场地质状况，采用刮刀式扩孔器。扩孔器尺寸为铺设管径1.5倍左右，这样既可以保持泥浆流动畅通又能保证管线安全、顺利拖入孔中。

扩孔钻头图
扩孔时地层土质较软时宜迅速给进回扩，地层土质较硬时要匀速缓慢进行。

回扩钻孔工艺见图示：
施工过程中，注意地下水位变化，钻进施工时与否正常，注意土质变化及拉管机压力，浮现异常及时采用办法。
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，要使钻孔直径达到管径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。
2.3.5 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。此项工序重要是拉运出扩孔搅碎孔内土，形成光滑圆顺安管通道。拉泥时，初次拉泥采用环形盘，重复来回拖拉后，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。
本地层土质较硬，以粘质土为主时，应先采用环形盘较窄拉泥盘拖拉，使拽拉阻力变小拉泥盘拉出顺利后，再换上环形盘较宽拉泥盘拖拉钻孔。拉泥盘环形盘大小及加装横挡封闭选取，应依照地层土质拟定。最后成形孔道内壁光滑圆顺，拖孔器拉泥清孔工艺见图示。

2.3.6 管道焊接
本工程中HDPE管采用热熔焊接，管道接口质量好坏直接影响到拉管施工成功进行，因而要严格按如下操作环节执行。
1）对口
① 将塑料管或管件放入夹具内夹牢，用刷子和棉布块将管口氧化层、油污、尘埃清除干净。
② 将两管端接口对正，对口间隙不得超过0.5mm，用卡尺检查两对口端面与否平行，必要保证两连接管接口时两个端面完全重叠，不得有缝隙。同步要调节好对口两连接管间同心度，其误差应不大于管壁厚10%。对口达到规定后，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。聚乙烯管材对接焊最佳焊接温度为200～240℃，普通拟定为210±10℃。经加热后两个管口熔化，当加热至熔融状态即完毕了吸热过程。焊接时应注意如下要点：
① 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、管件生产厂规定。
② 当批示灯亮时，最佳在等10分钟使用，以使整个加热板温度均匀。 ③ 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。
④ 热熔对接连接，两管段应各伸出卡具一定自由长度，校对连接件，使其在同一轴线上，错边不适当不不大于壁厚10%。
⑤ 温度适当加热板置于机架上，闭合卡具，并设系统压力。达到吸热时间后，迅速打开卡具，取下加热板。应避免与熔融端面发生碰撞。
⑥ 迅速闭合卡具，并在规定期间内，匀速地将压力调节到工作压力，同步按下冷却时间按钮。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，取下焊好管子。
⑦ 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。
3）冷却接口：接口完毕后，在卡具上应稳住对口，让其自然冷却，其时间拟定为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组对和熔热接口。打开夹具后卸除卡具，对熔融接合口外观进行检查，对口热熔环向高度、宽度成形应均匀、美观、其高度、宽度应适当。合格焊缝应有两翻边，焊道翻卷管外圆周上，两翻边形状、大小均匀一致，无气孔、鼓泡和裂纹，两翻边之间缝隙根部不低于所焊管子表面。
聚乙烯管材热熔对接焊参数值：按设计规定施工。
2.3.7 回拖拉管
本单位工程HDPE管材 ,HDPE管焊缝和管道强度检查合格后，即可进入拉管施工。一方面用现场制作“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，将管子回接到工作井后，卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆，堵上封堵头。
施工时，拉管机操作人员要依照设备数据均匀平稳牵引管道，切不可生拉硬拽。

安管工艺见图示。
2.3.8空腔注浆解决
PE管道拉通后，为了避免地面沉降，需要进行注浆加固。由于受场地条件限制，本次采用孔内注浆加固办法。
拉管施工前在PE管前端连接两根与PE管同长度D25钢管,与PE管一同拉入土中并一同到达拉管设计终点桩号。到达终点后，解除D25钢管与PE管连接，在两根钢管前面各加一根6m长同直径注浆花管。
移动拉管机到接受坑，和D25钢管连接并回拽。每拽入6m，把钢管和拉管机连接取消，换成和高压注浆泵连接。注入1：1水泥、粉煤灰浆液（0.4Mpa），从而置换触变泥浆，补充PE管周边空隙。然后再换再拉，再拉再注，重复进行。直到把钢管所有拉出接受坑，注浆过程也就所有结束了。
在注浆施工时应注意：a、依照实际状况每3-6米注浆一次，依照计算注浆量一定不不大于泥浆量，注浆时尽量保持不要间断。 b、当花钢管拖入地面时一定要用堵头堵死，防止浆液从花管前端流出。
2.3.9 导向坑回填及路面恢复
工作坑、接受坑及检查井应选用黄砂进行回填，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。按图纸规定恢复路面。
2.3.10 质量原则
（1）HDPE管材焊接质量原则
检查数量：外观质量全数检查；热熔焊缝焊接力学性能实验按200 个接头不少于 1 组做接头热熔焊缝焊接力学性能实验。
检查办法：观测；检查焊接力学性能检测报告；
上述检查中若有不合格则应加倍抽检，加倍检查仍不合格时应停止焊接，查明因素进行整治后方可进行焊接。
（2）定向钻进质量原则
水平定向钻施工容许偏差和检查办法应符合下表规定。

2.3.11 施工注意事项
（1）每次开机施工前，必要对定向钻机及有关配套设施进行全面检查，并做详细记录，不得在机械设备有故障或存在安全隐患状况下盲目施工。
（2）导向施工时，若浮现推动力突然增大或减小状况，则应及时停止施工，待查明因素后方可继续施工，切不可盲目施工。
（3）扩孔施工时，必要严格控制扩孔速度及泥浆量，避免路面上鼓、溢浆及塌孔等发生。
（4）拖拉施工时，依照设计规范规定做好详细拖拉记录。