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1、 水平定向钻技术在通信工程中的应用 李志强 刘立意 东北农业大学工程学院，哈尔滨150030 【摘要】：通过工程实例分析了水平定向钻技术在通信管道及光缆建设中的若干应用，并对水平定向钻的施工要求及注意事项做了阐述。 【关键词】：水平定向钻 通信工程 施工要求 注意事项 Application of horizontal directional drilling technology in communication engineering Li Zhiqiang LiuLiyi Northeast agricultural university college o
2、f engineering., Harbin 150030,China [Abstract]: Through the analysis of engineering application of the horizontal directional drilling technology in the communication pipeline and cable construction, and the construction of horizontal directional drilling requirements and precautions described. [K
3、ey words]:Horizontal directional drilling Communication engineering Construction requirements Precautions 1引言 水平定向钻技术最早出现在70年代，是一种非开挖施工技术，由于它不需要开挖路面，能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道。具有施工不污染环境、无严重噪音污染、不影响交通、对地层结构破坏小、成本低等特点，使其成为广受欢迎的施工方法。近年来在通信工程建设中被广泛应用。 2水平定向钻在通信管道建设中的应用 随着现代文明意识
4、和环保意识的逐渐加强，开挖路面进行各类地下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人民的关注，城市限制开挖施工的法规的陆续出台，对通信管道的施工也产生了极大的影响。而采用水平定向钻穿越技术进行管线穿越施工，是解决上述问题的一种较佳方案。下面就通信管道施工中出现的以下几种情况阐述水平定向钻的应用。 2.1通信管道穿越禁止开挖路段 由于在市区很多路段交通繁忙，所以是禁止开挖或限制开挖的，所以当通信管道穿越这些路段时，就可以采用水平定向钻方式施工。可在不阻碍交通及影响人们出行的情况下，通过此类路段，使通信管道施工对人们生活的影响降到最低。例如：当通信管道穿越西大直街、学府路等哈尔
5、滨市区内的重要交通干道时就是采用此方式施工，收到良好的效果。 2.2通信管道穿越商业区 由于混凝土包封通信管道在包封后需进行养生，管道沟不能够即时回填。当通信管道穿越繁华商业区时，由于人流量大，若采用普通开挖方式进行通信管道施工，必需采用分段施工的方式，不但会影响商家的运营，而且容易造成安全隐患，这样增加了管道建设周期及建设成本。而采用水平定向钻施工，不需开挖路面，只在繁华商业区选择合适的水平定向钻作业坑地点就可以实现管道的穿越。 2.3通信管道穿越河流 由于河流地况复杂，且承担防汛任务，有防汛要求，所以穿越河流历来是通信管道施工中的难点。在出现水平定向钻技术前，大部分采用顶钢管或挂桥
6、箱方式通过，不但施工难度大，而且费用高。而采用水平定向钻不但简化了施工方案，而且降低了施工成本，对周围环境没有影响，不破坏地貌和环境，适应了各项要求。例如哈尔滨移动通信管道穿越哈尔滨市内的马家沟河时，采用水平定向钻技术，不但避免了对河道的损坏，而且也满足了防汛要求。另外，天津移动通信管道穿越海河时也是采用水平定向钻方式（管材采用的是φ33/40mm硅心管）实现了300多米的大长度穿越，这在以往的施工方式中是很难达到的。 2.4通信管道穿越大跨度铁路 天津某运营商的通信管道在穿越京津铁路时，由于此段铁路密集，密度大，达到500多米，采用常规施工方法很难通过，在施工过程中采用水平定向钻拉硅心管
7、方式不但成功穿越铁路，且长度达到660米，管道人孔离开铁路控制区，消除了管道施工对铁路路基的影响，也为日后管道维护提供极大便利。 2.5通信管道穿越管线复杂地段 由于市区地下障碍物较多，各种管线纵横交错，给通信管道施工带来极大的困扰。例如，某市经纬街（西十六道街－霞曼街段）作为市区的交通干道，不仅车流量大，而且地下埋有各种管线，包括排水、供水、供热、煤气、照明、交通、电力等各种管线，并且由于敷设时间较早，很多管线资料不全，尤其是地下的高压电缆有多条，已无可供开挖的通信管道线位，基于上述现状，移、联、铁、电、广电合建经纬街通信管道采用水平定向钻方式进行施工。具体方式为：在经纬街上几处管线相对
8、较少地段选取水平定向钻钻机作业地点，利用水平定向钻穿越精度高，易于调整敷设方向和埋深（城市管网埋深一般达到三米以下），管线弧形敷设距离长、并且可以使管线绕过地下的障碍物的特点，使此段通信管道顺利贯通，满足了各运营商的建设要求。 另外，伴随数据业务在通信中占有的比重不断上升，数据接入点的逐年递增，对通信管道的建设就提出了更高的要求（最后20米现象），由于很多接入点位于繁华地段，接入点附近的路面（包括绿地）等不允许开挖，且附近地下管线复杂，而且有的接入点位于狭窄街道上，施工空间很小，采用普通顶钢管方式很难将通信管道建设到位。而小型钻机和微型钻机的就可以在繁华市区的狭窄街道施工，解决最后20米现象
9、例如现有可以在地下室进行铺管的微型定向钻机。 3水平定向钻在直埋光缆敷设中的应用 3.1光缆穿越河流 在以往的直埋光缆敷设中，当通过河流、大的沟渠时通常采用冲槽、架空方式通过。但以上方式都有很大的缺点，例如，冲槽方式损坏河床结构，且施工难度较大；而架空方式的安全性则较差。 采用水平定向钻机穿越施工时，不损坏河流两侧堤坝及河床结构，具有施工周期短人员少、成功率高施工安全可靠等特点，并且由于管线埋在地层以下 9—18m，地层内部的氧及其他腐蚀性物质很少，所以起到自然防腐和保温的功用，可以保证管线运行时间更长。光缆的安全性也得到大幅度的提高。 3.2 光缆穿越铁路 由于铁路的特殊要
10、求，采用常用的顶钢管方式穿越不但施工周期长，而且遇到落差较大地段及铁路线路较多时，施工难度更大。 采用水平定向钻拉管穿越铁路不但可以缩短施工周期，而且在施工地点及管材的选择上（即可以选择PVC管材也可选用硅心管）也较为灵活，一般选择避开铁路控制区进行施工，钻孔深度也可以加深，不但可以最大限度的减少对铁路系统的影响，也节省了建设资金。 4对水平定向钻施工的技术要求 4.1导向孔施工 导向孔施工是成孔的关键，根据已设计轨迹线确定导向孔的入土点和入射点角度。认真测量和科学选取穿越轴线的方位角，使钻孔接近设计轨迹线。施工准备：将导向钻头安装连接，检查探头发射的各个参数是否正常，探头电池容量是否
11、足够。 开孔：为保证入射角的准确和稳定，开孔时须保持连续钻进至少2.5m，同时宜采用低钻速、小泵量、慢进尺。 造斜钻进：调整钻头工具面向角至需要角度，钻机顶进形成造斜段，导航仪跟踪监控钻头仰角的变化，根据不同的土层，顶进结合钻进，勿使仰角的变化超过钻杆的最小曲率半径。 保直钻进：钻机匀速回转钻进，给进速度尽量快，使导向孔直线段更平直。 设计导向钻进参数表。 4.2回拉扩孔 孔径设计：根据敷设管道的直径和根数计算需要成孔的最小直径，既不能过大，也不可过小，成孔直径过大，敷设管道周围土层坍塌易造成路面下陷，成孔直径过小，会使拉管阻力增大，引起脱管或管道变形。 分级扩孔：各级扩孔分别为
12、一级φ200mm、二级φ250mm、三级φ300mm、四级φ400mm、五级φ500mm等。根据设计的成孔直径，由小到大分级扩孔，直至扩到工艺要求的孔径。 孔壁加固：扩孔的同时通过扩孔钻头向孔中注入泥浆，泥浆的浓度根据不同的土层条件来配制。泥浆渗透到孔壁中，通过扩孔钻头的挤压和磨擦，起到对孔壁的维护和稳定作用。 回拉敷管：拉管过程中的回拉力要克服管道与孔壁摩擦力，成孔的质量与导向孔的曲线形状以及扩孔工艺有着密切关系，正常情况下敷设PVC或PE管的回拉力不应超过5kN，拉力过大会造成管材断裂或变形。使用PVC或PE管材须提前24小时将管材粘接好，以保证接头的抗拉强度。下管作业要根据不同材质的
13、特点做成斜坡，防止坑下管角度过大折断管材。连接管材和钻杆的分动器安装之前要仔细检查，防止拉管过程中出现卡钻。拉管时孔中须注满泥浆或水，以减小拉管阻力。 4.3 管材的选择 由于水平定向钻钻机的拉管长度最小可以在20米，最大可以达到2000米，所以在通信工程施工中应根据拉管的长度及管材的经济性采用不同的管材；通常拉管长度≤50米时采用φ116mmPE塑料管，拉管长度＞50米时采用φ120mmPE塑料管,对于超长距离拉管管材可采用硅心管（φ33/40mm或φ38/46mm）。 5水平定向钻施工中应注意的问题 虽然水平定向钻技术施工方便，并且在通信管道建设及光缆敷设中得到越来越大的应用，但在
14、具体施工过程中还要注意以下几点： 5.1地下现状管线勘查 尽管先进的水平定向钻设备具有在施工过程中避开前进路线中其他管线的能力，但还应根据工程所能提供的工程现场地下管网资料，对现场地下管网进行复查，准确掌握地下各种管线和其他基础设施的分布及埋深。防止在施工过程中对其他管线造成损坏，这对于保证通讯、电力、上水、排水、煤气等其它管线安全运营，确保公众正常生活仍有很重要的意义。 5.2地形地貌测量及现场地质勘查 根据市政管理部门审批的路由，按施工区域地形及路线定出钻孔轴线，沿轴线的地表走向标定地面有效标定点的距离和方位以及各个标定点的地面标高（或高差），为导向孔施工时地面跟踪监测提供准确依据
15、 掌握钻孔工作区地层特征，为成孔工艺提供钻探参数。一般建议地下有流沙或石质地段不采用钻孔方式穿越。 5.3施工现场的设立 施工区域要安装防护围栏，施工机械、机具和材料要按规范安装和堆放，需占用道路或人行道的区域应设置明显的施工安全标识，引导车辆和行人合理分流，夜间要设立反光标识和警示灯，施工区域分为机械作业区和下管作业区。 6结束语 综上所述，与其它施工方法比较，该项技术具有不破坏环境、不影响交通、施工精度高、施工安全性好、施工场地可灵活调整、周期性短、成本低、社会经济效益显著等优点。相信随着水平定向钻钻机的不断改进及施工工艺的不断提高，水平定向钻这种非开挖技术将在通信工程中起到越
16、来越大的作用。 作者简介：李志强，1974年1月出生，男，黑龙江友谊县，东北农业大学工程学院，在读工程硕士，从事通信工作。0万U豆体验卡 卡号：50D890668267e3349e33 密码：686d03401eefba96faba 奖品名称：500万U豆体验卡 卡号：50De7a00c543af387fc0 密码：b26488ce65abc1787202 奖品名称：500万U豆体验卡 卡号：50Dbac638 85c802fd52e 密码：3d1c344384327b85efff 奖品名称：500万U豆体验卡 卡号：50Dd97f0765bdf6998
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