大口径定向钻穿越技术应用的研究

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摘要：随着大口径定向钻穿越技术的不断改进，它被应用于更广泛的领域，如燃气管线穿越公路与铁路、电力设施安装、市政给排水工程，通信管网等各类地下管线施工，与传统开槽埋管工艺相比，大口径定向钻穿越技术在施工工序、工期、成本有着非常明显的优势，本文对大孔径定向钻穿越技术的特点、优势、及施工过程中的技术要点进行了研究。

关键字：大口径定向钻；穿越技术;施工技术;施工措施;

Abstract: with the continuous improvement of large diameter directional drilling technology, it is applied more widely, such as gas pipelines across the highway and railway, electric power facilities, municipal water supply and drainage engineering, communication network, all kinds of underground pipeline construction, and the traditional slotted pipe process, large diameter directional drilling technology in construction process time limit for a project, cost, has obvious advantages, the large diameter directional drilling crossing characteristics, technical superiority, in the process of construction and technical points for study.

Keywords: large diameter directional drilling technology; crossing; construction technology; construction measures;

中图分类号：P634文献标识码：A 文章编号：

引言:非开挖拉管施工技术被广泛应用于燃气管线穿越公路与铁路、电力设施安装、市政给排水工程，通信管网等各类地下管线施工[1]。因为其施工工艺及过程往往对地面或地下设施的破坏相对较小，可以穿越铁路、公路、河流以及暂时不能进行挖掘施工的地区，是一种管线铺设、修复、改造等经常采用的技术。与传统的挖槽埋管法相比，它具有基础投入成本较低、施工准确度更高、环境破坏较小、施工周期短、等优点。

随着工程技术上的不断进步，孔径大于1000mm的大孔径穿越技术被应用的越来越广泛，它的优越性越来越受到工程人员的青睐。

一、大口径定向钻穿越技术的特点

在不同的环境下往往采用的施工方法不同，一般采用的施工技术有：微型隧道铺管法、推挤顶进铺管法、导向钻进法铺管法、盾构法和顶管法、气动矛铺管法、螺旋钻进铺管法、定向钻进铺管法、夯管锤铺管法、。而修复旧管线的施工技术一般有：滑动内插法、变形再生法、原位固化法、原位换管法、局部修复法。随着大孔径穿越施工技术的发展，大量的先进设备及工艺手段已经全面应用到施工中，使得原有的技术得到了更高层次的发展，而且这种发展是不可逆的，为以后更加先进的后备技术提供了保障。随着管材技术、相关施工设备、定位系统等配套设施的进步，敷设精度上的发展更是突飞猛进。 二、大口径定向钻穿越技术的优势

与传统开槽埋管工艺相比，大口径定向钻穿越技术在施工工序、工期、成本有着非常明显的优势，开槽埋管施工法在施工过程里的额外增加的费用包括维护费用、园林与道路恢复费用、机械挖土费用等；传统开槽埋管工艺在施工过程里，如果管道口径较大、埋深也较大，土层开挖后要做支护处理，大口径定向钻穿越技术则省略了这部分工艺；传统挖槽埋管技术因为其施工中常会造成交通拥堵、使得地表以上和以下的建筑设施收到一定程度的影响，而大口径定向钻穿越技术则不存在这样的问题；传统挖槽埋管法的管道地基一般采用混凝土或者碎石砌筑而成，在施工的过程里容易扰动土层导致沉降现象，并且管道地基重量很大，在自然受重作用下会发生较大的沉降量，但大口径定向钻穿越技术只是采用管道和土体置换的方式，减少了管道的沉降量[3]。

三、大口径定向钻穿越施工技术措施

虽然大口径定向钻穿越施工技术优势较为明显，但其施工过程中的很多理论知识及细节必须引起工程人员的足够重视，如果不能科学地使用这种技术，不但不会节约成本，反而会引起很多的麻烦，它不仅仅是一项施工技术，也是一项管理工程。

（一）前期施工准备

在管线穿越铁路或公路采用大口径定向钻穿越施工技术之前，需要对施工现场环境进行全方位的调研，首先要掌握管线通过区域的地质构造，再者要绘制地表和地下水分布的情况，尤其是在该区域如果有其他管线时，更要做一个全面立体的放大图，不放过任何细节，这样可以避免施工时遇到突发性的问题暂停施工，减少损失。了解地质结构后，针对项目设计合理的管线穿越路线以及进出口的点位。前期准备工作内容一般有如下几个方面：①标示好路面上的建筑物、如医院或学校等，如遇到化工厂等危险地界，应与市政部门仔细磋商，制定计划，不能有任何差错。②定位。对预计施工管线路径位置的地质情况进行定位，这样为方便施工准确性提供好的基础，可以用导航装置进行辅助定位。③对地下其他管线的分布情况做好详细的绘制，这需要大量的工作去做，一般要求助于市政单位及相关工程技术人员进行配合，切忌盲目施工造成其他管线的损坏，造成不必要的经济损失。

（二）大口径定向钻穿越施工技术要点

在大口径定向钻穿越实施之前，需要根据实际环境来设计施工的方案，例如管材种类的选用、导向孔轨迹的设计、泥浆泥浆的配制等。①在编制管线穿越施工方案时，在设计导向孔轨迹的深度、坡度时，要对误差的范围做一个标识，以便施工时可以周详地考虑实际环境与设计之间有出入时，是否在可控的范围内，同时管线设计要考虑通过区域路径的地质实际情况，应选择中性土层进行穿管，当要穿越软性土层时应采取措施如灌浆或加固。另外，施工要将入土角度列为重点，根据施工实际环境既应满足施工的条件，又能尽最大可能减少对地表上建筑物基础的影响。②对于泥浆的配制一定要满足施工的要求，将少量聚合物添加如优质膨润土泥浆进行配制，避免有塌陷情况出现[4]。

③对轴线进行定位测量。在进行导向孔的施工过程时，必须注意的轴线的定位测量，使用定向钻机水平钻进。当在非开挖区域的地面时，要采用导航设备对钻头的方向及深度进行精确控制，使得导向孔按照设计的轴线形成敷设中心线。④随着钻进工程的不断深入，及时调整钻进参数。由于地质绘制的情况并不能保证100%吻合地下岩层情况，所以，在进行钻孔施工过程中，钻入段应该轻压慢转，而进入平直段后则采用轻压快转的方式，进而保证钻具的导向性和稳定性。随着钻进深度和地质岩层的变化，在突破不同的岩层带时，应当根据岩层情况及时调整钻进参数，避免不同的岩层钻进对设备造成损害。⑤根据设计图纸以及实际取点的情况对导向孔轴线要做施工核查校验，确认后，将导向钻头换成回扩钻头，施工回扩以导向孔为轴线进行。在回扩的过程里，尽可能保持合适的泥浆量，并对泥浆各项性能进行不定期抽查与检测。⑥在扩孔结束后，要根据图纸里面的设计内容对已经完成的扩孔进行核对校验，这样可以确认它的宽度与方向精度是否满足管道施工的要求。当回拖管道时，要特别注意孔内的情况，钻机操作手应密切注意钻机回拖力及扭矩的变化情况。回拖要平稳，禁止野蛮拖拉[5]。

（三）施工的特殊措施①应对精度要求应采取的施工措施

由于某些工程需要精度更高，在这种情况下，可以采用设置工作坑、增加监控检测频率、选择人员活动较少的夜间施工避免干扰等手段来提高施工精度。特别是在检测及检定管位深度、方向及岩层突破上，需要增加检定次数，采用及时进行钻进调整，尽量规避钻进施工误差。

②应对沉降问题应采取的施工措施

在遇到不良土质时，经常会发生沉降问题，这时应增设工作井，将原先的工作段分为几次完成，尽可能减少土体变形。此外应采取相应的补救措施，利用工作井对下沉的管段或者可能下沉的管段进行灌浆加固措施。在回拖管材时，使用外侧附带灌浆管灌浆封堵的方式，可以较为有效的控制沉降问题。

结束语：随着我国城镇化进程的加快,以及工程设备的不断更新换代，大口径定向钻穿越施工技术将会越来越受到工程施工与设计人员的青睐，并且关于它的研究会更加深入，它会给我们带来更高的效率以及更高的安全系数，工程上节约的效益将会越来越明显。

参考文献

[1]相琪昂，拉管施工技术在管线穿越道路中的应用[J].科技信息,2008917)

[2]姚新义，市政给排水工程拉管施工技术[J]中华建设.2012(07)

[3]王丙奎，蒋鑫，大口径粉质粘土层水平定向钻穿越固孔技术研究[J]科技信息,2010(12)