1、 水平定向钻施工技术水平定向钻施工技术XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX有限公司有限公司主讲人：主讲人：-目录一、非开挖技术发展历史、现状和未来二、非开挖技术分类三、水平定向钻概述四、水平定向钻施工工艺五、水平定向钻常用设备六、常见的问题七、工程案例一、非开挖技术发展历史、现状和未来1 1、概述：、概述：非开挖施工技术（Trenchless Technology或No-Dig）是指在不开挖地表的条件下探测、检察、修复、更换和铺设各种地下公用设施（管道和电缆）的技术和方法。与开挖施工法相比，非开挖施工技术具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、综合施工成本低、社会效益显著等2、优点。新技术的开发与应用取决于工程需要和市场需求。非开挖技术的发源地主要在三个国家-日本、英国、美国。2 2、发展过程、发展过程 我国非开挖施工技术起步较晚，但随着各类非开挖施工设备的引进和工程市场的旺盛需求，也极为有利的促进了我国的非开挖事业的发展。总体上来说我国非开挖技术的发展经历了以下几个阶段：一、非开挖技术发展历史、现状和未来了解认识阶段了解认识阶段引进、推广、发展应用阶段引进、推广、发展应用阶段无序竞争的阶段无序竞争的阶段规范管理阶段规范管理阶段了解认识阶段：了解认识阶段：该阶段是在1993年后的几年时间内，在我国有关部门工作人员渴望全面了解非开挖技术，并希望将该技术引入国内施工行业3、，成为一门新兴的产业。在这个阶段，已经有很多部门和管理人员认识到非开挖是一个具有非常广阔市场前景的技术。同时在这一时期，国外从事非开挖技术的工作人员也意识到中国具有非常广阔的非开挖市场前景，国际非开挖离不开中国。中国需要国际非开挖。一、非开挖技术发展历史、现状和未来一、非开挖技术发展历史、现状和未来引进推广阶段：引进推广阶段：20世纪90年代初前期，偏重于引进螺旋钻机和小口径顶管机。20世纪90年代中期，引进设备集中在小型的气动矛，夯管锤和导向钻机上。此时，我国加大了对非开挖技术的宣传力度，扩大了与国际非开挖届的接触，通过多种形式的技术交流活动，开拓了中国工程技术人员的眼界，了解了国外非开挖技4、术的发展及其前景，而且也促使我们非开挖技术产业的加速发展。一、非开挖技术发展历史、现状和未来无序竞争阶段：无序竞争阶段：该阶段非开挖工程市场运作尚不完善，而且缺少应有的规范与定额，有很多没有技术实力的单位纷纷购置设备开始从事非开挖施工，造成一哄而起，恶性竞争，扰乱非开挖技术的市场，也严重影响了我国非开挖技术的正常发展和推广应用。规范管理阶段规范管理阶段：在1998年，中国非开挖技术协会宣告成立，已经制定了一些行业性的指导性规范。随着对该项技术的逐步认识，建设单位也提高了管理水平，完善了对竣工资料的收集工作。一、非开挖技术发展历史、现状和未来发展趋势发展趋势 非开挖技术将在我国地下管线的施工中起5、到越来越重要的作用。非开挖技术的发展必将向规模化、规范化、国际化的方向发展。二、非开挖技术分类非开挖施工方法按其用途可分为新管铺设新管铺设和管线修复管线修复两大类。非开挖技术新管铺设管线修复管线铺设管线更换水平定向钻顶管夯管锤胀管法内衬法缠绕法喷涂法三、水平定向钻概述 水平定向钻(Horizontal Directional Drilling)技术作为非开挖技术中最具活力的一项施工技术，具有精确导向、环保、效率高、精确导向、环保、效率高、不影响交通、不影响交通、施工安全性好、施工安全性好、技术技术综合成本低综合成本低等特点。一般适用于管径1200mm以内的的钢管和PE管。但面临下述问题：市场竞6、争激烈,导致价格下降；地下管网复杂,增加施工的风险。三、水平定向钻概述水平定向钻原理水平定向钻原理 其基本原理是施工时在钻杆前加一个传感元件，通过对传感元件的地面跟踪，准确控制导向钻头的走向和深度。待导向钻头按预定位置出土后，卸掉导向钻头，换上回扩器，对导向孔进行分级扩孔，并针对不同地质条件配置不同的泥浆，对孔道进行泥浆护壁，以形成待敷设管道口径的1.21.5倍的泥浆孔，最后进行管道的回拖的一种先进施工工艺。相关术语和技术规定可以参考行业规范水水平平定定向向钻钻法法管管道道穿穿越越工工程程技技术术规规程程（CECS382:2014CECS382:2014）水平定向钻机进行管线穿越施工顺序为：地7、质勘探及管线探测、穿越轨迹设计、钻机选型、泥浆配置、先导孔钻进、扩孔钻进、管道回拖、环境保护、地貌恢复。四、水平定向钻施工工艺1 1、地质勘探、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。地勘报告一般由业主单位提供，根据地质勘察报告可以进行钻机根据地质勘察报告可以进行钻机及钻具组合的选择，也是我们提供工程报价的依据。及钻具组合的选择，也是我们提供工程报价的依据。工程勘察应符合现行国家标准岩土工程勘察规范GB 50021等相关标准的规定。水平定向钻法管道穿越工程施工前应取得穿越场地的工程地质资料，包括地形、地貌、地质构造及地震、地层结构特征、岩土层的性质及8、其空间分布，并对管道穿越地层进行工程地质评价。四、水平定向钻施工工艺四、水平定向钻施工工艺2 2、地下管线探测、地下管线探测：城市地下管线资料残缺不全，有的资料精度不高或与现状不符等问题，以致影响地下管线规划建设的科学性和在工程建设过程中挖断、挖穿地下管线的事故时有发生。地下管线探查是通过现场调查和不同的探测方法探寻各种管线的埋设位置和深度埋设位置和深度。地下管线探测应根据管道穿越工程的规划、设计、施工和管理部门的要求，按现行行业标准城市地下管线探测技术规程CJJ 61的有关规定有关规定执行：地下管线探测应查明拟穿越区域建(构)筑物的结构类型、荷载类型、基础类型。地下管线探测的范围应覆盖管线工9、程敷设的区域，穿越路由周围不应小于管径的3倍，且不应小于3m。既有地下管线探测后，应通过地面标志物、检查井、闸门井、人孔、手孔等进行复核。四、水平定向钻施工工艺方法：方法：要求业主提供工程现场地下管网资料；寻找施工现场周围的工作井，查看管线的走向，情况不明通知相应负责部门到现场进行交底；询问当地居民；用管线探测仪管线探测仪进行测量；钻机出入土点挖工作坑，至少1.5米深。四、水平定向钻施工工艺四、水平定向钻施工工艺3 3、穿越轨迹设计、穿越轨迹设计：根据CECS382:2014，水平定向钻先导孔轨迹设计应包括下列内容：(1)钻孔类型和轨迹形式；(2)确定入土点和出土点位置；(3)确定各项轨迹参数10、，包括入土角、出土角、圆弧过渡段曲率半径、管道埋深、管道水平长度、实际用管长度等。水平定向钻先导孔轨迹参数水平定向钻先导孔轨迹参数见下表：四、水平定向钻施工工艺注：未采取措施对上覆土层进行处理时，最小覆土厚度应大于管道管径5倍6倍以上。当穿越城镇河道时，管道顶部至规划河床的覆土厚度覆土厚度应根据水流冲刷、防止冒浆、疏浚和抛锚等要求确定，不宜小于3m；水平定向钻穿越公路、铁路、地面建筑物时，最小覆土深度应符合各自行业标准的要求；当本行业标准无特殊要求时，最小覆土厚度最小覆土厚度应符合下表的规定：四、水平定向钻施工工艺水平定向钻法敷设的管道与建筑物或既有地下管线的距离管道与建筑物或既有地下管线的距11、离应符合CECS382:2014的规定：（1）当敷设在建筑物基础上方基础上方时，与建筑物基础的水平净距不应小于15m；（2）当敷设在建筑物基础下方时，与建筑物基础的水平净距应大于持力层扩散角范围，扩散角不应小于45；（3）在建筑物基础下敷设管线时，应经过验算后确定深度；（4）与既有地下管线平行敷设平行敷设时，管道外径大于200mm时，净距应为最大扩孔直径的2倍以上；管道外径小于200mm时，净距不应小于0.6m；（5）从既有地下管线上部交叉敷设上部交叉敷设时，垂直净距应大于0.6m；如在淤泥质地层中穿越，垂直净距应大于1.0m；四、水平定向钻施工工艺（6）从既有地下管线下部交叉敷设下部交叉敷设12、时，垂直净距应符合下列规定：1)黏性土地层应大于扩孔直径的1倍；2)粉土地层应大于扩孔直径的1.5倍；3)砂土地层应大于扩孔直径的2倍；4)小直径管道(D1110mm)垂直净距不得小于0.55m。（7）采用水平定向钻法敷设燃气管道时，管道与建(构)筑物或相邻管道之间的水平和垂直净距应符合现行国家标准城镇燃气设计规范GB 50028的有关规定。4 4、钻机选型、钻机选型：根据根据CECS382:2014CECS382:2014规定：规定：（1）水平定向钻法管道穿越工程施工应综合考虑施工场地、地层条件、敷设管线施工场地、地层条件、敷设管线直径、埋深和长度直径、埋深和长度等因素，合理选择钻机类型钻机13、类型和性能参数性能参数。（2）施工所用水平定向钻机额定回拖力回拖力可按设计回拖力计算值的1530倍进行选取。（3）水平定向钻机的功率应与工程相匹配与工程相匹配，可根据管道直径、穿越长度和回拖力管道直径、穿越长度和回拖力确定。四、水平定向钻施工工艺5 5、泥浆配制、泥浆配制：泥浆不仅可以保持孔壁稳定，防止坍塌，还可以对铺管起到很好的润滑作用，大大减小管线与孔壁之间的摩擦阻力。根据根据CECS382:2014CECS382:2014规定：规定：（1）水平定向钻进应根据地层条件、穿越管道直径地层条件、穿越管道直径和长度长度，制定合理的泥浆体系，选择合适的造浆材料；（2）钻孔泥浆的设计应包含下列内容：14、1）确定钻孔泥浆的比重、黏度、静切力、动切力、滤失量、泥饼厚度、允许比重、黏度、静切力、动切力、滤失量、泥饼厚度、允许含砂量、含砂量、pHpH值值等基本参数；2）各种造浆材料的配合比配合比；3）钻孔泥浆材料用量计算；4）泥浆制备；5）制定钻孔泥浆循环、净化、管理措施。四、水平定向钻施工工艺（3）泥浆性能参数应根据地质情况确定，可按表规程中表6.4.3选择；（4）钻孔泥浆用量泥浆用量计算应综合考虑最终扩孔直径、钻孔长度、扩孔次数、孔内漏失扩孔直径、钻孔长度、扩孔次数、孔内漏失状况状况等因素；（5）钻孔泥浆的配方和性能参数配方和性能参数应根据施工过程中地层条件、钻进工艺、孔内情况地层条件、钻进工艺15、孔内情况等因素等因素进行实时监测和调整；（6）施工时泥浆泵的泵量应能满足施工要求；（7）水平定向钻施工过程中应保持稳定的泥浆循环泥浆循环；（8）泥浆应在专用搅拌容器或搅拌池中配制，从钻孔内返出的泥浆应经沉淀池或泥浆净化设备处理并调整后方可重复利用；（9）当钻进过程需要长时间中断时，应向孔内定时补充新泥浆并活动钻具，以补偿泥浆漏失及防止卡钻事故的发生；（10）钻孔泥浆配制过程中应按附录B要求填写钻孔泥浆记录表。四、水平定向钻施工工艺6 6、导向施工（先导孔钻进）、导向施工（先导孔钻进）：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16、设计轨迹尽量吻合的导向孔。规程中规定：（1）对于距离短、埋深浅、电磁干扰弱、地面有通行条件的穿越工程，宜采用无缆式导向仪进行导向钻进；（2）对于距离长、埋深大、电磁干扰强或地面无通行条件的穿越工程，宜采用有缆式导向仪进行导向钻进；（3）应根据地层类型、穿越长度及钻杆尺寸地层类型、穿越长度及钻杆尺寸选择合适的导向钻具组合导向钻具组合；四、水平定向钻施工工艺四、水平定向钻施工工艺（4）先导孔钻进施工先导孔钻进施工应符合下列规定：1）施工前钻机应进行试运转试运转，时间不应少于15min，确定机具各部分运转正常且钻头喷嘴有泥浆流动后方可钻进；2）第一根钻杆入土钻进时应轻压慢转、稳定入土位置，符合设计入17、土角后方可继续钻进；3）先导孔钻进时，直线段测量计算频率宜每根钻杆一次；4）采用无缆式导向仪时，应按附录C要求记录导向数据，并绘制钻孔轨迹剖面图；5）采用有缆式导向仪时，司钻应定时观察计算机处理的随钻数据，并进行数据采集；6）控向员应及时将测量数据与设计值进行对比，引导司钻员调整钻进轨迹；四、水平定向钻施工工艺 7)钻进至既有管线临近区域时，应慢速钻进并复核先导孔轨迹，测算与交叉管线的距离，确认在安全许可范围后再恢复正常钻进：8)曲线段钻进时，应符合下列规定：a 一次顶进长度宜小于0.5m；b 应观察延伸长度顶角变量且该变量应符合钻杆极限弯曲强度要求；c 应采取分段施钻，使延伸长度顶角变化均匀18、。9)导向钻进遇到异常情况时，应停钻查明原因，问题解决后方可继续施工；10)先导孔纠偏应平缓，避免出现大的转角。四、水平定向钻施工工艺导向孔钻进就是从起始位置沿预定路线向目标位置钻进的过程。为了准确地沿预定线路前进，司钻手必须控制钻头体的钻进方向，有时还需要变向。变向的简单原理变向的简单原理是：当边旋转边推进边旋转边推进时，钻头体直线直线行进；当不旋转只推进不旋转只推进时，钻头体沿弧弧线线行进。实质上，一个完整的导向孔就是由一系列的直孔通过变向推进连接而成的。四、水平定向钻施工工艺定位仪器定位仪器定位仪器一般采用手持式（无缆式）或有缆式系统。在大多数水平定向钻施工中，通常使用的是手持式控向仪器19、手持式控向仪器。下面的分别对三个部件进行专门介绍。接收器接收器遥显仪遥显仪信号棒信号棒正常的水平定向钻施工中，一般采用手持式定位设备以便于追踪钻进中的钻头。控向仪操作手在钻头行进路线的上方行走，使用手持式接收器定位钻头。四、水平定向钻施工工艺接收器接收器包含接收天线和处理信号用的电子装置。数据显示在显示屏上。标准的手持式接收器由控向仪操作手携带，通过在钻头行进路线上方前后移动来确认钻头的位置和方向。四、水平定向钻施工工艺遥显仪遥显仪从接收器接收数据并在显示屏上显示，司钻手可以迅速地断定钻头的位置。四、水平定向钻施工工艺信号棒信号棒信号棒安装在钻头体内，发射信号，向接收器提供钻头在地面下相对位置20、的数据。它包括电子装置和电池，根据所需的钻进深度可以采用不同能力（信号强度）的信号棒。四、水平定向钻施工工艺7 7、回扩施工回扩施工(扩孔钻进扩孔钻进)：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1.21.5倍。首先进行扩孔设计：扩孔设计：穿越管道直径大于250mm或地层土质为中砂、粗砂及砂砾土时，宜进行多级扩孔多级扩孔；应根据地层条件地层条件和钻机能力钻机能力合理选择扩孔程序，管径越大，扩孔次数越多，钻机能力小，也应增加扩孔次数。管道穿越沉降严格控制地区时，管道与孔壁环空间隙内的泥浆应采用水泥砂浆置换。四、水平定向钻施工工艺规定规定：（1）扩孔钻进应21、根据地层特点、工程规模、钻机能力、钻杆规格地层特点、工程规模、钻机能力、钻杆规格及扩孔器类型扩孔器类型进行合理设计；（2）当设计的终孔直径较大或施工设备能力有限时，宜分多次将钻孔直径扩至设计要求；（3）扩孔钻进前应确认扩孔器喷嘴畅通；（4）扩孔钻进应符合下列规定：1）应按设计的扩孔极差给定钻进参数及泥浆排量；2）扩孔过程中，如发现扭矩、拉力异常，应降低进尺速度，判断孔内状况并调整相关技术参数；3）一级扩孔完成后，应结合扩孔过程中扭矩、拉力及返浆情况对孔内清洁状况进行判断，若孔内钻屑量偏多，宜进行洗孔后再进行下一级扩孔；4）应按要求填写扩孔钻进记录。（5）扩孔完成后，应根据孔内清洁程度确定是否进22、行清孔。四、水平定向钻施工工艺四、水平定向钻施工工艺挤压式扩孔器（普通）三牙轮扩孔器（岩石）四、水平定向钻施工工艺8 8、管道回拖管道回拖：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。四、水平定向钻施工工艺管道回拖施工要求管道回拖施工要求；（CECS382:2014）(1)管道回拖前，应做好下列准备工作准备工作：1)对钻机地锚进行检查，确保回拖过程中不出现地锚松动；2)对钻机、泥浆泵等设备进行检修保养；3)吊管设备进场就位；4)对钻杆和管道的连接件进行检查，确保工作可靠；5)做好管道地表减阻措施23、；6)对已连接完成的管线长度、焊缝、防腐进行检查；7)管道回拖组合连接后，应进行泥浆试喷，确保泥浆通道畅通四、水平定向钻施工工艺(2)采用管道发送沟减阻发送沟减阻时，应符合下列规定：1)应根据地形、出土角等确定发送沟开挖深度和宽度；发送沟的下底宽度宜比穿越管径大500mm；2)管道发送沟内应注水，最小注水深度宜大于穿越管径的1/3；3)应在回拖前将穿越管段放入发送沟。(3)采用托管架减阻托管架减阻时，应符合下列规定：1）应根据穿越管段的长度和重量确定托管架的跨度和数目；2）托管架的高度设计应满足预制管段弯曲曲率的要求；3）托管架的强度、刚度和稳定性应满足设计要求。四、水平定向钻施工工艺（4）管24、道进入钻孔时应确保管道轴线管道轴线与钻孔轴线钻孔轴线在出土端的延长线重合重合，避免管道与钻孔形成夹角。（5）管道回拖作业应符合下列规定：1）回拖过程应连续施工，特殊情况下需中断中断时，中断时间不宜超过不宜超过4h4h；2）回拖速度应均匀均匀，避免造成孔内压力激动；3）回拖过程中宜保持泥浆循环泥浆循环；4）应按要求填写回拖记录。（6）管道回拖完成后，应进行以下工作：1）管道回拖完成后，应对管道两端进行封堵封堵；2）管道敷设后应对管道实际轴线进行测量；3）两端造斜段环空应视情况进行注浆加固处理。四、水平定向钻施工工艺四、水平定向钻施工工艺五、水平定向钻常用设备水平定向穿越设备及其组成水平定向穿越设25、备及其组成主机主机钻具钻具泥浆系统泥浆系统导向系统导向系统主机主机五、水平定向钻常用设备钻具钻具钻具钻具五、水平定向钻常用设备泥浆系统泥浆系统五、水平定向钻常用设备导向系统导向系统Eclipse有线导向系统Eclipse无线导向系统地磁导向系统五、水平定向钻常用设备五、水平定向钻常用设备以上为现世面上常见钻机类型，奥格DD-330、威猛D80、DL380、DDW1200黄、海FDP-15C、ZT-25等水平定向钻机，能定向穿越口径DN1200mm的任何钢管及PE管。六、常见的问题 在定向钻铺管施工过程中，经常发生一些生产事故，给施工单位、建设单位及管线业主带来严重的经济损失1 1、钻杆方面、钻26、杆方面 1)钻杆丝扣扭损 钻杆的倾角远大于了钻机塔架的倾角，加钻杆时由于两根钻杆的夹角不同，丝扣不能对正，斜着往上拧，丝扣严重受损；2）钻杆磨损 定期对钻杆进行检查，如磨损，钻杆损伤、严重弯曲等，并做相应标记，3）擅自加大动力头丝锥强度 动力头丝锥强度提高，那薄弱环节就不在该处而在孔内的钻杆上了，动力头丝锥保住了，却把孔中的钻杆扭断了。六、常见的问题2 2、导向方面、导向方面 导向工作是定向钻铺管中的一个重点。虽然从施工流程来看只是一个施工环节，但是整个工程从扩孔、清孔、拖管都无一不受导向轨迹的影响。在导向施工前要做到“胸有成竹”，事先计划好所需的轨迹数值，使整个轨迹尽量形成一条平滑的曲线，不27、宜猛纠硬调。3 3、拖管中断、拖管中断 拖管时由于客观原因限制，中途需要停顿，这时要隔一段时间向孔中送一次冲洗液，不能使孔内壁的残留钻屑失水后抱死管材。六、常见的问题4 4、钻机的固定方面、钻机的固定方面 回拉管材时，钻机是不能移动的，而回拖管径较大时，钻机的自重无法与铺管的回拉力相抗衡，因此钻机必须用地锚固定住。25T钻机的地锚，一般是用大锤打锚杆，把钻机前支撑架固定在地面上。如果回拉力很大，在必要情况下，采用钢丝绳套住钻机大梁，然后埋后地锚将钻机拉住，条件允许情况下可以租用挖掘机用钢丝绳拉住钻机。5 5、钻具方面、钻具方面 扩孔器与分动器连接处有起固定作用的螺母，螺母一端专门设有插销孔，组28、装钻具时必须在插销孔中穿入铁丝作为插销，以防止螺母在回拉铺管过程中松动脱落。U形环属易损件，一般情况下使用的是国外进口产品，因为有些国产U形环强度不如进口U形环的强度大，容易拉断，使用寿命短，耐久性也不好。U形环上的固定螺母要用扳手拧紧，并且要插上插销，防止松动脱落。上述两处是很容易被忽略的，要特别引起重视，否则可能会造成严重的事故导致拉管失败。六、常见的问题6 6、扩孔方面、扩孔方面1 1）孔内的清洁状况）孔内的清洁状况 如果没有清孔或清孔不彻底，拉管时会带出大量的残余泥土，影响施工场地，并且会大大增加拉管的回拖阻力。拉管时，拉力和扭矩都会很大，必须再次清孔，直到孔内残留物较少为止，然后才能29、进行回拉铺管作业。所以要保持孔内清洁，不要残留过多钻屑。清孔时，用挤压式扩孔钻头，操作钻机慢拉快转。利用扩孔器的结构形状使钻孔得到径向挤密，既能形成完好的孔壁，也对孔壁有一定的保护和巩固作用，多余的土体被挤压或拉出孔外。六、常见的问题6 6、扩孔方面、扩孔方面2 2）孔内的畅通情况）孔内的畅通情况 孔内返浆与孔内的畅通情况有一定的关系。如果没有返浆现象，可能会导致拉管失败，要分析实际原因。如果孔内不畅通，泥浆中水也漏失，则剩下钻屑越积越厚，管线易被“抱住”，给拉管造成很大的阻力。在正常拉管情况下，一般会有返浆现象出现。一般是开始返浆发生在尾部，当回拉到只剩下三四根钻杆时，前面才会出现返浆。在砂30、层中拉管，返浆中携带有大量残存的砂粒等钻屑冒出。而在粘土层中，返回的泥浆比原冲洗液泥浆更浓。返浆的出现说明孔内畅通，拉管很容易成功。六、常见的问题7 7、泥浆方面、泥浆方面1）铺管过程中孔内要始终充满足够的泥浆。泥浆不仅可以保持孔壁稳定，防止坍塌，还可以对铺管起到很好的润滑作用，大大减小管线与孔壁之间的摩擦阻力。2）关于泥浆的配比 非开挖泥浆的PH值一般应该保持在911。根据砂层、粘土层等各种不同的土层情况，应采用不同的配合比，回拉铺管中泥浆的作用要引起足够的重视。六、常见的问题8 8、塌孔、塌孔1）塌孔的原因 地质因素：地质因素：非开挖施工在不稳定地层中施工时，当泥浆压力不能平衡地层压力时，31、就会发生塌孔。土层被钻具钻开时，孔壁被挤压产生的应力与泥浆液柱压力产生压差，当压差大于岩土屈服强度时就会产生剥落、塌孔，泥浆侵泡下这些现象会更加严重。物理因素物理因素：扩孔速度过快，泥浆泵压力过大，钻孔内泥浆压力骤增；导向孔曲率半径过小，钻杆或扩孔器旋转挤压孔壁，带动泥浆冲蚀孔壁；导向孔上部地层漏失，地层压力释放，孔内泥浆液柱压力降低，导致塌孔。六、常见的问题8 8、塌孔、塌孔2）塌孔的预防塌孔的预防措施应首先满足两个条件：泥浆液柱压力大于等于岩土孔隙压力；尽泥浆液柱压力大于等于岩土孔隙压力；尽量减少水渗入岩土或孔壁四周的水渗入。量减少水渗入岩土或孔壁四周的水渗入。对于地质因素地质因素造成的塌32、孔预防措施有：（1）增大泥浆密度，提高泥浆液柱压力以平衡地层压力；（2）使用较大动塑比值的泥浆来保护孔壁。六、常见的问题 对于物理因素物理因素造成的塌孔预防措施有：（1）开关泵避免过快，让钻杆尽量保持在恒定张力下工作，以避免液柱压力骤增以及钻具对孔壁的猛烈撞击。（2）根据地下障碍物分布情况做好钻孔轨迹设计和扩孔程序，以避免因导向孔曲率过大引起的钻具回转挤压孔壁；（3）合理控制泥浆密度和流变性能，使泥浆具有一定的液柱压力，保持泥浆的低返速，呈平板流型的状态。（4）提高钻进速度，减少泥浆侵泡冲蚀的时间，同时保持泥浆均匀、性能稳定，严禁出现泥浆性能大幅度变化的情况。六、常见的问题3）塌孔应急处理 当33、塌孔不严重时，先适当增大泥浆的密度，将增大的泥浆注满孔道，停止施工，上报有关部门，并会同相关专家，分析塌孔原因，制定处理意见及后续施工方案，得到许可后方可继续施工。当塌孔情况较为严重时，首先将高粘度泥浆（100s以上）注满孔道，立刻停止施工，废除孔道，封闭孔口，并上报有关部门，制定后续处理方案。总的来说，为了更好的提高施工成功率，更加有效的预防塌孔事故，避免对路面造成损坏，在非开挖施工前应做好以下几点以下几点：（1）施工点地层地质详细勘察；（2）优化设计导向轨迹；（3）针对地层科学配制泥浆；（4）合理选择钻机、钻具；（5）耐心操作，精心施工。七、工程案例265265省道金坛段工程省道金坛段工程34、综合管线穿越宁常高速牵引施工综合管线穿越宁常高速牵引施工：一、工程概况一、工程概况1.11.1工程基本情况工程基本情况265省道金坛段A1施工标段（K0+000K13+980）与已建宁常高速交叉，新设计供电、通讯、污水管线在K13+423K13+640处（宁常高速桩位为159K+308、159K+313、159K+342、159K+347四处）需穿越已建公路。拟采用非开挖（牵引）管道施工工艺穿越该区域，施工时避免拖拉管施工过程中出现道路沉降、坍塌等不良影响，需严格控制拖拉管入土、出土角度及泥浆护壁措施，使牵引施工满足规范要求。施工前需将道路两侧影响施工区域的绿化苗木迁移。七、工程案例在265道35、路东侧，设置供电管道，规模为12200M-PP+1110PE管，拟采用两次拖管实施：宁常高速桩号159K+308、159K+313处规模分别为6200M-PP+1110PE管和6200M-PP，管线距265道路中心线分别为15.5m、20.5m；在道路西侧设置通讯、污水管道，规模分别为12110PE管和500PE管，宁常高速桩号159K+342、159K+347，拟采用一次拖管，管线距265道路中心线分别为14m、19m。（具体管线名称、地点和数据见下表）。七、工程案例穿越管线宁常高速桩号管线与道路夹角出、入土角度管线埋深（m）出入土点离道路边线垂直距离（mm）穿越长度（m）管径与分布/扩孔后36、直径(mm）供电管线6200M-PP+1110PE管159K+308 8216，16654,117209600（6200+110）/900 电力管线 6200M-PP管159K+313 8216，16654,117209600（6200）/900通讯管线 12110PE管159K+342 8216，16636,99172440（12110）/600污水管线1500PE管159K+347 8216，16619，82138500（1500）/800七、工程案例综合管道拉管布置图七、工程案例1.21.2管线平面位置及高程管线平面位置及高程 供电管道交叉口平面位置图七、工程案例 通讯、污水管道交叉口平37、面位置图 上图为处于265道路东侧的供电管线及工作（接收）井现场实际位置。七、工程案例 上图为处于265道路西侧的通讯、污水管线及工作（接收）井现场实际位置。七、工程案例 七、工程案例本章结合水水平平定定向向钻钻法法管管道道穿穿越越工工程程技技术术规规程程（CECS382:2014CECS382:2014），阐述牵引管道施工项目管理要点，具体如下：一、熟悉规范、图纸等一、熟悉规范、图纸等水平定向钻法管道穿越工程技术规程（CECS382:2014），相关规定：1、第3.0.1条 从事水平定向钻法管道穿越工程的设计、施工、监理等单位应具备相应的专业资质；作业人员必须经专业培训，考核合格后方能上岗作38、业，且应遵守相应的安全操作技术规程。2、第3.0.2条 水平定向钻法管道穿越工程设计前应进行工程勘察并取得相应工程勘察资料，进行路由比选和相应的专项评估。3、第3.0.3条 水平定向钻法管道穿越工程宜采用沿管道纵向抗拉性能强的柔性管材，所用管道的材质及性能应符合国家现行有关标准的规定。七、工程案例4、第3.0.4条 采用水平定向钻法敷设给水、排水、燃气、热力、通信、电力等管道时，管道的设计和施工应满足各行业的具体要求。5、第3.0.5条 采用水平定向钻法穿越建(构)筑物、铁路、高等级公路、重要水域等，应征得有关部门同意，并采取有效的安全防护措施。6、第3.0.6条 施工前应进行技术交底和编制施39、工组织设计，施工组织设计应按规定程序审批后执行，有变更时应办理变更审批；施工过程中应严格遵守设计要求并做好施工记录；施工后应按要求提交竣工资料。7、第3.0.7条 施工单位应做到文明施工、安全施工。施工过程中所产生的废弃物、噪声及振动应符合国家和地方政府有关环境保护的规定。七、工程案例二二、根根据据图图纸纸、规规范范、国国家家相相关关标标准准、法法规规等等规定，并结合工程具体情况编制施工专项方案规定，并结合工程具体情况编制施工专项方案应包括：工程概况、编制依据、施工安排、施工进度计划、施工准备与资源配置计划、施工方法及工艺要求、质量安全保证措施等基本内容。图片 七、工程案例三三、结结合合图图纸40、纸、现现场场具具体体情情况况编编制制进进度度计计划划、劳劳动动力力计计划划、材材料料进进场场计计划划、机机械械设设备备进进场场计计划等划等序号工序名称开始时间结束时间持续时间（天）一W72-W74W72-W74段（污水管线）段（污水管线）1.1准备工作2017.3.102017.3.1011.2基坑开挖、支护2017.3.112017.3.1771.3W72-W74段段导向2017.3.182017.3.1811.4W72-W74段段扩孔2017.3.192017.3.2351.5W72-W74段段拉管2017.3.242017.3.2411.6污水井制安、基坑回填2017.3.252017.41、4.510二L232-L234-1L232-L234-1段（供电管线）段（供电管线）2.1准备工作2017.3.132017.3.1312.2L232-L234-1段导向2017.3.142017.3.1412.3L232-L234-1段扩孔2017.3.152017.3.2162.4L232-L234-1段拉管2017.3.222017.3.221三三L232-L234-2L232-L234-2段段（供电管线）（供电管线）3.1准备工作2017.3.232017.3.2313.2L232-L234-2段导向2017.3.242017.3.2413.3L232-L234-2段扩孔2017.3.42、252017.3.2953.4L232-L234-2段拉管2017.3.302017.3.301四T130-T131T130-T131段（通讯管线）段（通讯管线）4.1准备工作2017.4.62017.4.614.2T130-T131段导向2017.4.72017.4.714.3T130-T131段扩孔2017.4.82017.4.1254.4T130-T131段拉管2017.4.132017.4.131五恢复地貌、验收、撤场恢复地貌、验收、撤场2017.4.142017.4.163人员岗位配备数量备注专职人员技术员1负责跟踪导向安全员1负责安全，尤其监控施工中道路的变化情况施工人员司钻手1操43、作导向钻机起重工1普工4泥浆操作工1负责泥浆配比运输车司机1 七、工程案例材料进场计划材料进场计划：施工所需的M-PP管、PE管、钢筋、模板等材料应于2016年12月1日前全部就位。管道用卡车运至现场，用8t汽车吊配合卸货。材料需具备出厂检测报告及出厂检测报告及质量证明文件质量证明文件，管道集中放置在接收井附近，便于拉管施工。序号材料名称规格型号单位数量备注1M-PP 200m25082低密度PE管110m23103低密度PE管500m160PE100级SDR17 七、工程案例机械设备进场计划机械设备进场计划：根据本工程内容、工程量、计划工期的要求，一切施工机械、设备均按“充分满足工程需要且搭44、配合理”的原则，于2017年3月5日前进场。水平钻机采用平板车运至现场，摆放在工作井旁。序号机械名称规格型号单位数量备注1水平定向钻机XZ-680台1合格证附后2无线导向系统Eclipse套13泥浆泵送系统ST1000套14泥浆搅拌站20m台15扩孔器300-900个7按地层选用6卡车DFAC个13t7发电机30KW台28对讲机TK-319部10KENWOOD9水准仪DSZ-2套110GPS定位仪套1 七、工程案例水平定向钻机合格证：水平定向钻机合格证：七、工程案例四、施工资质、人员资质要求四、施工资质、人员资质要求施工单位应具备相应的专业资质；特种作业人员必须经专业培训，考核合格后方能上岗作45、业，且应遵守相应的安全操作技术规程。图片图片 七、工程案例五、安全、技术交底等五、安全、技术交底等施工前依据图纸、规范、施工组织设计或方案、工艺要求、现场具体情况等对班组进行技术质量安全交底（二级、三级交底），以及安全技术交底。七、工程案例 三级交底 七、工程案例六、施工过程中控制六、施工过程中控制根据工程特点、施工流程等进行施工中安全管理、质量控制、进度控制、成本控制等以确保工程顺利进行，实现预期目标。根据工艺进行过程质量控制，做好工序的报验工作，隐蔽工程的验收工作等，对发生的变更要及时处理，解决，保留证据，保持工程资料的及时性、有效性、完整性和真实性。七、工程案例七、质量检验与工程验收七、46、质量检验与工程验收（CECS382:2014CECS382:2014）7 71 1 一般规定一般规定711 工程施工阶段应由施工单位和监理单位对工程质量进行全过程的监督管理，对先导孔钻进、扩孔、管道回拖等工序进行签字确认；建设单位或专业工程管理单位对其进行监督。712 工程竣工验收应在施工单位自检合格后进行，由建设、设计、监理、施工等单位共同参与完成。713 施工过程中和竣工后，应保证敷设管线的上覆土层及相邻建筑物不发生沉陷、坍塌或隆起，相邻或相交管线及地下构筑物不受损坏。714 工程竣工后应对已敷设管线的空间位置进行测量。并做出管线竣工测量图。715 工程验收合格后，施工单位应进行场地复原。47、七、工程案例 7 72 2 质量检验质量检验721 管材到场后，施工单位应与监理单位共同对管材进行进场检测，并由具备相应资质的检测单位进行检测复验。722 进场管材的检测应包括下列内容：1 应有产品合格、技术质量证明文件；2 外观无缺陷、裂纹、弯曲、变形；3 管节、防腐层、材质物理性能等应符合国家现行有关标准的规定和设计要求；4 焊接材料和焊接设备应符合设计要求。当设计无要求时，焊接材料和焊接设备应与选用管材相匹配；5 电力管道应进行管材的环片热压缩性能试验。723 钢管焊缝应按设计图纸提出的焊接要求进行检测。724 塑料管道热熔焊接接头质量检验应符合现行行业标准聚乙烯燃气管道工程技术规程CJ48、J 63中关于热熔连接的规定。七、工程案例 7 72 2 质量检验质量检验721 管材到场后，施工单位应与监理单位共同对管材进行进场检测，并由具备相应资质的检测单位进行检测复验。722 进场管材的检测应包括下列内容：1 应有产品合格、技术质量证明文件；2 外观无缺陷、裂纹、弯曲、变形；3 管节、防腐层、材质物理性能等应符合国家现行有关标准的规定和设计要求；4 焊接材料和焊接设备应符合设计要求。当设计无要求时，焊接材料和焊接设备应与选用管材相匹配；5 电力管道应进行管材的环片热压缩性能试验。723 钢管焊缝应按设计图纸提出的焊接要求进行检测。724 塑料管道热熔焊接接头质量检验应符合现行行业标准49、聚乙烯燃气管道工程技术规程CJJ 63中关于热熔连接的规定。七、工程案例 7 73 3 管道功能性试验管道功能性试验731 管道应根据实际需要，并结合其类型进行相应的功能性试验。732 给水管道应进行水压试验，排水管道应进行闭水或闭气试验，并按现行国家标准给水排水管道工程施工及验收规范GB 50268的相关规定执行。733 燃气管道穿越大中型河流、铁路、高等级公路时，在回拖前应单独进行试压。管道安装完毕后应依次进行吹扫、强度试验和严密性试验，并按现行行业标准城镇燃气输配工程施工及验收规范CJJ 33的相关规定执行。734 供热管道应进行强度试验和严密性试验，强度试验应在管道接口防腐、保温施工及50、设备安装前进行，严密性试验应在管道安装完成后进行，按现行行业标准城镇供热管网工程施工及验收规范CJJ 28的相关规定执行。七、工程案例 735 通信和电力套管应进行通管试验，并符合下列规定：1 管内径大于或等于98mm时，宜选用定径试通棒检测验收；2 管内径小于98mm时，宜选玻璃钢质通管器检测验收，通管器直径宜为15mm；3 通管试验时，可使用坚韧的尼龙绳牵引通管器，不得使用钢丝绳。736 管道功能性试验涉及水压、气压作业时，应有安全防护措施，作业人员应按相关安全作业规程进行操作。七、工程案例 7 74 4 工程竣工验收工程竣工验收741 施工期间，可按工程实施内容实行阶段性验收，完工后应进51、行竣工验收；阶段性验收和竣工验收均应在施工单位自检合格后才能提交监理和建设单位审核。742 水平定向钻法管道穿越工程应按表742的内容进行阶段性验收及竣工验收。743 不同类型管道的竣工验收，应按国家现行相关的标准执行。744 管道回拖后应对管道实际轨迹进行测量，管道实际轨迹测量限差应满足设计要求，且不应超出表744中的限值。七、工程案例 745 水平定向钻施工的竣工资料应包括下列内容：1 工程规划许可证；2 相关部门批件；3 工程施工许可证；4 工程设计图纸；5 工程测绘报告；6 工程探测报告；7 工程施工组织设计；8 先导孔施工记录；9 扩孔记录；10 管道回拖记录；11 焊缝检测记录；12 强度试验记录；13 管线竣工测量图；14 竣工总结报告。746 竣工资料应按规定归档，工程竣工后应进行质量追踪。谢谢大家！谢谢大家！水平定向钻施工工艺介绍水平定向钻施工工艺介绍