定向鉆技術(shù)在管道施工中一般用于長距離非開挖穿越。其優(yōu)點(diǎn)是施工速度快、鋪管精度高，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。但由于對設(shè)備、鉆具較強(qiáng)的依賴性和地下施工中的不可視性，使其具有更大的風(fēng)險(xiǎn)。本論文以油田某輸氣管線工程中的定向穿越為實(shí)例，針對在發(fā)生的管線回拖失敗問題進(jìn)行論述分析。
一、工程概況
本文介紹的深穿段管線，規(guī)格為Φ219*6無縫鋼管，穿越水平長度1665m，小曲率半徑328.5m，穿越深度為8m。根據(jù)回拖力計(jì)算公式，計(jì)算的拉力F=24.91噸。該段選用回拖拉力280噸的鉆機(jī)，滿足工程需要。
二、管線回拖技術(shù)措施
1、確保導(dǎo)向孔平滑、順暢、滿足設(shè)計(jì)曲率半徑的要求，并避免出現(xiàn)S彎。
2、后一次擴(kuò)孔前對鉆機(jī)等主要設(shè)備進(jìn)行一次檢查和維護(hù)保養(yǎng)，拖管前再進(jìn)行系統(tǒng)檢查，確保回拖過程中設(shè)備不出現(xiàn)問題。
3、及早做好拖管的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，盡量壓縮擴(kuò)孔完成后和回拖前的停工時(shí)間，減少風(fēng)險(xiǎn)，若停工時(shí)間超過12小時(shí)，需要再進(jìn)行一次通孔后再回拖。
4、調(diào)整好管道的入子L角度，與出土角保持一致，避免因管線彎曲造成應(yīng)力過大而使回拖困難，根據(jù)施工實(shí)際情況，可將沿軸線方向前挖20—30米，以達(dá)到降低支撐高度，管道入洞容易的目的。
5、適當(dāng)增加聚合物含量，提高泥漿的懸浮和固孔能力；加入泥漿流變劑，使泥漿在較高的粘度下保持良好的流動(dòng)性，提高攜帶能力，降低粘滯力；加入潤滑劑減小摩阻；加入單項(xiàng)壓力封閉劑，即起到良好的堵漏效果，又在孔壁形成致密的保護(hù)膜，對上部砂層起到良好的封閉作用。
6、使用發(fā)送滾輪，要求滾輪高度300mm每15米設(shè)置一個(gè)滾輪，以減少倒拖拉力，使回拖順利進(jìn)行。
7、在回拖時(shí)進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，避免因停工造成卡鉆。回拖前仔細(xì)檢查旋轉(zhuǎn)接頭、連接頭、擴(kuò)孔器的連接，確定連接牢固方可回拖。
8、管道回拖時(shí)，盡量使用與后一次擴(kuò)孔相同的鉆具結(jié)構(gòu)，以利于沿原軌跡，回拖時(shí)應(yīng)避免鉆具與管道硬連接，旋轉(zhuǎn)接頭和工作管之間加“U”型環(huán)，其抗拉強(qiáng)度應(yīng)與鉆機(jī)的額定拉力相匹。
四、泥漿的流變性的問題
水向穿越的成孔依賴鉆具對周圍土壤的切削和擠壓。泥漿的重要作用之一就是懸浮和攜帶泥屑。確保泥漿的流變性，才能使其懸浮和攜帶泥屑的作用完全發(fā)揮。在一些重大項(xiàng)目的穿越施工，都是在板式擴(kuò)孔器擴(kuò)孔后，采用桶式擴(kuò)孔器清孔，以達(dá)到確保預(yù)擴(kuò)孔質(zhì)量的目的，這樣不僅使泥漿的流變性增強(qiáng)，還減少了管道回拖時(shí)的阻力。而在本工程的施工中并未對預(yù)擴(kuò)孔進(jìn)行清孔。從而大大增加了回拖阻力，也是造成回拖失敗的原因之一。
五、預(yù)擴(kuò)孔直徑選擇上的問題
孔的穩(wěn)定性隨著穿越地層巖性的不同存在很大的差別。在粘土、亞粘土層，孔的穩(wěn)定性比較好；而在粉砂、流砂和礫石層，孔的穩(wěn)定性很差。在實(shí)際施工中，地下土層多為流砂，粉砂，這也導(dǎo)致了預(yù)擴(kuò)孔的穩(wěn)定性較差。孔徑越大，塌孔的可能性也隨之增加。實(shí)際施工時(shí)，為了增大環(huán)形空間減少回拖拉力，采用了擴(kuò)孔直徑1.5Dn，而在一般情況下管道穿越的后一級擴(kuò)孔直徑為1.2—1.3Dn或Dn+mm。較大的孔徑雖有利于管道的回拖，但在流砂和粉砂的地層采用擴(kuò)孔直徑，加大了塌孔的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)施工周期較長也是間接導(dǎo)致管道在回拖過程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象的原因。
目前公司不但擁有自行研制的在新疆戈壁土質(zhì)上較為適用的非開挖頂管機(jī)械系列，還有創(chuàng)新的頂管施工技術(shù)，該系列頂管機(jī)具和創(chuàng)新的頂管施工技術(shù)。對地面構(gòu)筑物和地下管線影響小等特點(diǎn)，在新疆排水工程及阿克蘇給水工程中都得到了證實(shí)，近幾年公司技術(shù)人員以高超的技藝，精心的操作不斷穿越高速路，立交橋，防洪渠，排水管線等敏感構(gòu)筑物。（三）照明設(shè)備：井內(nèi)使用電壓不大于12V的低壓照明。（四）通風(fēng)設(shè)備：人工挖土前和挖土過程中其良好的施工質(zhì)量和工作能力得到了有關(guān)部門的高度評價(jià)。施工組織設(shè)計(jì)一般包括五項(xiàng)基本內(nèi)容:（一）工程概況工程的基本情況，工程性質(zhì)和作用，主要說明工程類型，使用功能，建設(shè)目的，建成后的地位和作用；（二）施工部署及施工方案施工安排及施工前的準(zhǔn)備工作。
嚴(yán)格按設(shè)計(jì)軸線形成一條直徑約為100mm的圓孔通道，孔道中心線即為所需鋪設(shè)管道的中心線。開鉆時(shí)采用輕壓慢轉(zhuǎn)，進(jìn)人平直段采用輕壓快轉(zhuǎn)以保持鉆具的導(dǎo)向性和穩(wěn)定性。根據(jù)地層變化和鉆進(jìn)深度，適時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。世紀(jì)星介紹施工過程中，密切注意鉆進(jìn)過程中有無扭矩，鉆壓突變，泥漿漏失等異常情況，發(fā)現(xiàn)問題立即停止施工，待查明原因并采取相應(yīng)措施后再施工。導(dǎo)向孔完成后，對工作坑入土口，接收坑出土口的標(biāo)高和方位進(jìn)行復(fù)核，確保按設(shè)計(jì)軸線成孔。6.擴(kuò)孔導(dǎo)向孔完成后。卸下起始桿和導(dǎo)向鉆頭，換回?cái)U(kuò)鉆頭進(jìn)行回?cái)U(kuò)?；?cái)U(kuò)過程中始終保持合適的泥漿量，對泥漿各性能參數(shù)進(jìn)行不定期檢測，以調(diào)整泥漿性能指標(biāo)。根據(jù)地層的實(shí)際特點(diǎn)，合理控制回?cái)U(kuò)鉆進(jìn)速度。

勝越管道穿越工程有限公司（非開挖），是一家在非開挖行業(yè)中具有在各種復(fù)雜環(huán)境下施工經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)，是地區(qū)早從事非開挖頂管技術(shù)研究開發(fā)和施工服務(wù)的專業(yè)施工隊(duì)之一。是國際非開挖技術(shù)協(xié)會、非開挖技術(shù)協(xié)會單位會員。

水向鉆施工的特點(diǎn)：

1 定向鉆穿越施工具有不會阻礙交通，不會破壞綠地，植被，不會影響商店，，學(xué)校和居民的正常生活和工作秩序，解決了傳統(tǒng)開挖施工對居民生活的干擾，對交通，環(huán)境，周邊建筑物基礎(chǔ)的破壞和不良影響。

2 現(xiàn)代化的穿越設(shè)備的穿越精度高，易于調(diào)整敷設(shè)方向和埋深，管線弧形敷設(shè)距離長，完全可以滿足設(shè)計(jì)要求埋深，并且可以使管線繞過地下的障礙物。

3 城市管網(wǎng)埋深一般達(dá)到三米以下，穿越河流時(shí)，一般埋深在河床下 9—18米，所以采用水向鉆機(jī)穿越，對周圍環(huán)境沒有影響，不破壞地貌和環(huán)境，適應(yīng)環(huán)保的各項(xiàng)要求。

4 采用水向鉆機(jī)穿越施工時(shí)，沒有水上、水下作業(yè)，不影響江河通航，不損壞江河兩側(cè)堤壩及河床結(jié)構(gòu)，施工不受季節(jié)限制，具有施工周期短人員少、高施工安全可靠等特點(diǎn)。

水向鉆穿越施工工藝：

使用水向鉆機(jī)進(jìn)行管線穿越施工，一般分為二個(gè)階段：階段是按照設(shè)計(jì)曲線盡可能準(zhǔn)確的鉆一個(gè)導(dǎo)向孔；第二階段是將導(dǎo)向孔進(jìn)行擴(kuò)孔，并將產(chǎn)品管線（一般為PE管道，光纜套管，鋼管）沿著擴(kuò)大了的導(dǎo)向孔回拖到導(dǎo)向孔中，完成管線穿越工作。

1 鉆導(dǎo)向孔:

要根據(jù)穿越的地質(zhì)情況，選擇合適的鉆頭和導(dǎo)向板或地下泥漿馬達(dá)，開動(dòng)泥漿泵對準(zhǔn)入土點(diǎn)進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆頭在鉆機(jī)的推力作用下由鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)（或使用泥漿馬達(dá)帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)）切削地層，不斷，每鉆完一根鉆桿要測量一次鉆頭的實(shí)際位置，以便及時(shí)調(diào)整鉆頭的鉆進(jìn)方向，保證所完成的導(dǎo)向孔曲線符合設(shè)計(jì)要求，如此反復(fù)，直到鉆頭在預(yù)定位置出土，完成整個(gè)導(dǎo)向孔的鉆孔作業(yè)。見示意圖一：鉆導(dǎo)向孔。
頂管施工的時(shí)候必要掌握的三點(diǎn)事項(xiàng)。我們信賴產(chǎn)品的安裝肯定要有很高的實(shí)用性。頂管施工的突出特點(diǎn)為適應(yīng)性問題，即要根據(jù)不同的地質(zhì)條件、施工條件和計(jì)劃要求，選用得當(dāng)?shù)捻敼苁┕し椒ㄒ约绊敼軝C(jī)和配套幫助設(shè)置裝備部署。因此，在機(jī)頭選型時(shí)，要憑據(jù)地質(zhì)情況，并結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，頂管機(jī)頭采用何種機(jī)頭(氣壓均衡、泥程度衡和土壓均衡三種網(wǎng)格機(jī)頭)施工。
其次，非開挖定向鉆施工，要根據(jù)現(xiàn)實(shí)環(huán)境選擇符合頂力的設(shè)置裝備部署構(gòu)成主頂，頂管設(shè)置裝備部署中的液壓裝置應(yīng)由液壓總站、液壓控制箱、管路及其他液壓元件構(gòu)成。為了減小頂管頂工作受到的阻力，非開挖定向鉆技術(shù)，現(xiàn)場拌制頂進(jìn)時(shí)應(yīng)用的泥漿，該膨潤土攪拌體系由泥漿泵、拌漿池、儲漿池、備用池、閥門等構(gòu)成。
泥漿泵流量為320L/min，泥漿泵壓力為10Mpa，角度為8°～20°。3.管材的選用根據(jù)設(shè)計(jì)文件，管材選用HDPE管，該管具有如下特點(diǎn):①高韌性，抗拉能力強(qiáng)，抗刮痕能力好，②采用熱熔對接一體化連接，密封可靠，連接強(qiáng)度高于本身強(qiáng)度，適于拖拉，③可撓性能好，管道走向容易按照施工軌道進(jìn)行改變，④快速裂紋傳遞抵抗能力好。4.泥漿的配制采用聚合物加強(qiáng)性泥漿，由優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿加少量聚合物制成。該配方中膨潤土和聚合物添加量約占泥漿質(zhì)量的2%。擴(kuò)孔拖拉中采用同樣比例的泥漿，造壁性能良好，潤滑和降低扭矩的效果明顯，未發(fā)生塌陷等情況。5.導(dǎo)向孔的施工根據(jù)測量的軸線，操作定向鉆機(jī)水平鉆進(jìn)。路面上部采用控向儀等導(dǎo)航設(shè)備控制鉆頭的方向和深度。
扭矩的變化?；赝蠎?yīng)平穩(wěn)，順利，嚴(yán)禁蠻拖。管材要拖入已成形的孔洞中，中途盡量避免停頓，以減小回拖的阻力。拉管工藝的控制分析1.管線軌跡的設(shè)計(jì)與其它管線不同，排水管道的重力流特征決定了其必須控制較小的坡度和標(biāo)高誤差，這對拉管的成孔控制提出了更高要求。為了保證引導(dǎo)精度，主要采取了以下措施:一是在管線設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮引導(dǎo)實(shí)施的可行性，二是適當(dāng)設(shè)置工作坑，確保入土角度和標(biāo)高，三是增加測定頻率，準(zhǔn)確換算管位深度，每0.5m測定一次，四是盡量減少測定干擾，盡量選擇在生產(chǎn)間隙，車輛較少的時(shí)間進(jìn)行施工。采取以上措施后，納管工程約10km的拉管段，標(biāo)高偏差基本上控制在50mm以內(nèi)，滿足了排水工藝要求。2.成孔質(zhì)量的控制重力流排水管成孔的主要特征是有一定坡度的直線段。
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勝越管道穿越工程有限公司（非開挖），是一家在山西省非開挖行業(yè)中具有在各種復(fù)雜環(huán)境下施工經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)，是山西地區(qū)早從事非開挖頂管技術(shù)研究開發(fā)和施工服務(wù)的專業(yè)施工隊(duì)之一。是國際非開挖技術(shù)協(xié)會、非開挖技術(shù)協(xié)會單位會員。
以利排渣。擴(kuò)孔分3～5次完成，后邊一次回?cái)U(kuò)需采用相應(yīng)的擠擴(kuò)式鉆頭，若回拖力和回?cái)U(kuò)扭矩較大。則需多回?cái)U(kuò)一次，以利孔壁成型和穩(wěn)定。針對廣東地區(qū)粉淤質(zhì)土質(zhì)的特點(diǎn)，實(shí)際操作時(shí)在泥漿混配系統(tǒng)中加入適量TEA等稀釋粉，該粉具有固化洞壁，潤滑鉆桿，塑管等作用并能起到防止管材變形等功能。在鉆進(jìn)回?cái)U(kuò)過程中，應(yīng)及時(shí)做好施工原始記錄，發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)時(shí)間，軸線角度。扭矩，頂拉力等異常情況，應(yīng)立即停止施工，待查明原因并采取相應(yīng)措施后再施工。7.回拖管材HDPE管的管材連接要嚴(yán)格按電熱熔施工要求施焊，回拖前應(yīng)檢查電熱熔焊接質(zhì)量，待焊接自然冷卻，檢查合格后方能進(jìn)行拖管。在回拖管道過程中，密切注意孔況，鉆機(jī)操作手應(yīng)密切注意鉆機(jī)回拖力。
管道穿越工程：運(yùn)輸管道采用水下或地下敷設(shè)方式通過河流、湖泊以及鐵路、公路等地段的管道線路工程。
管道跨越：運(yùn)輸管道采用架空敷設(shè)方式，通過河流或山谷等地段的管道線路工程。
管道穿越河流一般選擇在水流平緩、河床平直、地質(zhì)穩(wěn)定、兩岸有一定施工場地的地點(diǎn)。管道穿越河流時(shí)，如果管道裸敷在水下河床上，由于水流沖擊、河床沖刷、冰凌和河道變遷的影響而容易遭到破壞，在通航的河道還可能遭受船錨等機(jī)械損傷。如果管道在水下懸浮或局部懸空，水流不僅沖擊管道，還會因水流繞過管道而產(chǎn)生交變渦流，以一定周期的脈沖壓力作用在管道上，使管道在交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生振動(dòng)和疲勞損壞。因此，管道通過河流必須防止水流引起的損害。

快速好的準(zhǔn)確；②鉆孔方向易控制，施工場地要求簡單；③導(dǎo)向探測與管線探測相結(jié)合有效調(diào)整鉆頭，避開管線，適合復(fù)雜地層條件下施工。⑵適用范圍用于鋪設(shè)電力。煤氣和自來水管線，鋪管直徑，長度和材料范圍較寬，適合1000mm以下管徑，主要有PE管鋪設(shè)和鋼管鋪設(shè)。{段落{子}市政給排水工程非開挖拉管施工技術(shù)；項(xiàng)目實(shí)施前，通過好的的調(diào)查，掌握拉管施工區(qū)域地表和地下地質(zhì)情況，合理設(shè)計(jì)管線走向和進(jìn)出洞口位置。在滿足拉管施工控制需要的同時(shí)，注意滿足企業(yè)正常生產(chǎn)的需要。拉管工區(qū)域調(diào)查的內(nèi)容包括:一是地下管線的探查，主要是通過查閱原始資料和地下管線探測儀測，力求避開和避免損害既有管線，二是地質(zhì)勘察，主要對管線位置的地下暗浜。