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(huì)效益。但由于對(duì)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(duì)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(duì)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?；赝线^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(duì)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(duì)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(duì)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(jí)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。

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(cè)與管線探測(cè)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(cè)儀測(cè)，力求避開和避免損害既有管線，二是地質(zhì)勘察，主要對(duì)管線位置的地下暗浜。
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(duì)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(cè)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。
具體公式如下:F拉=πLf[D2γ泥/4-dδ1(D-δ1)]K粘πDL式中:F拉——計(jì)算的拉力，kN，L——穿越長度，f——摩擦系數(shù)。根據(jù)綜合設(shè)計(jì)和實(shí)際需要f=0.1～0.3。D——生產(chǎn)管直徑，γ泥——泥漿密度，kg/m3，δ1——生產(chǎn)管壁厚，K粘——粘滯系數(shù)，K粘=0.01～0.03。本項(xiàng)目采用國產(chǎn)DDW—350鋪管鉆機(jī)，馬克3導(dǎo)向儀。另配功率為45kW的不停鉆射流循環(huán)泥漿攪拌系統(tǒng)，可快速制備鉆進(jìn)用泥漿，操縱臺(tái)全功能數(shù)字儀表顯示。具有獨(dú)立的液壓錨樁系統(tǒng)。鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù):發(fā)動(dòng)機(jī)功率為200kW，大的推力/拉力為380kN，大的回轉(zhuǎn)扭矩為，輸出軸轉(zhuǎn)速為0～110r/min，泥漿系統(tǒng)功率為45kW。
1、 水平定向鉆穿越施工工藝：

使用水平定向鉆機(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。

1.1 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(duì)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，不斷前進(jìn)，每鉆完一根鉆桿要測(cè)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，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。
穿越孔混凝土，鑄鐵微型隧道法小口徑道，管棚，穿越孔混凝土，鑄鐵水平定向鉆進(jìn)長穿越孔，水平環(huán)境井鋼，塑料水平螺旋鉆進(jìn)鋼套管，穿越孔鋼套管水平頂推鉆進(jìn)壓力管道，鋼套管鋼，混凝土鋼套管沖擊矛法壓力管道，電纜線，穿越孔鋼。塑料夯管法鋼套管，穿越孔，管棚，打入樁鋼套管潛孔錘施工法穿越孔銅管，混凝土管管道更新技術(shù)施工方法典型應(yīng)用常用管材類型爆管法各種重力和壓力管道PE，PP，PVC。$新管道施工技術(shù)施工方法典型應(yīng)用常用管材類型頂管法各種大口徑管道GRP脹管法各種重力和壓力管道PE樹脂非開挖技術(shù)措施按施工工藝可分為：導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)。遁地穿梭矛鋪管技術(shù)，頂管掘進(jìn)機(jī)鋪管技術(shù)，頂管鋪管技術(shù)。[1]導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)⑴施工優(yōu)點(diǎn)①導(dǎo)向儀導(dǎo)向。
扭矩的變化。回拖應(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(duì)拉管的成孔控制提出了更高要求。為了引導(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(cè)定頻率，準(zhǔn)確換算管位深度，每0.5m測(cè)定一次，四是盡量減少測(cè)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。
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(duì)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(duì)泥漿各性能參數(shù)進(jìn)行不定期檢測(cè)，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。

水平定向鉆施工的特點(diǎn)：

2.1 定向鉆穿越施工具有不會(huì)阻礙交通，不會(huì)破壞綠地，植被，不會(huì)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(duì)居民生活的干擾，對(duì)交通，環(huán)境，周邊建筑物基礎(chǔ)的破壞和不良影響。

2.2 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。

2.3 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，所以采用水平定向鉆機(jī)穿越，對(duì)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。

2.4 采用水平定向鉆機(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、成功率高施工安全可靠等特點(diǎn)。