水平定向钻施工方法

水平定向钻专项施工方案

编制：年月日审核：年月日项目负责人：年月日

一、工程概况 (2)

二、机具准备 (2)

三、施工方法 (2)

3.1水平定向钻穿越施工工艺流程 (2)

3.2水平定向钻施工场地布置 (3)

3.3测量放线 (3)

3.4工作坑开挖 (3)

3.5钻机就位 (3)

3.6泥浆系统 (4)

3.7泥浆配置 (4)

3.8导向孔钻进 (4)

3.9扩孔 (5)

3.10清孔 (6)

3.11回拖拉管 (6)

3.12管道焊接 (7)

3.13土方回填 (7)

四、安全文明施工保证措施 (8)

一、工程概况

外送线路采用2根ZCR-YJV22-8.7/10kV-3×300电缆引至长安汽车厂开闭所内，途中需要穿越工业园区建业大道，穿越直线距离50m，采取水平定向钻非开挖方法进行施工。利用水平定向钻进行回拖2根DN160PE管和1根DN50PE管做为缆线的套管，用于敷设2根10kV 动力电缆和部分通信缆线。

被穿越建业大道上方有1条燃气管道、1条供水管道和1条10kV电力电缆,处于安全考虑采用水平定向钻钻进深度为4.5m。

10kV缆线最少埋设垂直距离H=S+h+s1=1.5+1.5+0.16=3.16m

S为管道埋深深度 h为安全距离 S1为预埋管道直径

三、施工方法

3.1水平定向钻穿越施工工艺流程

图4-4 水平定向钻施工工艺流程图

3.2水平定向钻施工场地布置

PE 管水平定向钻穿越部位，在管道的起点设置一个工作坑，在管道的终点设置一个接收坑，并在管道发送一端布置泥浆制作系统及管道发送系统。

图4-5 水平定向钻施工布置图 3.3测量放线 （1）根据施工图要求的入土点、出土点坐标放出钻机安装位置线，入土点、出土点位置放线时左右偏差不超过20cm ，沿管轴线方向误差不超过40 cm ，并做出明显标记。

（2）从出土点到回拖管线路必须保持直线。

3.4工作坑开挖

开坑前要认真调查了解地上地下障碍物，以便开坑时采取妥善加固保护措施。

工作坑或接收坑开挖的深度，依据管道高程、所用扩孔钻机尺寸，以及砼垫层的厚度计算确定，施工时用水准仪测量控制。

3.5钻机就位

由拖车头牵引钻机进入工作场，根据穿越中心线及入土角，调整钻机就位，钻机就位后，控向室相应就位。

钻孔机安装在工作坑旁边，管道轴线可根据设计图纸及现场条件进行桩位放线确定，

钻

杆中心与管道轴线应一致。确定拉管机方位后，固定好钻孔机。此时根据现场测得的井位深度以及钻孔机位置，确定钻杆造斜度，入土角不超过150。

钻机安装好后，试钻运转并检测运转后的机座轴线及坡度是否有变化，借以检查钻机安装的稳固性和固定可靠程度。钻机的安装质量和稳固性的好坏是成孔质量好坏的关键，因此必须认真细致的反复进行，直至符合要求后进入下道工序。

3.6泥浆系统

泥浆系统主要由回收循环罐、储浆配浆罐、砂泵、泥浆除砂清洁器、泥浆除泥器、卧式沉降离心机、搅拌器、射流剪切混浆等装置组成，为钻机设备提供满足要求的的泥浆。

将泥浆设备按工作流程顺序和使用说明书依次摆放在一起，并连接其管路、走道、护栏、电源线等。

进行设备全面检查，防止运输过程出现问题，检查完成后逐个进行单机试运。用清水进行泥浆系统整体联合试运，并调试直至正常。

3.7泥浆配置

搭设膨润土棚。棚内地面要高出地面0.2m，并铺上防湿塑料布。

膨润土用量主要根据管径、穿越长度及地质情况确定，并准备足够的余量，泥浆人员对上述情况详细了解和分析。

先对配置泥浆的用水进行选择和化验，水采用没有污染的清水，并化验水的PH值，以便确定添加剂的用量。对于粘土、粉质粘土的普通土质，在水质合格的情况下直接用一级钻井膨润土，只有当地质及水质不良时才使用添加剂。合格的泥浆标准：比重为1.02～1.05g/cm3，含沙量≤1%，PH值=7～10；失水率<15%。

泥浆在循环过程中因失水，携带钻销而变稠，随时过滤及稀释。为此要对泥浆粘度用马式漏斗进行测定，一般每两小时测一次。遇有复杂地质和异常情况，随时测定。地质较好的位置，减少测定次数，测定结果做好记录。

泥浆的处理：首先通过泥浆回收循环系统装置对泥浆池中的泥浆进行回收处理，达到节约泥浆材料，降低穿越成本，减少废弃泥浆量的目的。穿越完成后，对无法回收的泥浆用重力沉降法进行沉淀，晒干水份并将剩余的泥浆用泥浆罐车运到指定地点进行深埋处理。

3.8导向孔钻进

导向孔钻进时钻具头部只安装略大于钻杆外径尺寸4cm的矛式钻头，对正既定孔位，检测对中误差达到规范要求，即可开动钻机钻进导向孔。钻进时人力扳拉推进持力均匀，匀速前进。并根据给进阻力的大小，判定地层内是否有硬物或土层的变化，以确定注水机给水压力和给水量。钻进时，当地层含水较大地层为砂层或粉质砂粘土，不注水钻进，当地层较硬或无地下水时，提高注水压力。注水主要是起润滑和冷却钻具，减少钻进阻力作用。

当遇有硬质障碍物时缓慢持力给进，当不能钻穿通过时，记录钻具长度，确定障碍物的具体位置。如地面条件允许可从地面下挖探洞人工下去处理。地面条件不允许时，整体偏移

钻孔轴线。一般单个的硬物通过持续的压力注水钻进和搅磨即可通过，此时给进力应均匀不可强推进，防止钻孔偏移。障碍物的位置在钻进过程中应详细记录。

每个钻进班组做台班记录，详细记录钻进长度、轴线偏差、机座校核、土质软硬、障碍物、作业人员等情况。钻进按上坡方向进行，以利排水和最后出土，并有利于保证钻孔质量。钻进先导孔工艺见图示。

图4-6 先导孔钻时示意图

导向钻进是非开挖定向钻进铺管的关键环节。导向钻按设计的深度、标高，随时监控，适时调整。钻进中采用轻压、慢转，注意控制钻头温度，切不可使探头过热。

3.9扩孔

导向孔钻进至接收坑，经测量检验，偏差在允许范围内时，卸下矛式钻头换装鱼尾式或三叉式扩孔钻头，开动回拉钻机扩孔。扩孔时人工给进均匀，匀速回拉。同时注水机连续注适量水，通过钻具搅拌孔内泥土造泥浆，用以保护成孔孔壁，保保持围岩稳定，同时起到润滑作用。根据现场地质情况，采用刮刀式扩孔器。扩孔器尺寸为铺设管径的1.2～1.5倍，这样既能够保持泥浆流动畅通又能保证管线的安全、顺利的拖入孔中。

图4-7 扩孔钻头图

扩孔时地层土质较软时宜快速给进回扩，地层土质较硬时匀速缓慢进行。回扩钻孔工艺见图示：

图4-8 回扩孔钻进示意图

施工过程中，注意地下水位的变化，钻进施工时是否正常，注意土质变化及拉管机的压力，出现异常及时采取措施。

在每级扩孔过程中，为防止扩孔跑偏轨迹，采用回拖扩孔。扩孔时为保证管道可以顺利回拖，使钻孔直径达到管径的1.3倍以上，并用泥浆护壁，防止钻孔坍塌，保证土体对管壁无损坏。

3.10清孔

在回扩钻孔时，在钻头尾部配装拉链（杆），钻孔回扩到达工作坑时，卸下扩孔钻头，在拉链（杆）一端换装拉泥盘，进行拉泥成孔工作。此项工序主要是拉运出扩孔搅碎的孔内土，形成光滑圆顺的安管通道。拉泥时，首次拉泥采用环形盘，反复来回拖拉后，如阻力减轻则在拉泥盘上加装横挡，再次入孔拉泥，逐次加封横挡，直至拉泥盘全封闭，并能轻松顺利拉出为止。

当地层土质较硬，以粘质土为主时，先采用环形盘较窄的拉泥盘拖拉，使拽拉阻力变小拉泥盘拉出顺利后，再换上环形盘较宽的拉泥盘拖拉钻孔。拉泥盘环形盘的大小及加装横挡封闭的选择，根据地层土质确定。最终成形的孔道内壁光滑圆顺，拖孔器拉泥清孔工艺见图示。

图4-9 孔道清泥示意图

3.11回拖拉管

PE管焊缝和管道强度检验合格后，即可进入拉管施工。首先用现场制作的“PE管封套”将管头密封，然后在管头后端接上回扩头，管后接上分动器进行接管，将管子回接到工作坑后，卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆，堵上封堵头。

施工时，拉管机操作人员根据设备数据均匀平稳的牵引管道，切不可生拉硬拽。安管工艺见图示。

图4-10 管道拖拉安装示意图

3.12管道焊接

本工程中的PE管采用热熔焊接，管道接口质量的好坏直接影响到拉管施工的成功进行，因此要严格按以下操作步骤执行。

（1）对口

将塑料管或管件放入夹具内夹牢，用刷子和棉布块将管口的氧化层、油污、尘埃清除干净。

将两管端的接口对正，对口间隙不得超过0.5mm，用卡尺检查两对口的端面是否平行，必须保证两连接管接口时的两个端面完全重合，不得有缝隙。同时调整好对口的两连接管间的同心度，其误差小于管壁厚的10%。对口达到要求后，将夹具夹紧。

（2）加热接口：用热平板模加热两个管口，将加热温度及加热压力调至需要位置。对接焊的最佳焊接温度为200～240℃，一般确定为210±10℃。经加热后的两个管口熔化，当加热至熔融状态即完成了吸热过程。焊接时注意以下要点：

热熔连接加热时间和加热温度符合热熔连接工具生产厂和管材、管件生产厂的规定。

当指示灯亮时，最好在等10分钟使用，以使整个加热板温度均匀。

热熔连接保压冷却时间，不得移动连接件或连接件上不得施加任何外力。

热熔对接连接，两管段各伸出卡具一定的自由长度，校对连接件，使其在同一轴线上，错边不大于壁厚的10%。

温度适宜的加热板置于机架上，闭合卡具，并设系统的压力。达到吸热时间后，迅速打开卡具，取下加热板。避免与熔融的端面发生碰撞。

迅速闭合卡具，并在规定时间内，匀速地将压力调节到工作压力，同时按下冷却时间按钮。达到冷却时间后，在按一次冷却时间按钮，将压力降为零，打开卡具，取下焊好的管子。

卸管前将压力降至为零，若移动焊机，拆下液压软管，并做好接头防尘工作。

（3）冷却接口：接口完成后，在卡具上稳住对口，让其自然冷却，其时间确定为1.15～1.33×壁厚（mm）分钟，再放至地上还须再冷却，方可进行另一端对口的组对和熔热接口。打开夹具后卸除卡具，对熔融接合口的外观进行检查，对口热熔环向高度、宽度成形均匀、美观、其高度、宽度应适宜。合格的焊缝应有两翻边，焊道翻卷的管外圆周上，两翻边的形状、大小均匀一致，无气孔、鼓泡和裂纹，两翻边之间的缝隙的根部不低于所焊管子的表面。

3.13土方回填

工作坑及时进行回填，不得含砾石、垃圾。施工期间清除工作泥浆过滤后，用泥浆车外

运。

四、安全文明施工保证措施

4.1施工开工前，专职安全员必须对施工区内的周围环境、地下管线、地质情况进行全面考察和详细了解。对穿越区内地下管线、防空设施、水渠等必须熟知位置、走向、深度，在施工组织设计中要采取相应技术措施，确保施工安全，对钻进工作区内的地下管线、防空设施等指令专人妥善处理。

4.2开工前，向施工人员认真地进行安全技术措施交底，在整个施工过程中有效的贯彻执行施工组织设计中的安全技术措施，同时必须建立安全技术交底制度，必须防止那种只讲形式，不求实际效果的作法。

4.3穿越工程开始前，对定向钻进行试钻，并进行设备调试运转，对定位系统进行调校，发现异常现象及时研究处理，确认安全可靠后方可施工。

4.4施工人员必须戴安全帽，上下钻杆时必须戴防护手套，应注意安全，防止事故发生。4.5穿越过程中，司钻手注意压力表的指数，发现异常立即停机检查，特别是压力突然上升，经检查排除故障后方可继续施工。

4.6在穿越过程中，定向手时刻注意钻杆的穿越方向、深度。如发生偏差，及时进行纠偏，确保钻杆沿设计穿越曲线进行钻进。如发生卡钻现场，立即撤出卡钻区，停钻检查，找出解决方法，确保安全后方可施工。

4.7机械开挖时，施工人员应站在安全区。人工开挖时，使用工作应牢固，作业人员应保持安全距离。挖土前根据挖土深度及地质情况做好边坡放坡或边坡支护工作。施工材料和施工设备不要放置在坑边，否则就必须对土坑边坡采取加围措施。在雨季施工要注意基坑周围的排水。

4.8拖管前，均应由项目经理检查吊装设备及辅助设施是否安全无损，安全可靠，拖管工序有专人指挥，严禁管了下方有人。

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