水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范

1、水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技 術(shù) 規(guī) 范（試行）中國(guó)非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)2001中國(guó)非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)“水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范”編輯委員會(huì)主任委員：李 山副主任委員：劉寶林 王 鵬委員：（以姓氏筆劃為序） 丁樹滋 王 鵬 尹剛乾 烏效鳴 李 山 劉寶林 劉 強(qiáng) 朱文鑒 陳鐵勵(lì) 林家輝 賈傳嶺編寫：中國(guó)非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)“水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范”編輯委員會(huì)執(zhí)筆：中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所 李 山目 錄一、 總則. 1二、 技術(shù)概述. 2三、 工程投標(biāo)指南. 6四、 施工合同（示范文本）. 14五、 施工場(chǎng)地探測(cè)技術(shù)指南. 33六、 工程施工技術(shù)規(guī)范. 37七、 安全操作規(guī)程. 53八、 參

2、考文獻(xiàn). 58前 言 近年來我國(guó)使用非開挖水平定向鉆進(jìn)技術(shù)鋪設(shè)各類管線取得了巨大的進(jìn)展，在電訊、自來水、污水、燃?xì)?、電力和熱力等管線鋪設(shè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。為此，中國(guó)非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)于2001年初專門成立了水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范編輯委員會(huì)。編委會(huì)由十余名專家和具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員組成。歷經(jīng)一年多的時(shí)間，在收集國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料的的基礎(chǔ)上，起草、編輯、出版了這本水平定向鉆進(jìn)技術(shù)規(guī)范。規(guī)范的出版使水平定向鉆進(jìn)工作有了行規(guī)、有了標(biāo)準(zhǔn)。它使我國(guó)今后的水平定向鉆進(jìn)工程有規(guī)可循并能更好地與國(guó)際接軌，將對(duì)保證施工質(zhì)量、減少各類事故的發(fā)生起到積極作用。該版本規(guī)范為試用版，希望設(shè)計(jì)和施工人員

3、在參考和使用本規(guī)范時(shí)，如發(fā)現(xiàn)有欠妥之處，請(qǐng)將意見函寄中國(guó)非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)水平定向鉆進(jìn)技術(shù)委員會(huì)。本規(guī)范僅供行業(yè)內(nèi)部使用，未經(jīng)允許不得翻印。 編 者 2002年8月“水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范”編輯委員會(huì)主任委員：李 山副主任委員：劉寶林 王 鵬委員：（以姓氏筆劃為序） 丁樹滋 王 鵬 尹剛乾 烏效鳴 李 山 劉寶林 劉 強(qiáng) 朱文鑒 陳鐵勵(lì) 林家輝 賈傳嶺（執(zhí)筆：中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所 李 山 朱文鑒）1. 城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 50289-982. 城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) CJJ 61-943. 建設(shè)工程施工合同（示范文本）

4、 中華人民共和國(guó)建設(shè)部 4. 成功定向穿越工程投標(biāo)文件指南 定向穿越承包商協(xié)會(huì)（DCCA），1995，張燕譯5. 成功定向穿越探測(cè)規(guī)范 定向穿越承包商協(xié)會(huì)（DCCA），1998，李翠先譯6. 成功中型定向鉆進(jìn)施工指南 定向穿越承包商協(xié)會(huì)（DCCA），1997，李翠先譯7. 定向鉆進(jìn)合同樣本 定向穿越承包商協(xié)會(huì)（DCCA） 張燕譯8. 水平定向鉆進(jìn)技術(shù)指南 鉆井承包商協(xié)會(huì)，1995，張燕譯9. 水平鉆進(jìn)安全操作指南 定向穿越承包商協(xié)會(huì)（DCCA），2000，李翠先譯10. 定向鉆進(jìn)原理回顧 P. 海沃德 李翠先譯管道穿越工程水平導(dǎo)向鉆進(jìn)施工規(guī)范 天津大力神非開挖工程有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1總則1.0.

5、1采用水平定向鉆進(jìn)穿越地面及障礙物鋪設(shè)管線技術(shù)正在我國(guó)蓬勃發(fā)展。為規(guī)范我國(guó)水平定向鉆進(jìn)穿越鋪設(shè)工程施工市場(chǎng)，統(tǒng)一施工技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)特制定本規(guī)范。水平定向鉆進(jìn)穿越鋪設(shè)管線工程無論大小，都必須進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的質(zhì)量控制。中國(guó)非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)希望通過應(yīng)用本規(guī)范，提高我國(guó)水平定向鉆進(jìn)穿越鋪設(shè)管線技術(shù)水平；提高工程承包商的施工質(zhì)量和效益。1.0.2 中國(guó)非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)推薦本規(guī)范應(yīng)用于水平定向穿越鋪設(shè)管線工程中工程承包商與管線業(yè)主進(jìn)行業(yè)務(wù)協(xié)商、工程承包商進(jìn)行施工管理及其質(zhì)量、安全控制等。1.0.3本規(guī)范適用于采用機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)設(shè)備進(jìn)行水平定向鉆進(jìn)，使各種材質(zhì)的管道或纜線在障礙物之下穿越鋪設(shè)的工

6、程施工。2術(shù)語(yǔ)2.0.1 非開挖技術(shù)（Trenchless Technology）以最小的地表開挖量進(jìn)行各種地下管線探查、鋪設(shè)、更換和修復(fù)的施工技術(shù)。2.0.2 水平定向鉆進(jìn)（Horizontal Directional DrillingHDD）利用水平定向鉆機(jī)以可控鉆進(jìn)軌跡的方式，在不同地層和深度進(jìn)行鉆進(jìn)并通過定位儀導(dǎo)向抵達(dá)設(shè)計(jì)位置而鋪設(shè)地下管線施工的施工方法。施工時(shí)，首先用導(dǎo)向鉆具鉆進(jìn)小口徑的導(dǎo)向孔；然后用回?cái)U(kuò)鉆頭將鉆孔擴(kuò)大至所需的口徑；最后將生產(chǎn)管拉入孔內(nèi)。（注：包括導(dǎo)向鉆進(jìn)）。2.0.3 頂進(jìn)/起始工作坑（Drive/Entry Shaft/Pit）為布置水平定向鉆進(jìn)施工存儲(chǔ)泥漿而開挖

7、的工作坑。2.0.4 接受/出口工作坑（Reception/Exit Shaft/Pit）為回收水平定向鉆進(jìn)施工中排出的泥漿而開挖的工作坑，有稱目標(biāo)工作坑（Target Shaft/Pit）。2.0.5 穿越（Crossing）在地表下鋪設(shè)跨越障礙物（河流、建筑物、鐵路、高速公路等）管線的非開挖施工。2.0.6 鉆進(jìn)液/泥漿（Drilling Fluid/Mud）通常指水和澎潤(rùn)土或聚合物的混合物。2.0.7 導(dǎo)向孔（Pilot Hole）水平定向鉆進(jìn)施工時(shí),首先利用導(dǎo)向儀測(cè)控鉆孔方向鉆進(jìn)的小口徑鉆孔。2.0.8 入口/出口傾角（Entry/Exit Angle）在進(jìn)行水平定向鉆進(jìn)時(shí)，鉆桿柱進(jìn)入

8、地層或從地層鉆出的傾角。2.0.9 回?cái)U(kuò)水平定向鉆進(jìn)時(shí)，鉆完導(dǎo)向孔后，往往需要擴(kuò)大鉆孔直徑，此時(shí)將回?cái)U(kuò)鉆頭接在鉆桿柱的前端往回拉進(jìn)行擴(kuò)孔的施工工序。2.0.10 回?cái)U(kuò)鉆頭（Back Reamer）水平定向鉆進(jìn)施工時(shí)，鉆完導(dǎo)向孔后，用于擴(kuò)大導(dǎo)向孔、接在鉆桿柱前端的切削頭。2.0.11 回拉（Pull-back）水平定向鉆進(jìn)施工時(shí)，經(jīng)擴(kuò)大的鉆孔將鉆桿柱從出口坑向回拉到發(fā)射坑，同時(shí)鋪設(shè)生產(chǎn)管的施工工序。2.0.12 生產(chǎn)管（Product Pipe）為不同目的而鋪設(shè)的各種永久性地下管線。2.0.13 定位儀（Locator/Walkover System）一種用于確定從發(fā)射探頭發(fā)射出來的電磁波信號(hào)位

9、置和強(qiáng)度的電子儀器，也可用于探測(cè)地下管線的位置。2.0.14 隨鉆測(cè)量（Measurement While DrillingMWD）在鉆進(jìn)的同時(shí)連續(xù)不斷地檢測(cè)有關(guān)鉆孔信息的測(cè)量技術(shù)。3技術(shù)概述3.1發(fā)展與應(yīng)用始于二十世紀(jì)七十年代的水平定向鉆進(jìn)穿越技術(shù)，綜合了傳統(tǒng)的道路鉆孔、地質(zhì)勘探和油氣井定向鉆進(jìn)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)已成為一種完善的施工方法。它應(yīng)用于穿越河流和水渠、街道、高速公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)跑道、海灘、島嶼、建筑物擁擠的地方、管線通道和運(yùn)河等的石油、天然氣、自來水、污水及其它流體的管線鋪設(shè)和電力與電訊電纜的導(dǎo)管鋪設(shè)等。3.2優(yōu)越性在非開挖技術(shù)行業(yè)中，水平定向鉆進(jìn)是主要的增長(zhǎng)領(lǐng)域之一。目前，在石油、天

10、然氣、自來水、電力和電信部門，水平定向鉆進(jìn)已是一種得到廣泛認(rèn)可的鋪管施工技術(shù)，由于水平定向鉆進(jìn)施工精度的提高，也可用于污水管和其它重力管線的鋪設(shè)。水平定向鉆進(jìn)穿越與其它施工方法相比，對(duì)環(huán)境的影響最小，能提供障礙物下管線覆蓋的深度大，對(duì)管線的保護(hù)作用大，維修費(fèi)用小，許多情況下費(fèi)用更低。水平定向鉆進(jìn)穿越還有一個(gè)可預(yù)測(cè)的短期施工計(jì)劃。3.3技術(shù)局限水平定向鉆進(jìn)穿越鋪設(shè)管線技術(shù)正在全世界廣泛推廣。迄今為止，水平定向鉆進(jìn)最長(zhǎng)的穿越距離為2308米（鋪設(shè)管徑273毫米，中國(guó)）。水平定向鉆進(jìn)用于均質(zhì)土層的穿越能夠取得滿意效果，在雜填土、砂卵礫石層、冰漬層和硬巖層中的穿越也越來越多。3.4技術(shù)工藝水平定向鉆進(jìn)

11、穿越鋪設(shè)施工普遍采用：首先鉆進(jìn)導(dǎo)向孔，然后擴(kuò)孔，最后回拉鋪管的施工技術(shù)工藝（圖3.4）。3.4.1導(dǎo)向孔 導(dǎo)向孔鉆進(jìn)一般采用小直徑全面鉆頭，進(jìn)行全孔底破碎鉆進(jìn)。在鉆頭底唇面上或鉆具上，安裝有專門的控制鉆進(jìn)方向的機(jī)構(gòu)。在鉆具內(nèi)或在緊接其后部位，安裝有測(cè)量探頭。鉆進(jìn)過程中，探頭連續(xù)或間隔地測(cè)量鉆孔位置參數(shù)，并通過無線或有線的方式實(shí)時(shí)地將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送到地表接收器。操作者根據(jù)這些數(shù)據(jù)及其處理這些數(shù)據(jù)得到的圖表，采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施調(diào)整孔內(nèi)控制鉆進(jìn)方向的機(jī)構(gòu)，從而人工控制鉆孔的軌跡，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。常用的孔內(nèi)控制鉆進(jìn)方向的機(jī)構(gòu)主要有兩類：一類是鉆頭底唇面采用非平衡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如常鉆頭唇面是一個(gè)斜面，當(dāng)鉆頭連續(xù)

12、回轉(zhuǎn)時(shí)鉆進(jìn)直孔，保持鉆頭不回轉(zhuǎn)加壓時(shí)，則鉆孔鉆進(jìn)偏斜。這類方法因需要在不回轉(zhuǎn)的條件下破碎巖層，所以在軟質(zhì)的土層大多數(shù)采用鉆進(jìn)液噴射輔助破碎方式鉆進(jìn)。另一類是鉆具采用彎外管或彎接頭，其彎曲方向即決定了鉆頭的鉆進(jìn)方向。這類方法導(dǎo)向鉆進(jìn)鉆桿是不回轉(zhuǎn)的，鉆頭破碎巖石的扭矩，來自于鉆頭后部的孔底動(dòng)力機(jī)，如螺桿馬達(dá)或渦輪馬達(dá)。這類方法通常用于鉆進(jìn)巖石等硬地層。3.4.2擴(kuò)孔 導(dǎo)向孔完成后，必須將鉆孔擴(kuò)大至適合成品管鋪設(shè)的直徑。一般，在鉆機(jī)對(duì)面的出口坑將擴(kuò)孔器連接于鉆桿上，再回拉進(jìn)行回?cái)U(kuò)，在其后不斷地加接鉆桿。根據(jù)導(dǎo)向孔與適合成品管鋪設(shè)孔的直徑大小和地層情況，擴(kuò)孔可一次或多次進(jìn)行。推薦最終擴(kuò)孔直徑按下式計(jì)算

13、： K1式中：適合成品管鋪設(shè)的鉆孔直徑成品管外徑K1經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般K1=1.21.5，當(dāng)?shù)貙泳|(zhì)完整時(shí)，K1取小值，當(dāng)?shù)貙訌?fù)雜時(shí)，K1取大值。3.4.3拉管 擴(kuò)孔完成后，即可拉入需鋪設(shè)的成品管。管子最好預(yù)先全部連接妥當(dāng)，以利于一次拉入。當(dāng)?shù)貙忧闆r復(fù)雜，如：鉆孔縮徑或孔壁垮塌，可能對(duì)分段拉管造成困難。拉管時(shí)，應(yīng)將擴(kuò)孔器接在鉆桿上，然后通過單動(dòng)接頭連接到管子的拉頭上，單動(dòng)接頭可防止管線與擴(kuò)孔器一起回轉(zhuǎn)，保證管線能夠平滑地回拖成功。圖3.4 水平定向鉆進(jìn)鋪設(shè)管線施工工藝過程3.5施工設(shè)備3.5.1鉆機(jī) 鉆機(jī)根據(jù)工作位置分為兩類：地表始鉆式和坑內(nèi)始鉆式。地表始鉆式鉆機(jī)具有行走機(jī)構(gòu)，方便遷移。鋪管施工時(shí)

14、，可不需要起始坑和出口坑，但管線連接時(shí)需要開挖。如果要求在地下相同深度連接其它管線，可能會(huì)浪費(fèi)幾米新管。地表始鉆式鉆機(jī)有幾種樁定方式錨固鉆機(jī)，性能完善的鉆機(jī)樁定系統(tǒng)是液壓驅(qū)動(dòng)的。一些地表始鉆式鉆機(jī)是整裝式的，載有鉆進(jìn)液用攪拌池和泵，以及動(dòng)力輔助裝置、閥和控制系統(tǒng)，有的還配置有鉆桿自動(dòng)裝卸系統(tǒng)，定長(zhǎng)的鉆桿裝在一個(gè)“傳送盤”上，隨鉆進(jìn)或回?cái)U(kuò)的過程自動(dòng)地從鉆桿柱上加、減鉆桿；有的攪拌池和泵等設(shè)備是分離配置的。坑內(nèi)始鉆式鉆機(jī)一般體積較小，施工時(shí)在鉆孔的兩端都需要挖坑，可在操作空間受限的地方使用。坑內(nèi)始鉆鉆機(jī)固定在發(fā)射坑中，利用坑的前、后壁承受回拉力和給進(jìn)力。一些設(shè)計(jì)緊湊的鉆機(jī)的起始坑，比接鉆桿所需的坑

15、稍大一點(diǎn)即可。鉆桿單根長(zhǎng)度受坑的尺寸限制，這對(duì)鋪設(shè)速度和鉆桿成本造成影響。3.5.2鉆桿 鉆桿要求有很高的物理機(jī)械性能，必須有足夠的軸向強(qiáng)度承受鉆機(jī)給進(jìn)力和回拖力；足夠的抗扭強(qiáng)度承受鉆機(jī)施加的扭矩；足夠的柔韌性以適應(yīng)鉆進(jìn)時(shí)的方向改變；還要盡可能地輕，以方便運(yùn)輸和使用；同時(shí)，還要耐磨損。3.5.3導(dǎo)向系統(tǒng) 多數(shù)水平定向鉆進(jìn)技術(shù)要依靠準(zhǔn)確的鉆孔定位和導(dǎo)向系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，導(dǎo)向儀器的性能已有明顯改善，能獲得相當(dāng)高的精度。導(dǎo)向系統(tǒng)有幾種類型，最常用是“手持式跟蹤（walk-over）”系統(tǒng)，它以一個(gè)裝在鉆頭后部空腔內(nèi)的探測(cè)器或探頭為基礎(chǔ)。探頭發(fā)出的無線電信號(hào)由地面接收器接收，除了得到地下鉆頭的

16、位置和深度外，傳輸?shù)男盘?hào)還包括鉆頭傾角、斜面面向角、電池電量和探頭溫度等等。這些信息通常也轉(zhuǎn)送到鉆機(jī)附屬接受器上，使鉆機(jī)操作者可直接掌握孔內(nèi)信息，從而據(jù)此做出必要的軌跡調(diào)整。手持式跟蹤系統(tǒng)的主要限制是：必須要直接到達(dá)位于鉆頭上部的地面，這一不足可采用有纜式導(dǎo)向系統(tǒng)或裝有電子羅盤的探頭來克服。有纜式導(dǎo)向系統(tǒng)用通過鉆桿柱的電纜從發(fā)射器向控制臺(tái)傳送信號(hào)。雖然纜線增加了復(fù)雜性，但由于不依靠無線電傳送信號(hào)，對(duì)鉆孔的導(dǎo)向可以跨越任何地形，且可用于受電磁干擾的地方。為使電子元件免受嚴(yán)重動(dòng)載，一種基于磁性計(jì)的導(dǎo)向系統(tǒng)用于有沖擊作用的干式水平定向鉆進(jìn)系統(tǒng)上。系統(tǒng)的永久磁鐵裝在沖擊錘體上，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)即產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁

17、場(chǎng)的強(qiáng)度及變化由地表磁力計(jì)探測(cè)，數(shù)據(jù)交由計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算出鉆頭的位置，深度及面向角。3.5.4附助設(shè)備 大量的附屬和輔助設(shè)備在水平定向鉆進(jìn)施工中起著重要的作用。拉頭拉管的拉頭類型很多，包括壓力密封式拉頭和專用于水平定向鉆進(jìn)的改進(jìn)型拉頭。水平定向鉆進(jìn)拉頭的一個(gè)重要作用是防止鉆進(jìn)液或碎屑進(jìn)入成品管，這對(duì)鋪設(shè)飲用水管特別重要。單動(dòng)接頭單動(dòng)接頭（又稱旋轉(zhuǎn)接頭）是擴(kuò)孔和拉管操作中的基本構(gòu)件，應(yīng)設(shè)計(jì)成防止泥漿和碎屑進(jìn)入密封式軸承。單動(dòng)接頭的承載能力從低于5 t至200 t 以上。安全接頭可使用安全接頭保護(hù)成品管，該接頭上有一系列在預(yù)定載荷下斷開的銷釘，可根據(jù)成品管的允許拉伸載荷斷開接頭。這種斷開式接頭不僅

18、可以減少因疏忽造成損失的風(fēng)險(xiǎn)，而且可防止操作者試圖追求高效率采用超過允許載荷回拉力。其它重要的附助設(shè)備包括：聚乙烯管焊接機(jī)、管道支護(hù)滾筒和電纜牽引器。在一些特殊條件下，還可采用管道頂推裝置輔助拉管。3.6鉆進(jìn)液/泥漿多數(shù)定向鉆機(jī)采用泥漿作為鉆進(jìn)液。鉆進(jìn)液可冷卻、潤(rùn)滑鉆頭、軟化地層、輔助破碎地層、調(diào)整鉆進(jìn)方向、攜帶碎屑、穩(wěn)定孔壁、回?cái)U(kuò)和拖管時(shí)潤(rùn)滑管道；還可以在鉆進(jìn)硬地層時(shí)為泥漿馬達(dá)提供動(dòng)力。常用的鉆進(jìn)液/泥漿是膨潤(rùn)土和水的混合物。導(dǎo)向孔施工完成后，泥漿可穩(wěn)定孔壁，便于回?cái)U(kuò)。鉆進(jìn)巖石或其它硬地層時(shí)，可用鉆進(jìn)液驅(qū)動(dòng)孔底“泥漿馬達(dá)”。一些鉆機(jī)采用空氣作為鉆進(jìn)液，又稱為“干式鉆進(jìn)工藝”。其操作簡(jiǎn)單，廢棄

19、物少，不需要太多的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，但受鋪管尺寸和地層條件的限制。與采用泥漿鉆進(jìn)工藝不同，干式鉆機(jī)施工采用高頻氣動(dòng)錘鉆進(jìn)。與采用泥漿鉆進(jìn)工藝一樣，干鉆的鉆頭也有一個(gè)斜面，當(dāng)在某個(gè)方位停止回轉(zhuǎn)沖擊鉆進(jìn)時(shí)，可控制鉆孔軌跡。鋪設(shè)小直徑的管道、導(dǎo)管或電纜線，可使用鑲有碳化鎢合金齒的錐形擴(kuò)孔器，這種擴(kuò)孔器安裝有空氣噴嘴，氣流通過鉆桿柱進(jìn)入，在回?cái)U(kuò)時(shí)空氣氣流清除鉆屑。對(duì)于大直徑管道鋪設(shè)，采用氣動(dòng)錘擴(kuò)孔器，同樣在其后部用單動(dòng)接頭連接管道。此時(shí)回?cái)U(kuò)孔起主要作用的是氣動(dòng)錘擴(kuò)孔器的沖擊作用，而不是鉆機(jī)的回拉力，而且回?cái)U(kuò)過程中可不回轉(zhuǎn)。4 施工技術(shù)4.1工程設(shè)計(jì)4.1.1 程序安排一項(xiàng)有效的施工設(shè)計(jì)應(yīng)有下列條目：準(zhǔn)備過去施

20、工情況的調(diào)查設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)一步確認(rèn)設(shè)計(jì)、圖紙及計(jì)算施工地層情況調(diào)查施工測(cè)量辦理施工許可證工程實(shí)施測(cè)量入土點(diǎn)、出土點(diǎn)、鉆孔軌跡軸線和切點(diǎn)鉆機(jī)場(chǎng)地準(zhǔn)備進(jìn)場(chǎng)道路準(zhǔn)備管子場(chǎng)地準(zhǔn)備設(shè)備和人員調(diào)動(dòng)管子卸車管子焊接壓力試驗(yàn)減阻試驗(yàn)（如果需要）連接拉管頭焊縫測(cè)試處理鉆桿的過度彎曲實(shí)施鉆進(jìn)鉆進(jìn)調(diào)動(dòng)鉆機(jī)和人員安放鉆機(jī)準(zhǔn)備鉆進(jìn)液混合設(shè)備鉆導(dǎo)向孔通過鉆桿清洗鉆孔分級(jí)擴(kuò)孔（根據(jù)需要）拉管去掉拉管頭實(shí)施焊縫測(cè)試實(shí)施減阻施工配合清理施工現(xiàn)場(chǎng)撤走鉆機(jī)和人員或遷移到下一個(gè)工地4.1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.2.1軌跡測(cè)量 一旦選擇確定了施工位置，就應(yīng)該對(duì)鉆孔軌跡作測(cè)量并準(zhǔn)備詳細(xì)的圖紙。鉆孔軌跡和基準(zhǔn)線的最后精度取決于測(cè)量資料的精度4.

21、1.2.2軌跡設(shè)計(jì)參數(shù)：覆蓋深度 完成巖土勘察，確定了穿越的軌跡，就可確定穿越的覆蓋深度，需要考慮的因素包括鉆孔施工對(duì)地面道路、建筑物或河流的影響，以及對(duì)該位置已有的管線的影響。推薦穿越的最小覆蓋深度大于鉆孔最終擴(kuò)孔直徑的6倍以上；在穿越河床時(shí)，應(yīng)在河床斷面最低處之下5m米以上。入、出土角和曲率半徑 8-20的入、出土角適用于大多數(shù)的穿越工程。對(duì)地面始鉆式，入土角和出土角應(yīng)分別在6至20之間（取決于欲鋪設(shè)管的直徑等）。對(duì)坑內(nèi)始鉆式，入土角和出土角一般應(yīng)采用0或近似水平。進(jìn)行大曲率的彎曲以前最好鉆進(jìn)一段直線段。曲率半徑的確定由欲鋪設(shè)管的彎曲特性確定，管徑越大曲率半徑越大。鋪設(shè)鋼管的最小允許彎曲半

22、徑可用下列公式計(jì)算。但是，為了利于鋪管，最小彎曲半徑應(yīng)盡可能大。Rmin=206DS / K2 (m)Rmin 最小彎曲半徑 (m)206常數(shù) (Nm/mm2)D管子的外徑 (mm)S安全系數(shù)，S=12K2管子的屈服極限 (N/ mm2)輔助參數(shù) 入土點(diǎn)或出土點(diǎn)與欲穿越的第一個(gè)障礙物之間的距離（例如道路、溝渠等）應(yīng)至少大于3根鉆桿的長(zhǎng)度。與水體的最小距離應(yīng)至少為56m，以保證不發(fā)生泥漿噴涌。從鉆進(jìn)技術(shù)方面考慮，第一段和最后一段鉆桿柱應(yīng)是直線的，即沒有垂直彎曲和水平彎曲，這兩段鉆桿柱的長(zhǎng)度應(yīng)至少為10m。入土點(diǎn)與出土點(diǎn)有高差時(shí)，應(yīng)專門另作討論。鉆進(jìn)測(cè)量與精度 孔內(nèi)測(cè)量工具是測(cè)量?jī)A角(上/下控制)

23、、方位角(左/右控制)和深度等參數(shù)的電子裝置。鉆孔軌跡精度很大程度上取決于孔內(nèi)測(cè)量的精度。當(dāng)有干擾時(shí)，如：無線電發(fā)射臺(tái)、大型鋼結(jié)構(gòu)(橋梁、樁及其它管線等)和電力運(yùn)輸線，會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。合理的鉆孔軌跡精度應(yīng)是：導(dǎo)向孔出口處左右1m，上下1m。鉆孔軌跡控制 鉆進(jìn)導(dǎo)向孔時(shí)，每23m應(yīng)進(jìn)行一次測(cè)量計(jì)算。工程承包商在這些測(cè)量計(jì)算基礎(chǔ)上作出鉆孔軌跡圖。4.1.2.3管材的選擇管線壁厚D/T經(jīng)驗(yàn)公式 下表給出了根據(jù)鋼管直徑選擇壁厚的推薦值，這些推薦值僅供設(shè)計(jì)時(shí)參考。在最后的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)計(jì)算應(yīng)力進(jìn)行選擇。直徑(D)mm 壁厚(T)mm1526.25152-3059.25305-76212.70762 D/t

24、50對(duì)高密度聚乙烯管（HDPE管），推薦D/t值小于或等于11，并且咨詢制造廠家。另外，選擇管線壁厚應(yīng)考慮鋪管長(zhǎng)度。鋪管長(zhǎng)度越長(zhǎng)，管壁應(yīng)越厚。4.1.3 校核計(jì)算開始拉管時(shí)的管線應(yīng)力（摩擦力、重力）全部拉入時(shí)的管線應(yīng)力（摩擦力、浮力、彎曲）由于過度彎曲造成的管線應(yīng)力（出土角度）拉入過程中的管線應(yīng)力（內(nèi)部壓力、溫度、彎曲、過度彎曲）鉆機(jī)的錨固力（水平和垂直）鉆進(jìn)設(shè)備的尺寸（土壤、管線尺寸、鉆孔剖面）在最后的校核設(shè)計(jì)計(jì)算中，必須計(jì)算管道在施工和使用時(shí)的應(yīng)力大小，校核是否在材料強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)。計(jì)算中，每一階段的應(yīng)力都必須從單獨(dú)受力和聯(lián)合受力分別考慮。如：拉管時(shí)，滾柱間跨距造成的應(yīng)力、作靜壓試驗(yàn)產(chǎn)生

25、的應(yīng)力、鋪設(shè)時(shí)的拉力、管入孔時(shí)彎曲和鉆孔軌跡彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力、鉆孔內(nèi)的附加力和工作應(yīng)力。1鋪管前a計(jì)算靜壓試驗(yàn)產(chǎn)生的環(huán)向和軸向應(yīng)力；b根據(jù)滾柱間的距離，可計(jì)算出管線的最大上拱和下垂，并計(jì)算出管線的最大張應(yīng)力。注：在靜壓試驗(yàn)期間管線是注滿水的，因此計(jì)算中必須計(jì)入水的重量。2鋪設(shè)中a在1.b中計(jì)算張應(yīng)力的方法可用于鋪設(shè)階段；b為了計(jì)算出應(yīng)力，必須先計(jì)算理論拉力。考慮管線的安全性和拉管時(shí)鉆孔彎曲的影響，推薦孔內(nèi)摩擦系數(shù)為1.0。最大預(yù)測(cè)拉力用于計(jì)算軸向應(yīng)力。c當(dāng)計(jì)算軸向彎曲應(yīng)力時(shí)，允許有10%的實(shí)際偏差，即按設(shè)計(jì)曲率半徑的90%計(jì)算。d必須考慮孔內(nèi)液體靜壓力產(chǎn)生的附加應(yīng)力?？紤]到液體靜壓力的軸向和周向

26、力的影響，推薦安全系數(shù)取值1.5。3鋪設(shè)后a軸向彎曲應(yīng)力的計(jì)算見2c；b附加外力的計(jì)算見2.d；c計(jì)算最后的靜壓試驗(yàn)產(chǎn)生的環(huán)向和軸向應(yīng)力。4使用中a鉆孔曲率的影響見2.c；b附加外力的計(jì)算見2.d；c用于計(jì)算的管線在使用中的最大工作壓力而產(chǎn)生的軸向和周向應(yīng)力。許用應(yīng)力 計(jì)算出施工各個(gè)階段的單獨(dú)受力和聯(lián)合受力后，必須與許用應(yīng)力比較，進(jìn)行強(qiáng)度校核。一般，許用應(yīng)力按以下計(jì)算：軸向最大許用應(yīng)力：最小屈服強(qiáng)度的80%；周向最大許用應(yīng)力：最小屈服強(qiáng)度的72%；組合應(yīng)力下的許用應(yīng)力：最小屈服強(qiáng)度的90%。當(dāng)權(quán)威機(jī)構(gòu)可能在以上內(nèi)容之外提出其他限制條件時(shí)，業(yè)主應(yīng)認(rèn)可并允許修改設(shè)計(jì)。4.1.4 作圖剖面圖剖面圖至

27、少應(yīng)包含下列信息：工地的縱向剖面圖入土角出土角鉆孔的水平長(zhǎng)度鉆孔的實(shí)際長(zhǎng)度鉆孔剖面的絕對(duì)高度（或相對(duì)）覆蓋層最小（垂直）彎曲度鉆孔軌跡區(qū)域內(nèi)的建筑物或其它管線障礙物欲鋪設(shè)管線的信息平面圖平面圖至少應(yīng)包括下列信息：從委托方提供的施工區(qū)地形圖了解到場(chǎng)地的特殊情況鉆孔軸線入土點(diǎn)和出土點(diǎn)的坐標(biāo)指北的箭頭鉆孔附近的建筑物和其它管線障礙物鉆孔軸線與障礙物之間的最短距離最?。ㄋ剑澢纫?guī)劃的設(shè)備場(chǎng)地和管線場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)平面圖現(xiàn)場(chǎng)平面圖至少應(yīng)包含下列信息：各種設(shè)備的位置（鉆機(jī)、工作站、泵等）鉆機(jī)的固定方法鉆井液配制設(shè)備的安放位置進(jìn)出場(chǎng)道路運(yùn)輸線路圖確定的運(yùn)輸線路圖至少應(yīng)包括下列信息：運(yùn)輸設(shè)備的數(shù)量、各自的承載能力

28、運(yùn)輸設(shè)備的位置運(yùn)輸設(shè)備在平面圖中的擺放位置運(yùn)輸設(shè)備的細(xì)節(jié)管束圖一束管子的示意圖至少應(yīng)包括下列信息：一束管線的橫截面圖單根管線的直徑捆成一束的方法4.2 設(shè)備儀器4.2.1定向鉆機(jī)水平定向鉆機(jī)無論大小，操作與用途都是相似的。一般，鉆機(jī)都采用機(jī)械或液壓驅(qū)動(dòng)鉆桿，通過鉆桿對(duì)孔底鉆頭施加回轉(zhuǎn)扭矩、給進(jìn)或回拖力。對(duì)水平定向鉆進(jìn)穿越鋪管的鉆機(jī)來說，回轉(zhuǎn)扭矩和回拖力是其主要參數(shù)，它們是根據(jù)工程大小及要求選擇鉆機(jī)的重要依據(jù)。由于水平定向穿越往往鉆進(jìn)彎曲的鉆孔，所以與其它鉆機(jī)相比，對(duì)鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速要求不高。地表始鉆式鉆機(jī)有一個(gè)傾斜的給進(jìn)導(dǎo)軌；坑內(nèi)始鉆式鉆機(jī)一般采用水平的給進(jìn)導(dǎo)軌。給進(jìn)導(dǎo)軌長(zhǎng)度決定鉆桿單根的長(zhǎng)度，也直

29、接影響鉆進(jìn)過程的平穩(wěn)性和純鉆效率。當(dāng)施工條件已知，鉆孔設(shè)計(jì)確定時(shí)，定向鉆機(jī)的選型主要考慮以下因素：（1） 鉆孔設(shè)計(jì)終孔口徑、彎曲曲率半徑、鋪管長(zhǎng)度等，根據(jù)它們的大小通過回轉(zhuǎn)扭矩和回拖力來選擇確定鉆機(jī)?？紤]鉆孔復(fù)雜情況到，所選的鉆機(jī)能力至少應(yīng)大于計(jì)算所需的30%以上。（2） 現(xiàn)場(chǎng)地形、交通條件、管線埋深等，評(píng)價(jià)這些因素后，選擇采用地表始鉆式鉆機(jī)或坑內(nèi)始鉆式鉆機(jī)。（3） 現(xiàn)場(chǎng)能源供應(yīng)條件，選擇采用電驅(qū)動(dòng)還是采用燃油驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。（4） 地層情況和現(xiàn)場(chǎng)水源供應(yīng)條件，選擇應(yīng)用液體循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)或是氣動(dòng)潛孔錘鉆機(jī)。4.2.2定位與導(dǎo)向儀器對(duì)于水平定向鉆進(jìn)穿越工程來說，定位與導(dǎo)向儀是最為關(guān)鍵的設(shè)備，正確地選擇和

30、使用這些儀器，對(duì)施工的成敗和效率，具有決定性的意義。最常用的定位和導(dǎo)向儀有無纜式地表定位系統(tǒng)（手持式跟蹤儀器）和有纜式定向系統(tǒng)，兩種系統(tǒng)的定位和導(dǎo)向性能都能滿足常規(guī)水平定向鉆進(jìn)穿越工程的需要。在鉆進(jìn)導(dǎo)向孔時(shí)，鉆進(jìn)工作人員才用導(dǎo)向儀確定鉆具位置，利用導(dǎo)向儀獲取的數(shù)據(jù)，與預(yù)先批準(zhǔn)的基準(zhǔn)線和軌跡進(jìn)行比較，調(diào)整鉆進(jìn)軌跡。常用的儀器有以下幾種。4.2.2.1無纜式地表定位與導(dǎo)向系統(tǒng)手持式跟蹤儀 這種儀器在水平定向鉆進(jìn)中使用最廣，它由一個(gè)裝在鉆頭后面的電子信號(hào)探頭(發(fā)射器)和一個(gè)手持式跟蹤接收器組成。探頭（發(fā)射器）一般安裝在鉆頭后面的鉆具內(nèi)，用于測(cè)量孔底鉆具位置的信息，并將信息的電磁信號(hào)發(fā)射給跟蹤接受器，

31、探頭發(fā)射的信號(hào)到地表后，由導(dǎo)向人員手持的接收器接受，跟蹤接收器顯示信號(hào)強(qiáng)度，信號(hào)越強(qiáng)，接收器越靠近發(fā)射器。導(dǎo)向人員通過分析接收器提供的數(shù)據(jù)來監(jiān)測(cè)鉆孔軌跡。許多鉆機(jī)裝配有一個(gè)遠(yuǎn)程接收器，通過它鉆機(jī)操作者能夠分析和記錄定位數(shù)據(jù)。一般，在確定的技術(shù)參數(shù)范圍內(nèi)，使用手持式跟蹤儀是最經(jīng)濟(jì)的。大多數(shù)的探頭（發(fā)射器）具有方位傳感器，它們是傾角、轉(zhuǎn)角以及在某些情況下的左/右偏轉(zhuǎn)計(jì)。傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)，顯示在接收器上，并用于控制方向。接收器也能確定從接收器到發(fā)射器的深度。操作人員遵守制造商推薦的標(biāo)準(zhǔn)化程序，有助于提高深度測(cè)量的準(zhǔn)確性。手持式跟蹤儀的優(yōu)點(diǎn)包括：費(fèi)用除購(gòu)置費(fèi)用外，生產(chǎn)開支頻繁，但成本較低，平時(shí)僅需更換

32、電池。更換探頭很昂貴，但一般不會(huì)發(fā)生。操作有效接受過訓(xùn)練的定位人員能有效地操作手持式跟蹤儀，為了確保高精度，讀數(shù)和解釋信號(hào)的知識(shí)必須與強(qiáng)烈的責(zé)任感相結(jié)合。鉆孔的全面測(cè)量可提高手持式跟蹤儀的定位精度。生產(chǎn)率與其它方法相比，其數(shù)據(jù)解釋及時(shí)，有利于提高生產(chǎn)率。繪圖手持式跟蹤儀可直接將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)做出鉆孔軌跡圖。手持式跟蹤儀的缺點(diǎn)包括：地形在有障礙物的地方，如繁忙的快車道交叉口或穿過河流。干擾以下情況往往會(huì)干擾信號(hào)讀數(shù)的精確度：儀器上方電力線的磁干擾、地下通訊信號(hào)的磁干擾、埋在地下的廢棄物或地層中的障礙物干擾、無線電發(fā)射基站的電波干擾等等。深度手持式跟蹤儀受鉆孔穿越深度和其它與孔有關(guān)的因

33、素的限制，如:手持式跟蹤儀器一般用于深度不超過21m的鉆孔。連續(xù)工作時(shí)間定位系統(tǒng)發(fā)射器的電池壽命，是選擇能否完成一個(gè)鉆孔所需時(shí)間的重要指標(biāo)。遠(yuǎn)程跟蹤能力道路和小河的穿越通常可用地表定位系統(tǒng)進(jìn)行。然而，遠(yuǎn)程跟蹤能力通常限于約10m的距離?？箾_擊磁性定位與導(dǎo)向系統(tǒng) 這種儀器是近年來最新開發(fā)的用于干式水平定向鉆進(jìn)的定位與導(dǎo)向系統(tǒng)。在潛孔錘沖擊破碎鉆進(jìn)中，為使電子元件不受大動(dòng)載的影響，一種基于磁性計(jì)的導(dǎo)向系統(tǒng)用于有沖擊作用的干式水平定向鉆進(jìn)系統(tǒng)上。系統(tǒng)的永久磁鐵裝在沖擊錘體上，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的強(qiáng)度及變化由地表磁力計(jì)探測(cè)，探測(cè)數(shù)據(jù)交由計(jì)算機(jī)處理，從而得出鉆頭的位置、深度及面向角。水平定向鉆進(jìn)施

34、工中，推薦采用下表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)記錄；軌跡記錄測(cè)點(diǎn)序號(hào)鉆桿長(zhǎng)度水平距離側(cè)向偏移垂深傾角轉(zhuǎn)角（左/右）12345678910.出口一些地表定位系統(tǒng)帶有鉆孔軌跡設(shè)計(jì)和繪圖系統(tǒng)，它們以特定的間隔，記錄孔內(nèi)鉆具的深度，可做出導(dǎo)向孔的測(cè)量或施工過程圖。4.2.2.2有纜式定位與導(dǎo)向系統(tǒng)有纜式定向與導(dǎo)向系統(tǒng) 有纜式定向系統(tǒng)又稱為有纜式隨鉆測(cè)斜儀。有纜式定向儀是與位于孔底非磁性鉆具內(nèi)的磁性探頭或位于普通鉆具內(nèi)的陀螺儀相連的，連續(xù)的纜線穿過鉆桿內(nèi)部，再與地面的計(jì)算機(jī)相連。有纜式定向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括：深度由于電源和信號(hào)由纜線傳輸，因此對(duì)導(dǎo)向鉆孔的深度或長(zhǎng)度沒有限制。精度有纜式系統(tǒng)可與地面坐標(biāo)測(cè)量輔助系統(tǒng)一起使用，可提高

35、測(cè)量精度。探頭產(chǎn)生的信息傳送到地表計(jì)算機(jī)，可用于評(píng)價(jià)施工軌跡。記錄處理計(jì)算機(jī)處理測(cè)到數(shù)據(jù)，得出精確的“隨鉆”施工數(shù)據(jù)。有效性在費(fèi)時(shí)的堅(jiān)硬巖石鉆進(jìn)中，不用為更換電池而頻繁地起下鉆具。有纜式定向系統(tǒng)的缺點(diǎn)包括：費(fèi)用在低價(jià)的地下管線鋪設(shè)施工市場(chǎng)，設(shè)備購(gòu)置費(fèi)或人員設(shè)備的租金高，然而該缺點(diǎn)經(jīng)常被高成功率和復(fù)雜孔的準(zhǔn)確度所消除。數(shù)據(jù)的解釋儀器的操作需要經(jīng)過培訓(xùn)的專家，這對(duì)于許多鉆進(jìn)承包商來說，難以穩(wěn)定地發(fā)揮作用并且成本較高。纜線的連接連接纜線需要時(shí)間，一節(jié)一節(jié)的纜線連成電纜，可能造成讀數(shù)不準(zhǔn)，并且增加了非生產(chǎn)性的輔助時(shí)間。常用的有纜式定位與導(dǎo)向系統(tǒng)有以下兩種：磁性定向儀 磁性定向儀是用于長(zhǎng)、深孔穿越的行業(yè)

36、標(biāo)準(zhǔn)儀器。使用磁性定向儀，鉆進(jìn)操作人員可在鉆進(jìn)的任何時(shí)候計(jì)算鉆孔位置，進(jìn)行鉆孔糾偏，因此能使鉆孔軌跡與設(shè)計(jì)穿越軌跡一致。磁性定向儀用堅(jiān)固的三軸磁力計(jì)測(cè)定鉆具位置與當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)的關(guān)系，它是一個(gè)電子羅盤，用一個(gè)三軸加速度計(jì)測(cè)定鉆具位置與地軸的關(guān)系，它是一個(gè)電子水平儀。由數(shù)字傳送儀輸出數(shù)據(jù)，給出鉆具的狀態(tài)信息，狀態(tài)信息包括：導(dǎo)向鉆具的傾角、方位角和工具面向角。連續(xù)取得的每一組測(cè)量數(shù)據(jù)都用于計(jì)算鉆孔的實(shí)際位置與設(shè)計(jì)軌跡的偏差。計(jì)算每一測(cè)點(diǎn)增加的位置偏差，能繪出實(shí)際的鉆孔軌跡。這類儀器的精度為：傾角度數(shù)+/- 0.1，方位角度數(shù)+/- 0.3。磁性定向儀還可以與實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)（Tru-Tracker）結(jié)合使

37、用。實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)由放置于鉆孔上方地表的電纜組成。測(cè)量電纜的位置，給其選擇性地施加電壓，產(chǎn)生已知強(qiáng)度和位置的局部磁場(chǎng)。磁性定向儀對(duì)感應(yīng)磁場(chǎng)很敏感，鉆進(jìn)期間，采用專用軟件可提高磁性定向儀的定位精度。陀螺儀 陀螺儀測(cè)量系統(tǒng)用得不多。陀螺儀可保持固定的方向，且不受磁干擾的影響。然而，陀螺儀的大小受鉆桿內(nèi)徑尺寸限制。小尺寸的陀螺儀精度低，且漂移增加，還要求專業(yè)人員操作。4.2.2.3注意事項(xiàng)選擇應(yīng)用上述儀器，應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)要求和費(fèi)用考慮為基礎(chǔ)。一般，地表定位系統(tǒng)最便宜，但僅能用于距離較小的穿越。磁性定向儀用于較大的管線鋪設(shè)工程，這些工程為避開已有地下管線鉆進(jìn)較深，且磁干擾小，能識(shí)別和量化。工程選擇的磁性定

38、向儀和備用儀器，應(yīng)有最近期的工廠標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)，以確保其誤差在生產(chǎn)商的額定范圍之內(nèi)。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)角的標(biāo)準(zhǔn)誤差檢查，應(yīng)在工程施工前進(jìn)行。轉(zhuǎn)角的標(biāo)準(zhǔn)誤差檢查也可在探頭安裝進(jìn)鉆具后，與確定的方向?qū)φ者M(jìn)行檢查。磁性定向儀應(yīng)置于沿鉆孔基準(zhǔn)線的地面上即相同磁干擾區(qū)使儀器在一個(gè)圓周內(nèi)以不變的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，記錄下數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)動(dòng)檢查至少應(yīng)檢查8個(gè)點(diǎn)。按鉆進(jìn)時(shí)的傾角狀態(tài)檢查，4個(gè)點(diǎn)足夠。應(yīng)沿鉆孔軌跡的不同位置，選擇地按鉆進(jìn)時(shí)的傾角狀態(tài)檢查磁場(chǎng)變化，確定儀器經(jīng)過該處的方位。如果可能，傾角狀態(tài)檢查應(yīng)使用裝在無磁鉆具內(nèi)的磁性定向儀。檢查時(shí)得到的所有數(shù)據(jù)都應(yīng)記錄，供與鉆進(jìn)施工期間比較。在開始鉆進(jìn)導(dǎo)向孔時(shí)，使用Tru-Tracker的位

39、置，應(yīng)驗(yàn)證方位角并按需要調(diào)節(jié)。必須記錄Tru-Tracker測(cè)量的資料和方位角的變化。因?yàn)榇鸥蓴_、錯(cuò)誤的方位定位、儀器失靈或操作員的失誤，可產(chǎn)生錯(cuò)誤的導(dǎo)向。然而偏斜的孔可用于建立正確的鉆孔方位定位。將實(shí)際的鉆孔位置和方向與計(jì)算的數(shù)據(jù)作比較，可用于進(jìn)行重新鉆進(jìn)的設(shè)計(jì)。重新鉆進(jìn)時(shí)，鉆桿退回到技術(shù)要求確定的點(diǎn)，然后重新鉆進(jìn)那段導(dǎo)向孔。測(cè)量數(shù)據(jù)代表導(dǎo)向孔的位置，隨后的擴(kuò)孔操作可能改變鉆孔的位置。例如，在軟土層，由于擴(kuò)孔器被拉時(shí)受張力，擴(kuò)孔傾向于使孔變直。為了減少合格的導(dǎo)向孔偏離或“跑離”，實(shí)踐證明：擴(kuò)孔中使用套洗鉆管是一種很好的施工方法。4.2.3輔助設(shè)備除鉆機(jī)和定位與導(dǎo)向儀器外，還需要其他一些的輔助

40、設(shè)備。如：使用鉆進(jìn)液或泥漿的鉆進(jìn)，需要泥漿泵、攪拌機(jī)、泥漿凈化器等設(shè)備；使用“干鉆巖石系統(tǒng)”的鉆進(jìn)，需要較高風(fēng)壓和較大風(fēng)量的空氣壓縮機(jī)。鉆孔進(jìn)、出口工作坑和泥漿循環(huán)坑的開挖，可能需要使用挖掘機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)大直徑管道或其他重物，可能需要吊車。鋼質(zhì)管道的連接和拉頭的焊接，需要電焊機(jī)；聚乙烯管道（PE管）的連接需要熔融焊機(jī)，等等。4.3工作人員水平定向鉆進(jìn)需要的工作人員數(shù)量，取決于穿越工程和使用設(shè)備的大小。一般，中型鉆機(jī)的施工班組應(yīng)由57人組成。標(biāo)準(zhǔn)的工作崗位及其職責(zé)是：定位及導(dǎo)向崗位1人。主要職責(zé)：勘察工地，確定適當(dāng)?shù)你@機(jī)布置、入射角度和高程，確定孔徑及分級(jí)擴(kuò)孔方案，操作定位及導(dǎo)向儀器，發(fā)出調(diào)整鉆孔

41、軌跡的指令，并與鉆機(jī)機(jī)長(zhǎng)交流這些決定，記錄導(dǎo)向數(shù)據(jù)。這一崗位應(yīng)由工程師以上的專業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任。鉆機(jī)機(jī)長(zhǎng)（或班長(zhǎng)）1人。主要職責(zé)：準(zhǔn)備和調(diào)節(jié)鉆具，操縱鉆機(jī)，與導(dǎo)向人員交流鉆進(jìn)情況，設(shè)定機(jī)組的進(jìn)度計(jì)劃和工作狀態(tài)，管理機(jī)組人員。這一崗位應(yīng)由具有專業(yè)技師資格的人員擔(dān)任。鉆進(jìn)泥漿人員或泥漿工1人。主要職責(zé)：掌握整個(gè)鉆進(jìn)液的攪拌、凈化和循環(huán)系統(tǒng)，監(jiān)視需要的水量，保持良好的水質(zhì)、調(diào)節(jié)PH值，按特殊的施工要求調(diào)整合適的鉆進(jìn)液成分，使粘度、固相含量、比重等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到要求。機(jī)械工、電工12人。主要職責(zé)：監(jiān)視與維護(hù)機(jī)械及電氣設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行維修，幫助鉆進(jìn)中的所有其它操作。雜工12人。主要職責(zé)：幫助進(jìn)

42、行所有的鉆進(jìn)操作，包括操作鉆桿、監(jiān)測(cè)泥漿池、攪拌泥漿、供應(yīng)水、操作重型設(shè)備以及纜線的連接。鉆進(jìn)機(jī)組的目的是安全地達(dá)到最高生產(chǎn)率。4.4鉆具與鉆桿鉆具與鉆桿是由鉆機(jī)的大小和類型、以及設(shè)計(jì)孔的環(huán)境和地層決定的。4.4.1鉆具 一般指孔內(nèi)鉆頭至鉆桿之間的所有鉆進(jìn)裝置，又稱孔底鉆具組合(BHA)，BHA應(yīng)根據(jù)使用的定位系統(tǒng)、土層條件和穿越深度的變化而改變。典型的BHA裝配如下：軟土層/手持式跟蹤BHA由可改變角度和方向的噴射或鏟形鉆頭、探頭室和鉆桿組成。中硬土層/手持式跟蹤BHA由銑齒牙輪鉆頭、改變角度和方向控制的彎接頭、探頭室和鉆桿組成。硬土或巖石層/手持式跟蹤BHA由鑲齒牙輪鉆頭、預(yù)先安置好彎頭的

43、泥漿馬達(dá)、探頭室和鉆桿組成。（圖4.4.1a）圖4.4.1a 硬土或巖石層/手持式跟蹤軟土層/有纜式BHA由鉆頭、彎接頭、浮動(dòng)接頭、裝有探頭的定向接頭、泥漿馬達(dá)、無磁鉆鋌和鉆桿組成。除鉆頭外，整個(gè)BHA由無磁性鋼材組成。硬土或巖石層 /有纜式BHA由鉆頭、泥漿馬達(dá)、浮動(dòng)接頭、定向接頭、無磁鉆鋌和鉆桿組成。（圖4.4.1b）圖4.4.1b 硬土或巖石層 /有纜式4.4.2鉆桿 選擇合適的鉆桿非常重要，鉆桿的外徑和壁厚對(duì)鉆孔彎曲半徑有影響。大直徑鉆桿不能安全地進(jìn)行小曲率半徑的彎曲，因而不能用于短距離彎曲孔。鉆桿直徑越小，越易彎曲，在適當(dāng)?shù)牡貙訔l件下更適合短距離孔。設(shè)計(jì)的鉆孔彎曲半徑應(yīng)大于欲鋪設(shè)的鋼

44、管和鉆桿的允許彎曲半徑，或至少是其直徑的1200倍。用其它非剛性材料的管道，如高密度聚乙烯管HDPE，彎曲半徑可以更小。鉆孔彎曲半徑越大，回拉時(shí)鋪設(shè)管線越安全。相反，如果鉆孔軌跡設(shè)計(jì)按管材計(jì)算的最小彎曲半徑，則沒有誤差的余地。如要使用孔底泥漿馬達(dá)，需要最大的鉆桿內(nèi)徑或水眼，以提供合適的鉆進(jìn)液流量，將地表壓力損失和鉆桿壓力損失降到最低，這樣可給鉆頭提供最大水馬力。鉆桿、膠管、單動(dòng)接頭及其它接頭的內(nèi)徑(水眼)是保證足夠流量的重要因素。4.5施工場(chǎng)地及布置4.5.1施工場(chǎng)地水平定向鉆進(jìn)穿越工程需要兩個(gè)分離的工作場(chǎng)地：設(shè)備場(chǎng)地（鉆機(jī)的工作區(qū)）和管線場(chǎng)地（與設(shè)備場(chǎng)地相對(duì)的鉆孔出土點(diǎn)工作區(qū)）。場(chǎng)地大小取決

45、于設(shè)備類型、鋪管直徑和鉆進(jìn)穿越長(zhǎng)度。設(shè)備場(chǎng)地（圖4.5.1.a） 安放設(shè)備、施工操作需要充足的工作面積。一般應(yīng)保證鉆進(jìn)設(shè)備周圍具有至少大于鉆桿單根長(zhǎng)度的操作空間，設(shè)備上方應(yīng)無障礙以保證吊放和防止落物。如果設(shè)備是可分離的，擺放設(shè)備位置可由一些較小的、不規(guī)則的面積組成。管線場(chǎng)地（圖4.5.1.b） 應(yīng)提供足夠長(zhǎng)的工作空間便于欲鋪設(shè)管子的連接。穿越工程的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量設(shè)法將欲鋪設(shè)的管線做到全長(zhǎng)度一次性拉入，并盡可能避免水平方向的彎曲。多次回拉連接管線會(huì)增加施工風(fēng)險(xiǎn)。在城市市區(qū)施工時(shí)，由于受街道圍墻的限制或必須在擁擠的小胡同、人行道、風(fēng)景區(qū)或特殊的公共通道的地方工作，設(shè)備須線性排列，占據(jù)空間不超過單行道

46、寬度。施工場(chǎng)地還應(yīng)考慮可能干擾鉆架或起重機(jī)操作的空中設(shè)施，以及可能影響設(shè)計(jì)軌跡線和鉆機(jī)布置的地下設(shè)施。交通高峰期對(duì)工作時(shí)間的限制也影響施工場(chǎng)地的充分利用。施工場(chǎng)地還須考慮開挖進(jìn)、出口坑和泥漿循環(huán)池。盡管水平定向穿越對(duì)公共設(shè)施的破壞最小，但必須告知財(cái)產(chǎn)所有者或管理機(jī)關(guān)，這些坑是定向穿越施工的必要組成部分。1.水平定向鉆機(jī)2.電力供應(yīng)設(shè)備3.鉆桿4.水泵5.泥漿攪拌池6.泥漿凈化設(shè)備7.泥漿泵8.泥漿材料倉(cāng)庫(kù)9.發(fā)電機(jī)10.倉(cāng)庫(kù)11.12.現(xiàn)場(chǎng)辦公室13.入口坑14.鉆屑處理池圖4.5.1a 設(shè)備場(chǎng)地1.鉆屑處理池2.出口坑3.施工設(shè)備4.管線導(dǎo)輪5.生產(chǎn)管線6.鉆桿7.倉(cāng)庫(kù)圖4.5.1b 管線場(chǎng)

47、地4.5.2工作坑進(jìn)、出口工作坑是非常重要的，進(jìn)、出口工作坑可有以下功用：（1） 兼作地層情況和地下管線及構(gòu)筑物的探坑；（2） 用作泥漿循環(huán)池的組成部分；（3） 作為連接與拆卸鉆具、鉆桿、管線的工作坑；（4） 坑內(nèi)始鉆式鉆機(jī)的設(shè)備安放位置。進(jìn)、出口工作坑的大小，取決于其功能和深度，一般至少應(yīng)為11m，當(dāng)深度較深時(shí)，還必須考慮挖掘工作中穩(wěn)定坑壁，形成坡度，坑口尺寸更大。在考慮坑的功用時(shí)，如欲用于接管工作的出口坑，需考慮焊接工作的操作空間；如果欲鋪設(shè)的管線直徑大，則出口坑必須延長(zhǎng)成適合管道平直回拖的長(zhǎng)槽；等等?？觾?nèi)始鉆式鉆機(jī)的工作坑，因需要利用坑的前、后壁承受鉆進(jìn)中的給進(jìn)力和回拉力，則必須對(duì)坑壁進(jìn)

48、行加強(qiáng)和支護(hù)。4.5.3泥漿循環(huán)池泥漿循環(huán)池一般由返回池、沉淀池、供漿池三個(gè)以上的池組成。池之間由溝槽連接，其間還可有泥漿凈化設(shè)備或裝置。泥漿循環(huán)池的大小根據(jù)泥漿返回量的多少確定，一般至少應(yīng)為111m，為保證泥漿自由沉淀的效果，沉淀池可大一些或多12個(gè)。4.6鉆進(jìn)液鉆進(jìn)液通常是鉆進(jìn)泥漿。鉆進(jìn)泥漿有許多功能，最基本的是維持鉆孔的穩(wěn)定性。另外，泥漿還有攜帶鉆屑、冷卻鉆頭、噴射鉆進(jìn)等功能。鉆進(jìn)液的成分根據(jù)底層條件、使用要求作調(diào)整。管道與孔壁環(huán)狀空間里的鉆進(jìn)液還有懸浮和潤(rùn)滑作用，有利于管道的回拖。鉆進(jìn)泥漿經(jīng)泥漿泵泵入鉆桿，從鉆頭噴射出來，在經(jīng)鉆桿與孔壁的環(huán)狀間隙還回地面。鉆進(jìn)液是一種由清水+優(yōu)質(zhì)粘土（

49、膨潤(rùn)土）+處理劑(若需要)或清水+少量的聚合物+處理劑(若需要)的混合物。膨潤(rùn)土是常用的泥漿材料，它是一種無害的泥漿材料。鉆進(jìn)過程中，監(jiān)控和維持粘度、比重、固相含量等技術(shù)參數(shù)是極為重要的。當(dāng)孔內(nèi)情況有所改變時(shí)，可以按需要調(diào)整這些參數(shù)。鉆進(jìn)液應(yīng)在專用的攪拌池中配制。從鉆孔中返回的泥漿需經(jīng)泥漿沉淀池或泥漿凈化設(shè)備處理后，再送回供漿池，或與新泥漿混合后再使用。常用的泥漿凈化方法是分級(jí)濾出不同粒徑的土屑，如：從孔口返回的泥漿依次通過振動(dòng)篩、除砂器、沉淀池處理。鉆屑增加鉆進(jìn)液的固相含量，固相含量必須始終控制在30%以下，這樣才能保證堵塞鉆孔。作為環(huán)保施工技術(shù)，對(duì)非開挖水平定向鉆進(jìn)的鉆進(jìn)液進(jìn)行適當(dāng)處理可避

50、免在地表不能存放鉆進(jìn)液的問題。使用后的膨潤(rùn)土泥漿（不含有害處理劑）最常用的處理方法是散布在田野里，用后的膨潤(rùn)土泥漿散布在田地、牧場(chǎng)或管線周圍，對(duì)工程承包商和土地主人都是有利的。預(yù)先設(shè)計(jì)好泥漿處理技術(shù)可降低實(shí)際處理成本。4.7 管線制作4.7.1原則根據(jù)適用的規(guī)則和規(guī)范制作、裝配管線。4.7.2焊縫拉管前需用焊縫檢測(cè)儀對(duì)管線進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行修理。4.7.3過度彎曲控制最小允許彎曲半徑和最大允許拉伸間距范圍，可保證管線受力始終低于規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度。4.7.4減阻對(duì)于大直徑管線，為了控制拉力在所用鉆機(jī)的允許范圍之內(nèi)，需進(jìn)行減阻。減阻還有減少對(duì)涂覆層的磨損作用。4.7.5回拖回拖期間，

51、鉆機(jī)操作者必須監(jiān)測(cè)和記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，如拉力、扭矩、拉管速度和鉆井液流量等。應(yīng)注意不超過管線的最大允許拉力。4.7.6管線涂層保護(hù)層有抗腐蝕和抗磨蝕的作用。定向穿越往往會(huì)遇到不同的地層情況，管道回拉時(shí)經(jīng)常受磨蝕，所以需要在管線外層涂保護(hù)層。涂層與管線應(yīng)有很好的粘結(jié)力以抵抗地層的破壞，并且表面應(yīng)光滑結(jié)實(shí)減少摩擦力。在管線施工中，推薦的保護(hù)層應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)的接頭保護(hù)層或內(nèi)保護(hù)層一致。接頭保護(hù)層 焊接部位也應(yīng)涂敷保護(hù)層，這是防磨蝕管道的一個(gè)關(guān)鍵野外工序。為防止回托時(shí)接頭保護(hù)層脫落，不應(yīng)使用纏繞式保護(hù)層。保護(hù)層的修復(fù) 回拖施工可能造成小面積的保護(hù)層損壞，對(duì)此應(yīng)進(jìn)行手工修補(bǔ)，如采用油漆刷或滾筒進(jìn)行涂敷修復(fù)。膠帶纏

52、繞式修補(bǔ)不能用于回拉損壞保護(hù)層的修復(fù)?？鼓ネ鈱?穿越中管線遇石頭、卵礫石或堅(jiān)硬巖石時(shí)，推薦在防腐層之外再涂敷高強(qiáng)度耐磨層。4.8鉆進(jìn)過程鉆進(jìn)過程分三步：導(dǎo)向孔、擴(kuò)孔、回托鋪管。4.8.1導(dǎo)向孔 鉆進(jìn)導(dǎo)向孔是水平定向穿越施工的最重要階段，它決定鋪設(shè)的管線的最終位置。鉆桿按設(shè)計(jì)的進(jìn)入點(diǎn)以預(yù)先確定的812角度鉆入地層，在鉆進(jìn)液噴射鉆進(jìn)的輔助作用下，鉆孔向前延伸。在堅(jiān)硬的巖層中，需要泥漿馬達(dá)鉆進(jìn)，鉆桿的末端有一個(gè)彎接頭控制軌跡的方向。在每一根鉆桿鉆入后，應(yīng)利用手持式跟蹤或有纜式定位儀測(cè)量鉆頭位置，推薦至少鉆進(jìn)每根鉆桿應(yīng)測(cè)量一次。對(duì)有地下管線、關(guān)鍵的出口點(diǎn)或調(diào)整鉆孔軌跡時(shí)，應(yīng)增加測(cè)量點(diǎn)。將測(cè)量數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)

53、軌跡進(jìn)行比較，確定下一段要鉆進(jìn)的方向。鉆頭在出口處露出地面，測(cè)量實(shí)際出口是否在誤差范圍之內(nèi)。如果鉆孔的一部分超出誤差范圍，可能要拉回鉆桿，重新鉆進(jìn)鉆孔的偏斜部分。當(dāng)出口位置滿足要求時(shí)，取下鉆頭和相關(guān)鉆具，開始擴(kuò)孔和回拉。4.8.2擴(kuò)孔 同徑鋪設(shè)時(shí)，導(dǎo)向孔完成之后，可直接回拖鋪管。但是，大多數(shù)導(dǎo)向孔需要擴(kuò)孔，將孔徑擴(kuò)至能鋪設(shè)管道。終孔孔徑一般應(yīng)為管線外徑的1.21.5倍。地層情況復(fù)雜時(shí)，擴(kuò)孔直徑越大越好；但是，孔徑越大，維持孔壁穩(wěn)定越困難。應(yīng)考慮鉆進(jìn)液和鉆屑返回的環(huán)空間隙和鋪設(shè)管線的彎曲半徑。根據(jù)要求的終孔直徑和土層條件，擴(kuò)孔可一次或多次完成。不同地層應(yīng)采用不同的擴(kuò)孔器。刮刀擴(kuò)孔器用于軟土層；筒形擴(kuò)孔器用于混合土；鑲嵌硬質(zhì)合金塊的牙輪擴(kuò)孔器用于巖石層。擴(kuò)孔器的類型和地層條件直接影響擴(kuò)孔速度。采用與地層相匹配的擴(kuò)孔器和適當(dāng)?shù)你@進(jìn)液流量是擴(kuò)孔施工的關(guān)鍵，可節(jié)約資金和時(shí)間。4.8.3回拖鋪管 鉆孔擴(kuò)大后，管線可回拉進(jìn)入充滿泥漿的孔中。準(zhǔn)備回拉的管線應(yīng)在出口一側(cè)連接并進(jìn)行檢測(cè)。如果鋪設(shè)的是鋼管，推薦將鋼管放在滾筒上以減少摩擦力，保護(hù)管線的涂層。對(duì)于高強(qiáng)度聚乙烯管（HDPE管）通常不需要這個(gè)工序。鉆桿使用一個(gè)拉頭或拉鉤和一個(gè)單動(dòng)接頭與鋪設(shè)管連接，單動(dòng)接頭用于防止管線回轉(zhuǎn)，并擰壞管線。也可將擴(kuò)孔器安裝于拉頭與鉆桿之間，以確保鉆孔暢通，回拉時(shí)，可向孔內(nèi)泵入潤(rùn)滑液