1、微控定向鉆施工方案施工方案本工程采用定向鉆方案穿越道路，埋深完全滿足設計要求， 而且有施工工期短、質量好的優點。定向鉆穿越道路的關鍵在于鉆導向孔、擴孔、回拖管道。測量人員必須反復測量，準確定出入、出土點間距離及軸線方向； 控向人員應準確測出方位， 認真按照設計曲線進行控制；司鉆工保持思想集中，時刻注意各個數據變化，若有突變，立即停機并向上級匯報； 回拖管線時對岸必須準備好挖掘機和吊管機等設備，保證管線順利回拖。鉆進時要認真把握地質可能不規律變化，會增加鉆進難度，因此要仔細認真，全面掌握地質資料，切不可掉以輕心。為使工程能夠圓滿成功， 施工中要嚴格執行設計要求和施工規范規定，各工種、各崗位認真負
2、責，密切配合，做好充分準備，仔細分析各種可能發生的情況， 制訂相應的處理措施， 泥漿崗位要全面掌握地質情況，并按規定對排漿進行化驗，按不同地層調配泥漿，保證鉆孔需要和成孔良好。1 場地布置根據現場實際情況，道路兩側均可供穿越設備進場和運輸管道，選定穿越入土點在道路一側，出土點在另一側。 入土點一端安放鉆機設備，設置泥漿池和蓄水池，同時兼顧入土點端連接段施工作業帶，入土點端臨時占地面積按人行道以邊月10 米處考慮；出土點一端設置泥漿池一個，同時兼顧穿越段管道的組裝焊接場地和出土點端連接段施工作業帶。入土點施工現場布置圖出土點施工現場布置圖2 鉆機的選擇回拖力鉆機設備的能力根據穿越距離計算，用以下
3、經驗公式計算：計算最大回拖力 =（重力 - 浮力） u2+表面積 u3u2-根據地質條件的不同，取值不同，一般在 0.1-0.3之間；u3-根據地質條件的不同， 取值不同，一般在 0.01-0.03之間，取 0.03 ；計算回拖力： 18.5t 。根據國內的經驗，一般設計時取回拖力的值為計算回拖力的1.5-3 倍，由于此次穿越地層條件較好，在些取2.2 倍的安全系數，設計回拖力取值為不小于41t ，即選取回拖力大于41t 的 FKW-30鉆機進行穿越施工。FKW-30鉆機性能表額定推力 / 拉力 30000Kg額定扭矩10000Nm轉 速0-100r/min入土角調節7-20 卸扣結構形履帶式
4、安裝卸扣鉗的性能81,360Nm式推盤29m/min最大泥漿排640L/min最大泥漿壓力10Mpa最大行走速率量整機重量15T最長穿越距1200m最大穿越能力511mm離300m3 定向鉆機的施工工藝測量放線修墊場地三通一平設備進場組裝調試鉆機調試控向系統鉆導向孔預擴孔管道回拖設備離場恢復地貌。4 定向鉆機的施工方法定向鉆機采用鉆進液輔助碎巖鉆頭鉆壓從鉆桿尾部施加。 鉆頭帶有一個斜面，所以鉆頭連續回轉時則鉆出一個直孔， 而保持鉆頭朝某個方向不回轉加壓時，則使鉆孔發生偏斜。膨潤土 / 水的混合物是常用的 泥漿 ，泥漿有專業人員根據現場地質情況配制。 泥漿的作用是使攜帶的巖屑處于懸浮狀態， 并能
5、通過循環系統過濾。 導向孔施工完成后， 觸變泥漿可保持孔壁的穩定及減阻，以便于回擴。4.1 軌跡設計和控向參數根據鋪管設計標高、地層及地形情況，根據鉆桿曲率半徑、工作場地、地下管線分布情況， 管道的彎曲曲率半徑，確定定向鉆進過程中鉆頭的頂角、方位角、工具面向角、計算出測定空間坐標，設計出定向鉆進的軌跡圖及對特殊地層、地段制訂特殊施工方案， 并且要把常用和應急材料準備一定的庫存量，以防特殊情況的發生， 保證施工各階段的順利進行。控向參數：按操作規程測定控向參數 ( 方位角的數值 ) ，要求盡可能多測取參數比較， 以確定最佳方位角數值， 在管中心線的三個不同位置測取，且每個位置至少測四次，并做好記
6、錄。根據測定的數據標定方位角，方位角的誤差要小于 0.2 o。鉆導向孔施工工藝示意圖擴孔施工工藝示意圖4.2 鉆機錨固合理鉆機錨固是順利完成鉆進及回拖管的前提，鉆機錨固能力反映了鉆機在鉆進和回拖施工時利用本身功率的能力。一臺鉆機推力再大，鉆機在定向中發生了移動， 也會導致鉆機無法按預定的計劃完成鉆進工作。在回拖管時，如錨固不好，鉆機移動，需進一步錨固，從而導致了管道有可能拖不動，進一步加大鉆機拖力， 會出現鉆機的全部功率作用在鉆機機身上，容易發生設備破壞和人員傷亡。因此，鉆機的錨固根據前面6.2 的錨固設計方案進行錨固。4.3 導向孔施工采用射流輔助鉆進方式， 導向孔鉆進是通過定向鉆的高壓泥漿
7、射流沖蝕破碎旋轉切削成孔的， 以斜面鉆頭來控制鉆頭方向。 鉆頭內的發送器，發送鉆頭的位置、 頂角、深度、鉆頭的溫度、 面向角等參數，這些參數由地面接收，供操作人員能及時準確確定鉆頭的具體位置、深度，并隨時通過鉆機調整鉆進參數，以控制鉆頭按設計軌跡鉆進。試鉆：各系統運轉正常后試轉， 鉆進 1-2 根鉆桿后檢測各部位運行情況，各種參數正常后按次序鉆進。導向孔：導向孔的鉆進是整個定向鉆施工的關鍵， 我們將采用水平定向鉆機進行整個穿越工程的施工， 其鉆導向孔的鉆具組合是： 導向鉆頭。4.4 路線控向控向設備采用英國 Sharewell 公司生產的 MGS定向系統 , 在整個穿越過程中采用地面信標系統
8、(Tru-Trucker system) 配合 MGS系統進行準確跟蹤定位 , 確保出土位置準確無誤。4.5 出口導向鉆頭鉆出出口點，則取下鉆頭并在導桿組上換裝擴孔器。4.6 擴孔為成功的埋設管線， 在導孔后將進行一次預擴孔施工， 即采用包式擴空鉆頭分級擴孔。 在管件端將擴孔器裝在導桿組的尾端， 擴孔器由鉆掘機組以旋轉方式沿已形成的導孔回拉， 回拉時鉆掘液泵也會通過導桿提供鉆掘液給擴孔器，擴孔器會使用本身的噴嘴噴出鉆掘液，這些鉆掘液不但有潤滑及暫時支撐已擴大之孔效果， 并會與擴孔過程中所刮下土塊混合， 一起擠出到兩端的泥漿坑。 這些泥漿在管件端會被集中到泥漿池， 在鉆掘機組端則會馬上被分離再回
9、收利用， 為確保鉆孔中隨時有導桿組， 所以當在鉆掘機組端取下一支導桿時， 會由管件端在擴孔器后面增加一支導桿。4.7 預埋管回拉安裝回拖是定向穿越的最后一步，也是最為關鍵的一步， 在回拖時采用的方式是：邊回轉邊回拖的方式。在回拖時進行連續作業，避免因停工造成回拖力增大； 管線回拖前要仔細檢查各連接部位的牢固。回拖完成后依照設計圖紙依次安裝兩岸彎管、彎頭與直管段， 并與主管線連接。4.8 鉆掘信息有關長度、深度及穿越位置等定向鉆穿越的資料， 會在導孔時一一被記錄，這些精確的記錄會被繪制在鉆掘竣工圖中， 以確保日后此埋管不會被挖掘。 當預埋管安裝完成， 所有鉆掘機具現場施工場地應一一復原。5 穿越
10、泥漿控制5.1 泥漿配置在各個施工工序所起的作用:(1) 鉆導向孔階段要求盡可能將孔內的泥沙攜帶出孔外，同時維持孔壁的穩定，減少推進阻力；(2) 預擴孔階段要求泥漿具有很好的護壁效果，防止地層坍塌，提高泥漿攜帶能力；(3) 擴孔回拖階段要求泥漿具有很好的護壁、攜砂能力；同時還有很好的潤滑能力，減少摩阻；5.2 泥漿是定向穿越中的關鍵因素，本次穿越主要經過地層有：層淤泥質粉質粘土、層粉質粘土、風化巖、沙巖。我們針對不同的地層采用不同配比的泥漿， 由于穿越地段地質情況比較復雜，對泥漿的要求比較高，為克服對付這種不利因素，我們將采取以下措施：(1) 水源的水經過沉淀存入水罐，在水中加入純堿，使水軟化
11、，改善水質，同時提高水的PH值。(2) 按照標準配置泥漿，配比用一級膨潤土加上泥漿添加劑，配制出滿足施工要求的泥漿。(3) 使用的泥漿添加劑有：降失水劑、堵漏劑、增粘劑和防塌潤滑劑等，所加添加劑全部為環保產品。(4) 粉土夾粉質粘土粘性大易成孔，但長距離穿越易增加鉆桿的摩擦阻力是扭矩變大，因此將在泥漿配比中加入潤滑劑和降失水劑，增加長距離穿越時孔壁的潤滑性，減小扭矩擺動頻率和幅度。(5) 在風化巖和沙巖互層穿越時須克服地質交接面不規則變化產生的推力、扭矩變化，同時配置泥漿時因本層局部特殊地層，需增加堵漏劑、增粘劑以提高泥漿性能，保證穿越一次成功。6 施工過程中的注意事項6.1 卡鉆的出現及解決
12、方法在 ( 礫石、糖粒砂、鈣質層 ) 鉆進中，會出現卡鉆的現象。及時調整泥漿配比，小范圍內來回拖動鉆具輕回轉，與挖掘機配合，將鉆桿撤出卡鉆區。總結卡鉆出現的原因， 調整泥漿配比，使用進口澎潤土，增加泥漿切力與粘度，使用扭矩大、推力大的鉆機及相匹配的鉆頭，完成導向孔的鉆進。6.2 鉆掘液性能與鉆孔、回拖的關系定向鉆穿越施工，由于鉆孔處于地表( 一般位于地層以下3m左右 ) ，地質松軟，所以不易形成孔洞，鉆孔易塌方，這就要求所用泥漿的護壁性要好，泥漿質量高，控制失水性要好，以保證鉆機性能的很好發揮。由于地層結構不同所需泥漿性能也不相同。泥漿作為鉆進沖洗液， 使用優質的膨潤土和添加劑， 嚴格按照比例
13、經攪拌系統攪拌成泥漿注入洞內，具有潤滑鉆具、穩定孔壁、降低回轉扭矩和回拉力， 降低拖管時管道和洞壁的摩擦系數、 冷卻鉆頭和發射器、攜帶土屑、減少腐蝕、固孔護管等作用。長距離穿越， 泥漿的作用尤其重要， 孔內缺少泥漿往往是鉆孔失敗的重要原因。保持整個過程中有反漿，對工程順利進行至關重要，為改善泥漿性能， 需加入適量地添加劑來配制成不同性能的泥漿。純堿，可增粘，增靜切力，調節 pH值，投入純堿量一般為鈉土量的2。為成孔良好，增加孔內潤滑，可加入適量的防塌潤滑劑。為提高泥漿攜帶土屑的能力， 將孔內的土屑帶出， 可在鉆孔過程中的某一段加入一定量的改性淀粉，能夠達到很好的使用效果。6.3 在拖管過程中出現管拖不動的情況拖管途中出現管道拖不動，及時將鉆機移到管道入地端，與挖掘機配合，使拖力達到原來拖力的兩倍，將管道拖出地面。總結拖不動的原因，審查各個工程環節及相關保障措施，并加以改善，如采用更大的回擴頭、使用進口粘土和添加劑，更大動力的鉆機，完成穿越。
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