定向鉆穿越施工方案

1、 定向鉆穿越施工方案 定向鉆穿越施工方案定向鉆穿越施工方案根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，管道穿越也可采用水平定先鉆方法進(jìn)行穿越，具體實(shí)際施工過(guò)程根據(jù)建設(shè)單位要求和施工現(xiàn)場(chǎng)情況采取相應(yīng)辦法。1、工序流程圖：測(cè)量放線修墊場(chǎng)地四通一平設(shè)備進(jìn)場(chǎng)組裝調(diào)試鉆機(jī)鉆導(dǎo)向孔預(yù)擴(kuò)孔管道回托設(shè)備離場(chǎng)恢復(fù)地貌2、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：第一階段是按照設(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。2.1 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(kāi)動(dòng)泥漿泵對(duì)準(zhǔn)入土點(diǎn)進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆

2、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，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(jiàn)示圖一：鉆導(dǎo)向孔。鉆機(jī)被安裝在入土點(diǎn)一側(cè)，從入土點(diǎn)開(kāi)始，沿著設(shè)計(jì)好的線路，鉆一條從入土點(diǎn)到出土點(diǎn)的曲線，作為預(yù)擴(kuò)孔和回拖管線的引導(dǎo)曲線。2.2 預(yù)擴(kuò)孔和回拖產(chǎn)品管線一般情況下，使用小型鉆機(jī)時(shí)，直經(jīng)大于200 毫米時(shí)，就要進(jìn)行予擴(kuò)孔，使用大型鉆機(jī)時(shí)，當(dāng)產(chǎn)品管線直徑大于350mm 時(shí)，就需進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔，預(yù)擴(kuò)孔的直徑和次數(shù)，視具體的鉆機(jī)型號(hào)和地質(zhì)情況而定。

3、回拖產(chǎn)品管線時(shí)，先將擴(kuò)孔工具和管線連接好，然后，開(kāi)始回拖作業(yè)，并由鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)后退，進(jìn)行擴(kuò)孔回拖，產(chǎn)品管線在回拖過(guò)程中是不旋轉(zhuǎn)的，由于擴(kuò)好的孔中充滿(mǎn)泥漿，所以產(chǎn)品管線在擴(kuò)好的孔中是處于懸浮狀態(tài)，管壁四周與孔洞之間由泥漿潤(rùn)滑，這樣即減少了回拖阻力，又保護(hù)了管線防腐層，經(jīng)過(guò)鉆機(jī)多次預(yù)擴(kuò)孔，最終成孔直徑一般比管子直徑大200mm，所以不會(huì)損傷防腐層。見(jiàn)示意圖：預(yù)擴(kuò)孔和示意圖：回拖管線。在鉆導(dǎo)向孔階段，鉆出的孔往往小于回拖管線的直徑，為了使鉆出的孔徑達(dá)到回拖管線直徑的1.31.5 倍，需要用擴(kuò)孔器從出土點(diǎn)開(kāi)始向入土點(diǎn)將導(dǎo)向孔擴(kuò)大至要求的直徑。地下孔經(jīng)過(guò)預(yù)擴(kuò)孔，達(dá)到了回拖要求之后，將鉆桿、擴(kuò)孔器

4、、回拖活節(jié)和被安裝管線依次連接好，從出土點(diǎn)開(kāi)始，一邊擴(kuò)孔一邊將管線回拖至入土點(diǎn)為止。3、施工過(guò)程和技術(shù)3.1 導(dǎo)向孔：導(dǎo)向孔是在水平方向按預(yù)定角度并沿預(yù)定截面鉆進(jìn)的孔，包括一段直斜線和一段大半徑弧線。在鉆導(dǎo)向孔的同時(shí)，施工單位也許會(huì)選擇并使用更大口徑的鉆桿（即沖洗管）來(lái)屏蔽導(dǎo)向鉆桿。沖洗管可以起到類(lèi)似導(dǎo)管的作用，還可以方便導(dǎo)向鉆桿的抽回和更換鉆頭等工作。導(dǎo)向孔的方向控制由位于鉆頭后端的鉆桿內(nèi)的控制器（稱(chēng)為彎外殼）完成。鉆進(jìn)過(guò)程中鉆桿是不做旋轉(zhuǎn)的，需要變換方向時(shí)若將彎外殼向右定位，鉆進(jìn)路線即向右沿平滑曲線前進(jìn)。鉆孔曲線由放置在鉆頭后端鉆桿內(nèi)的電子測(cè)向儀進(jìn)行測(cè)量并將測(cè)量結(jié)果傳導(dǎo)到地面的接收儀，這些

5、數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理和計(jì)算后，以數(shù)字的形式顯示在顯示屏上，該電子裝置主要用來(lái)監(jiān)測(cè)鉆桿與地球磁場(chǎng)的關(guān)系和傾角（鉆頭在地下的三維坐標(biāo)），將測(cè)量到的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以便確定鉆頭的實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位置的偏差，并將偏差值控制在允許的范圍之內(nèi)，如此循環(huán)直到鉆頭按照預(yù)定的導(dǎo)向孔曲線在預(yù)定位置出土。3.2 預(yù)擴(kuò)孔： 導(dǎo)向孔完成后，要將該鉆孔進(jìn)行擴(kuò)大到合適的直徑以方便安裝成品管道，此過(guò)程稱(chēng)為預(yù)擴(kuò)孔，（依最終成孔尺寸決定擴(kuò)孔次數(shù)）。例如，如需安裝16 英寸管線，鉆孔必須擴(kuò)大到18 英寸或更大。通常，在鉆機(jī)對(duì)岸將擴(kuò)孔器連接到鉆桿上，然后由鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)回拖入導(dǎo)向孔，將導(dǎo)向孔擴(kuò)大，同時(shí)要將大量的泥漿泵入鉆孔，以保證鉆孔的完

6、整性和不塌方，并將切削下的巖屑帶回到地面。3.3 回拖管道：預(yù)擴(kuò)孔完成以后，成品管道即可拖入鉆孔。管道預(yù)制應(yīng)在鉆機(jī)對(duì)面的一側(cè)完成。擴(kuò)孔器一端接上鉆桿另一端通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭接到成品管道上。旋轉(zhuǎn)接頭可以避免成品管道跟著擴(kuò)孔器旋轉(zhuǎn)，以保證將其順利拖入鉆孔。回拖由鉆機(jī)完成，這一過(guò)程同樣需要大量泥漿配合，回拖過(guò)程要連續(xù)進(jìn)行直到擴(kuò)孔器和成品管道自鉆機(jī)一側(cè)破土而出。4、現(xiàn)場(chǎng)布局和設(shè)計(jì)4.1 道 路施工現(xiàn)場(chǎng)兩側(cè)都需要重型設(shè)備，為縮減成本，通往兩側(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)的道路應(yīng)盡可能利用現(xiàn)有道路以減少新修道路距離，或利用管道線路的施工便道，所有相關(guān)道路使用權(quán)的協(xié)議都應(yīng)由業(yè)主提供。4.2 工作場(chǎng)地4.2.1 鉆機(jī)一側(cè)鉆機(jī)施工場(chǎng)地至

7、少需要30m（100FT）寬，長(zhǎng)45m（150FT）的面積。該面積從入土點(diǎn)算起，入土點(diǎn)應(yīng)位于規(guī)定的區(qū)域內(nèi)至少3m（10FT）處，同時(shí)由于許多鉆機(jī)配套的設(shè)備或配件沒(méi)有規(guī)定的存放地點(diǎn)，所以鉆機(jī)一側(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)可由許多不規(guī)則的小塊組成，以便節(jié)省占地面積，現(xiàn)場(chǎng)盡量要平整，堅(jiān)硬，清潔，以便有利于進(jìn)行施工。由于穿越施工時(shí)需要大量的淡水供攪拌泥漿用，所以施工現(xiàn)場(chǎng)要盡量靠近水源或便于連接自來(lái)水管道的地方。4.2.2管道一側(cè)-為便于預(yù)制成品管道，管道一側(cè)要有足夠長(zhǎng)度的施工現(xiàn)場(chǎng)，這也是要重點(diǎn)考慮的事情?，F(xiàn)場(chǎng)寬度應(yīng)滿(mǎn)足管道施工的需要（一般為12-18米）。同樣在出土點(diǎn)一側(cè)也需要30 m（100FT）寬乘以45 m（15

8、0FT）長(zhǎng)的施工現(xiàn)場(chǎng)?？傞L(zhǎng)度以能夠擺放下所預(yù)制的管道為準(zhǔn)，（場(chǎng)地的總長(zhǎng)度一般為穿越管道長(zhǎng)度再加上30 米，）在回拖前，要將管道預(yù)制完成，包括焊接，通球，試壓防腐等工序，在回拖過(guò)程中，不能再進(jìn)行管道的連接工作，因?yàn)榛赝线^(guò)程是要連續(xù)進(jìn)行的，若此時(shí)進(jìn)行管道連接將可能造成地下孔洞的塌方，極可能造成整個(gè)工程施工的失敗。4.2.3 施工現(xiàn)場(chǎng)勘察一旦施工地點(diǎn)確定，應(yīng)對(duì)相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行勘測(cè)并繪制詳細(xì)準(zhǔn)確的地質(zhì)地貌圖紙。最終施工的精度取決于這一勘測(cè)結(jié)果的精度。4.2.4 施工設(shè)計(jì)參數(shù)4.2.4.1 覆蓋層厚度-考慮的因素包括所穿越河流的流量特征，季節(jié)性洪水沖刷深度，未來(lái)河道的加寬和加深，現(xiàn)有管道和電纜的位置等因素。

9、一旦確定了施工地點(diǎn)并完成地質(zhì)調(diào)查，穿越層的厚度也就確定了，一般來(lái)說(shuō)，覆蓋層應(yīng)至少是6 米（20FT）厚。以上僅是針對(duì)河流穿越而言的，對(duì)于其它障礙物的穿越會(huì)有另外的要求。4.2.4.2 鉆進(jìn)角和曲率半徑-在大多數(shù)穿越施工中，入土角通常選擇在8-12度之間，多數(shù)施工應(yīng)首先鉆一段斜直線，然后再鉆一段大半徑曲線。此曲線的曲率半徑由成品管線的彎曲特性決定，隨直徑增大而增大，鋼管道曲率半徑的拇指法則是100FT/IN（一般取管道直徑的10001200 倍）。斜直線將導(dǎo)向孔曲線按照預(yù)定的走向引導(dǎo)到設(shè)計(jì)的深度，然后是一段在此深度上的長(zhǎng)長(zhǎng)的水平直線，然后到達(dá)向上的彎曲點(diǎn)再到出土點(diǎn)。出土角應(yīng)控制在5-12 度之間

10、，以便于成品管道的回拖。4.2.4.3鉆孔施工所有的測(cè)向控向工具都包括地下測(cè)量電子設(shè)備和地面接收設(shè)備，可以測(cè)得鉆頭所在位置的磁方位角（用于左/右控制）和傾斜角（上/下控制）以及鉆頭的鉆進(jìn)方向。a）精度：穿越施工精度很大程度上取決于磁場(chǎng)的變化。例如，大型鋼結(jié)構(gòu)（橋梁，樁基，其它管道）和電力線路會(huì)影響磁場(chǎng)讀數(shù)。而穿越出土點(diǎn)的導(dǎo)向孔目標(biāo)偏差值應(yīng)控制在左右3 米（10FT），長(zhǎng)度3 米10 米（-1030FT）的范圍內(nèi)。b）完工圖紙：一般來(lái)說(shuō)，導(dǎo)向孔的測(cè)量和控制應(yīng)在鉆導(dǎo)向孔時(shí)每鉆進(jìn)一根鉆桿或隔9 米（30FT）測(cè)量計(jì)算一次。以上測(cè)量計(jì)算完成的導(dǎo)向孔施工圖紙承施工單位向業(yè)主提供。也有采用替代方法如陀螺儀

11、，穿地雷達(dá)和智能清管球用來(lái)做定位工作。5、地質(zhì)調(diào)查5.1 探孔數(shù)量：探孔數(shù)量取決于計(jì)劃穿越地點(diǎn)的地層情況及穿越長(zhǎng)度。如果穿越長(zhǎng)度為300米（1000FT），在兩側(cè)的穿越工地各鉆一個(gè)鉆孔就足夠了，如果鉆孔結(jié)果表明該地區(qū)地質(zhì)狀況比較單一，就不必進(jìn)行進(jìn)一步的鉆探取樣。如果勘探報(bào)告表明該地區(qū)地質(zhì)條件比較復(fù)雜，或者發(fā)現(xiàn)有巖石或有粗沙層存在，這時(shí)就需要做進(jìn)一步的詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查。長(zhǎng)距離大口徑穿越施工時(shí)，如出現(xiàn)粗砂，卵石，風(fēng)化巖或硬巖應(yīng)每隔180 米-240 米（600-800FT）取樣一次，若有明顯跡象表明地質(zhì)結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，這時(shí)就需要打更多的地質(zhì)探孔進(jìn)行更多的采樣工作。所有采樣探孔都應(yīng)沿穿越斷面方向，采樣深

12、度以計(jì)劃的穿越深度為準(zhǔn)。如有可能，取樣探孔最好選在穿越中線一側(cè)約8 米（25FT）處。勘探任務(wù)完成后，探孔必須封好以防止在施工過(guò)程中的泥漿泄漏。5.2 探孔深度：所有的探孔深度都應(yīng)至少達(dá)到穿越點(diǎn)以下12 米（40FT）或預(yù)定的穿越深度以下6 米（20FT），兩者之中取其大者。有時(shí)將穿越深度定的深一些或?qū)嶋H穿越曲線比設(shè)計(jì)的位置深一些，無(wú)論對(duì)施工單位還是對(duì)業(yè)主來(lái)說(shuō)都是很有益的，關(guān)鍵是穿越位置要選在地層結(jié)構(gòu)一致的利于成孔的地層中進(jìn)行，這樣才利于穿越的成功。5.3 土壤的標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)：一名合格的地質(zhì)技師或地質(zhì)學(xué)者，應(yīng)能依據(jù)統(tǒng)一土壤分類(lèi)系統(tǒng)或ASTM 設(shè)計(jì)書(shū)D-2487 和D2488 對(duì)材料進(jìn)行分類(lèi)。能夠擁

13、有一份由現(xiàn)場(chǎng)技師或鉆探公司提供的現(xiàn)場(chǎng)鉆探記錄，對(duì)以后的施工將是非常有益的，此記錄會(huì)包括對(duì)材料的目測(cè)分類(lèi)以及由鉆探公司根據(jù)取樣結(jié)果對(duì)地層結(jié)構(gòu)所做的解釋和評(píng)價(jià)。5.4 標(biāo)準(zhǔn)穿刺測(cè)試：SPT 為了更好地確定顆粒材料的密度，地質(zhì)工程師通常會(huì)依據(jù)ASTM 規(guī)范D1586 做標(biāo)準(zhǔn)穿刺測(cè)試SPT。這是一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法，利用標(biāo)準(zhǔn)重量的重錘將勺形取樣器打入土層中的一定深度，記錄下進(jìn)入到12 寸深時(shí)的擊打次數(shù)。所獲數(shù)據(jù)即為標(biāo)準(zhǔn)穿刺阻力值并可用于估算試驗(yàn)地點(diǎn)非聚合土壤的相對(duì)密度。也有些鉆探公司會(huì)選擇在結(jié)合性土壤或巖石地區(qū)進(jìn)行小范圍的這項(xiàng)試驗(yàn)，以此來(lái)確認(rèn)密實(shí)土壤的一致性及巖石的硬度。5.5 取芯取樣法：多數(shù)地質(zhì)勘探公

14、司更喜歡使用取芯取樣器來(lái)獲取地下巖心的樣本，這些測(cè)試一般根據(jù)ASTM 規(guī)范D-1587 進(jìn)行。除取樣器為液壓驅(qū)動(dòng)的有鋒利切割刃的薄壁無(wú)逢鋼筒外，此類(lèi)測(cè)試類(lèi)似上述標(biāo)準(zhǔn)穿刺測(cè)試。需要的液壓數(shù)值可在現(xiàn)場(chǎng)記錄中找到，這種方法可取到相對(duì)完整的樣本以便對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的試驗(yàn)室分析。樣本可在現(xiàn)場(chǎng)利用手持式穿刺儀分析，對(duì)于定向穿越來(lái)說(shuō)，通常使用上述切割式勺狀取樣器即可滿(mǎn)足施工需要。5.6 顆粒度分析：將樣品進(jìn)行顆粒度篩網(wǎng)分析，是對(duì)于用切割式勺狀取樣器在施工現(xiàn)場(chǎng)取得的顆粒狀物質(zhì)所進(jìn)行的一種機(jī)械試驗(yàn)，這些樣品被送到試驗(yàn)室，在通過(guò)一系列的篩網(wǎng)后，根據(jù)其顆粒的大小和重量得出不同粒徑的百分比，這是最重要的試驗(yàn)之一。5.7

15、 巖石情況：如果在土壤勘測(cè)中發(fā)現(xiàn)巖層的存在，必須確定巖層類(lèi)型，相對(duì)硬度和非限定性壓縮強(qiáng)度，要由專(zhuān)業(yè)勘探公司利用金剛石鉆頭取芯桶進(jìn)行取樣，典型的巖心樣本直徑為50 毫米（2 英寸）。巖石類(lèi)型由地質(zhì)專(zhuān)家根據(jù)巖心與總?cè)⌒拈L(zhǎng)度關(guān)系對(duì)巖石進(jìn)行質(zhì)量分類(lèi)，巖石硬度依據(jù)巖石與以知硬度的十種材料相比較得知，壓縮強(qiáng)度通過(guò)精確測(cè)量巖心然后進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)取得。這些數(shù)據(jù)屬于巖石的物理參數(shù)，以便于確定采用什么類(lèi)型的穿越設(shè)備和鉆頭，并且穿越進(jìn)尺也可以估計(jì)到。6、安全技術(shù)措施6.1 穿越前對(duì)全體穿越施工人員進(jìn)行安全培訓(xùn)，強(qiáng)化安全意識(shí)。 6.2 機(jī)械在溝邊行走應(yīng)保證距溝邊安全距離，防止管溝塌方。 6.3 在河道內(nèi)施工的任何機(jī)械設(shè)

16、備不得有漏油的現(xiàn)象，防止污染環(huán)境。 6.4 定向鉆用的廢水經(jīng)沉淀、過(guò)濾后方可排入河內(nèi)。 （八）、冬、雨季節(jié)性施工方案1、冬季施工方案1.1.1當(dāng)氣溫低于零度，應(yīng)立即采取冬期施工保護(hù)措施，而冬季施工具體時(shí)間應(yīng)按照吉林地區(qū)日平均氣溫連續(xù)5天低于5ºC確定為冬期施工開(kāi)始日期；日平均氣溫連續(xù)5天高于5ºC，為冬期施工結(jié)束日期。根據(jù)吉林地區(qū)氣象部門(mén)統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定：冬期施工起止時(shí)間為：11月1日至次年3月15日，因此現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)于11月中旬即開(kāi)始對(duì)大氣進(jìn)行測(cè)溫，上述兩個(gè)條件有一個(gè)達(dá)到即確定為冬施的起、止日期。1.1.2根據(jù)目前的施工情況，熟悉掌握各部位、各工序的施工方法和施工工藝，合理安排施工進(jìn)度，在保證質(zhì)量的前提下降低成本。1.1.3結(jié)合工程特點(diǎn)，根據(jù)初冬（11月1日12月15日）和嚴(yán)冬（12月15日次年3月15日）各時(shí)期