水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范

水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程

技術(shù)規(guī)范

（試行）

中國非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)

2023

中國非開挖技術(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手山劉寶林劉強(qiáng)

朱文鑒陳鐵勵(lì)林家輝賈傳嶺

編寫：中國非開挖技術(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、施工協(xié)議（示范文本）.....................14

五、施工場地探測技術(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

參考文獻(xiàn).58

近年來我國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，中國非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)于2023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)臉的工程技術(shù)人員組成。歷經(jīng)一年多的時(shí)間，在收集國內(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

使我國此后的水平定向鉆進(jìn)工程有規(guī)可循并能更好地與國際接航，將對保證施工質(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)和施工人員在參考和使用本規(guī)范時(shí)，如發(fā)現(xiàn)有欠妥之

處，請將意見函寄中國非開挖技術(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

2023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手山劉寶林劉強(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)范中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50289-98

2.城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ61-94

3.建設(shè)工程施工協(xié)議(示范文本)中華人民共和國建設(shè)部

4.成功定向穿越工程投標(biāo)文獻(xiàn)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)協(xié)議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),2023,李翠先譯

定向鉆進(jìn)原理回..P.海沃..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公司標(biāo)準(zhǔn)

1.總則

1.0.1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)正在我國蓬勃發(fā)展。為規(guī)范我

國水平定向鉆進(jìn)穿越鋪設(shè)工程施工市場，統(tǒng)一施工技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，中國非開挖技術(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)范合用于采用機(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)的工程施工。

2.術(shù)語

2.0.1非開挖技術(shù)(TrenchlessTechnology)

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)(HorizontaIDirectionaIDrilling-HDD)

運(yùn)用水平定向鉆機(jī)以可控轉(zhuǎn)進(jìn)枕跡的方式，在不同地層和深度進(jìn)行鉆進(jìn)并通過定位儀導(dǎo)向到達(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)，一方面用導(dǎo)向鉆具鉆進(jìn)小口徑的導(dǎo)向孔；然后用回

獷鉆頭將鉆孔擴(kuò)大至所需的口徑；最后將生產(chǎn)管拉入孔內(nèi)。(注：涉及導(dǎo)向鉆進(jìn))。

2.0.3頂進(jìn)/起始工作坑(Drive/EntryShaft/Pit)

為布置水平定向鉆進(jìn)施工存儲(chǔ)泥漿而開挖的工作坑。

2.0.4接受/出口工作坑(Reception/ExitShaft/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，有稱目的工作坑(TargetShaft/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(DrillingFluid/Mud)

通常指水和澎泗土或聚合物的混合物。

2.0.7導(dǎo)向孔(PilotHole)

水平定向鉆進(jìn)施工時(shí)，一方面運(yùn)用導(dǎo)向儀測控鉆孔方向拈進(jìn)的小口徑鉆孔。

2.0.8人口/出口傾角(Entry/ExitAngle)

在進(jìn)行水平定向鉆進(jìn)時(shí)，鉆桿柱進(jìn)入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)大鉆孔直筱，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(BackReamer)

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)獷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(ProductPipe)

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/zWalkoverSystem)

一種用于擬定從發(fā)射探頭發(fā)射出來的電磁波信號位矍和強(qiáng)度的電子儀器，也可用于探測地下管線的

位蜜。

2.0.14隨鉆測量(MeasurementWhileDrilling-MWD;

在鉆進(jìn)的同時(shí)連續(xù)不斷地檢測有關(guān)鉆孔信息的測量技術(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)場跑道、海灘、鳥嶼、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)是重要的增長領(lǐng)域之一。目前，在石油、天然氣、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，對環(huán)境的影響最小，能提供障礙物下管線覆蓋的深度

大，對管線的保護(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)穿越尚有一個(gè)可預(yù)測

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)最長的穿越距

離為2308米（鋪設(shè)管徑273毫米，中國）。水平定向鉆進(jìn)用于均質(zhì)土層的穿越可以取得滿意效果，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)穿越鋪設(shè)施工普遍采用：一方面鉆進(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）0

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，安裝有測量探頭。鉆進(jìn)過程中，探頭連續(xù)或間隔地測量鉆孔位置參數(shù)，并通過無線

或有線的方式實(shí)時(shí)地將測量數(shù)據(jù)發(fā)送到地表接受器。操作者根據(jù)這些數(shù)據(jù)及其解決這些

數(shù)據(jù)得到的圖表，采用適當(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)成設(shè)計(jì)規(guī)定。

常用的孔內(nèi)控制鉆進(jìn)方向的機(jī)構(gòu)重要有兩類：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)砧頭連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)砧進(jìn)直亂，保持4m頭不回轉(zhuǎn)加壓時(shí)，則砧扎砧進(jìn)儕斜。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，來自于鉆頭后胡的孔底動(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)向孔完畢后，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：

D'=K,D

式中：

D'——適合成品管鋪設(shè)的鉆孔直徑

D成品管外徑

K1經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般K仁1.2?1.5,本地層均質(zhì)完整時(shí)，K1取小值，本地層復(fù)雜時(shí)，K1取大

值。

3.4.3拉管擴(kuò)孔完畢后，即可拉入需鋪設(shè)的成品管。管子最佳預(yù)先所有連接妥

當(dāng)，以利于一次拉入。本地層情況復(fù)雜，如：鉆孔縮徑或孔壁垮塌，也許對分段拉管

導(dǎo)致困難。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)，保證管線可以平滑地回拖成功。

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)，可不需要起始坑和出口坑，但管線連

接時(shí)需要開挖。假如規(guī)定在地下相同深度連接其它管線，也許會(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)，有的還配矍有鉆桿自動(dòng)裝卸系統(tǒng)，

定K的拈桿裝在一個(gè)“傳送盤”上，隨拈進(jìn)或回?cái)U(kuò)的過欄自動(dòng)地從拈桿柱上加、減拈打；有的攪抨

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?？觾?nèi)始鉆鉆機(jī)固定在發(fā)射坑中，運(yùn)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，比接鉆桿所需的坑稍大一點(diǎn)即可。鉆桿單根長度受坑的尺寸限制，這對鋪設(shè)速度和鉆桿

成本導(dǎo)致影響。

3.5.2鉆桿鉆桿規(guī)定有很高的物理機(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；還要盡也許地輕，以方便運(yùn)送和使用；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，能獲得相稱高的精度。

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)的探測器或探頭為基礎(chǔ)。探頭發(fā)出的無線電信號由地面接受器接受，除了得到地下鉆頭的位直

和深度外，傳輸?shù)男盘栠€涉及鉆頭傾角、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)此做出必要的軟跡調(diào)整。

手持式跟蹤系統(tǒng)的重要限制是：必須要直接到達(dá)位于鉆頭上部的地面，這一局限性可采用有纜

式導(dǎo)向系統(tǒng)或裝有電子羅叁的探頭來克服。有纜式導(dǎo)向系統(tǒng)用通過鉆桿柱的電纜從發(fā)電器向控制臺

傳送信號。雖然纜線增長了復(fù)雜性，但由于不依靠無線電傳送信號，對鉆孔的導(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，磁場的強(qiáng)度及變化由地表磁力

計(jì)探測，數(shù)據(jù)交由計(jì)算機(jī)解決，計(jì)算出鉆頭的位矍，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，涉及壓力密封式拉頭和專用于水平定向鉆進(jìn)的改善型拉頭。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，這對鋪設(shè)飲用水管特別重要。

單動(dòng)接頭一單動(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5t至200t以上。

安全接頭一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可以減少因疏忽導(dǎo)致?lián)p失的風(fēng)險(xiǎn)，并且可

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)備涉及：聚乙煒管焊接機(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)泗滑管道；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/泥漿是膨泗土和水的混合物。導(dǎo)向孔施工完畢后，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“千式鉆進(jìn)工藝''。其操作簡樸，廢棄物少，不需要太多的現(xiàn)

場設(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)

鋒鉆進(jìn)。與采用泥漿鉆進(jìn)工藝同樣，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)，

可控制鉆孔抗跡。鋪設(shè)小直徑的管道、導(dǎo)管或電纜線，可使用鑲有碳化鴿合金齒的錐形擴(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)孔起重要作用的是氣動(dòng)錘擴(kuò)

孔器的沖擊作用，而不是鉆機(jī)的回拉力，并且回獷過程中可不回轉(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

——施工測量

——辦理施工許可證

工程實(shí)行

——測量入土點(diǎn)、出土點(diǎn)、鉆孔軌跡軸線和切點(diǎn)

----鉆機(jī)場地準(zhǔn)備

——進(jìn)場道路準(zhǔn)備

——管子場地準(zhǔn)備

----設(shè)備和人員調(diào)動(dòng)

——管子卸車

管子焊接

壓力實(shí)臉

減阻實(shí)臉（假如需要）

連接拉管頭

,焊縫測試

解決鉆桿的過度彎曲

?實(shí)行鉆進(jìn)

鉆進(jìn)

----調(diào)動(dòng)鉆機(jī)和人員

——安放砧機(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

——分級擴(kuò)孔（根據(jù)需要）

拉管

去掉拉管頭

?實(shí)行焊縫測試

?實(shí)行減阻

施工配合

?清理施工現(xiàn)場

撤走鉆機(jī)和人員或迂移到下一個(gè)工地

4.1.2設(shè)計(jì)計(jì)算

4.1.2.1軌跡測量一旦選擇擬定了施工位置，就應(yīng)當(dāng)對鉆孔軌跡作測量并準(zhǔn)備

具體的圖紙。鉆孔軌跡和基準(zhǔn)線的最后精度取決于測量資料的精度.

4.1.2.2軌跡設(shè)計(jì)參數(shù)：

覆蓋深度完畢巖土勘察，擬定了穿越的軌跡，就可擬定穿越的覆蓋深度，需要考慮的因

素涉及鉆孔施工對地面道路、建筑物或河流的影響，以及對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、出土角合用于大多數(shù)的穿越工程。對地面始鉆式，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佳鉆進(jìn)一段直線段。曲率半徑的擬定由欲

鋪設(shè)管的彎曲特性擬定，管徑越大曲率半徑越大。

鋪設(shè)鋼管的最小允許彎曲半徑可用下列公式計(jì)算。但是，為了利于鋪管，最小彎曲半徑應(yīng)盡也

許大。

%,廣206?D?S/K2（m）

t,n一最小彎曲半徑（m）

206—常數(shù)（Nm/mm?）

D一管子的外徑（mm）

S—安全系數(shù)，S=1?2

（一管子的屈服極限（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根鉆桿的長度。

與水體的最小距離應(yīng)至少為5—6m,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)測量與精度孔內(nèi)測量工具是測量傾角（上/下控制）、方位角（左/右控制）和深度等參數(shù)

的電子裝置。

鉆孔軌跡精度很大限度上取決于孔內(nèi)測量的精度。當(dāng)有干擾時(shí)，如：無線電發(fā)射臺、大型鋼結(jié)

構(gòu)（橋梁、樁及其它管線等）和電力運(yùn)送線，會(huì)影響測量結(jié)果。合理的鉆孔抗跡精度應(yīng)是：導(dǎo)向孔出

口處左右±lm,上下士1m。

鉆孔軌跡控制鉆進(jìn)導(dǎo)向孔時(shí)，每2?3m應(yīng)進(jìn)行一次測量計(jì)算。工程承包商在這些測量計(jì)算

基礎(chǔ)上作出鉆孔軌跡圖。

4.1.2.3管材的選擇

管線壁厚一D/T經(jīng)臉公式下表給出

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)壁厚CT)mm

計(jì)中，應(yīng)根據(jù)計(jì)算應(yīng)力進(jìn)行選擇。

直徑（D）mm

W1526.25

152-3059.25

305-76212.70

2762D/t<50

對高密度聚乙飾管（HDPE管），推薦D/t值小于或等于11,并且征詢制造廠家。

此外，選擇管線壁厚應(yīng)考慮鋪管長度。鋪管長度越長，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）

—所有拉入時(shí)的管線應(yīng)力（摩擦力、浮力、彎曲）

—由于過度彎曲導(dǎo)致的管線應(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（土填、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

間跨距導(dǎo)致的應(yīng)力、作靜A實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的應(yīng)力、鋪設(shè)時(shí)的拉力、曾入孔時(shí)彎曲和鉆扎軌跡彎曲產(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)算岸壓實(shí)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

靜壓實(shí)瞼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?？紤]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舟的實(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)液體耗壓力產(chǎn)生的附加應(yīng)力?？紤]到液體靜壓力的軸向和周向力的影響，推薦

安全系數(shù)取值1.5o

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)算最后的靜壓實(shí)臉產(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)也許在以上內(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

鉆孔的水平長度

鉆孔的實(shí)際長度

——鉆孔剖面的絕對高度（或相對）

——覆蓋層

—最?。ù怪保澢?/p>

——鉆孔枕跡區(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)涉及下列信息：

——從委托方提供的施工區(qū)地形圖了解到場地的特配情況

——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澯啥?/p>

——規(guī)劃的設(shè)備場地和管線場地

現(xiàn)場平面困

現(xiàn)場平面圖至少應(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)出場道路

運(yùn)送線路圖

擬定的運(yùn)送線路圖至少應(yīng)涉及下列信息：

—運(yùn)送設(shè)備的數(shù)量、各自的承載能力

——運(yùn)送設(shè)備的位置

——運(yùn)送設(shè)備在平面圖中的擺放位置

——運(yùn)送設(shè)備的細(xì)節(jié)

管束圖

一束管子的示意圖至少應(yīng)涉及下列信息：

------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

過鉆桿對孔底鉆頭施加回轉(zhuǎn)扭矩、給進(jìn)或回拖力。對水平定向鉆進(jìn)穿越鋪管的鉆機(jī)來說，回轉(zhuǎn)扭矩

和回拖力是其重要參數(shù)，它們是根據(jù)工程大小及規(guī)定選擇鉆機(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，對鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速規(guī)定不高。

地表始鉆式鉆機(jī)有一個(gè)傾斜的給進(jìn)導(dǎo)就：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)抗

長度決定鉆桿單根的長度，也直接影響鉆進(jìn)過程的平穩(wěn)性和純鉆效率。

(1)當(dāng)施工條件已知，鉆孔設(shè)計(jì)擬定期，定向鉆機(jī)的選型重要考慮以下因素：

(2)鉆孔設(shè)計(jì)終孔口徑、彎曲曲率半徑、鋪管長度等，根據(jù)它們的大小通過回轉(zhuǎn)扭理和回拖

力來選擇擬定鉆機(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舟

以上。

(3)現(xiàn)場地形、交通條件、管線埋深等，評價(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)。

現(xiàn)場能源供應(yīng)條件，選擇采用電驅(qū)動(dòng)還是采用燃油驅(qū)動(dòng)4占機(jī)。

地層情況和現(xiàn)場水源供應(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，對的地選擇和使用這些儀

器，對施工的成敗和效率，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)(手掙式跟蹤儀器)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)向儀擬定鉆其位置,，運(yùn)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探

頭(發(fā)射器)和一個(gè)手持式跟蹤接受器組成。探頭(發(fā)射器)一般安裝在鉆頭后面的鉆具內(nèi)，用于測

量孔底鉆具位置的信息，并將信息的電磁信號發(fā)射給跟膾接受器，探頭發(fā)射的信號到地表后，由導(dǎo)

向人員手持的接受器接受，跟蹤接受器顯示信號強(qiáng)度，信號越強(qiáng)，接受器越靠近發(fā)射器。導(dǎo)向人員

通過度析接受器提供的數(shù)據(jù)來監(jiān)測鉆孔就跡。許多鉆機(jī)裝配有一個(gè)遠(yuǎn)程接受器，通過它鉆機(jī)操作者

可以分析和記錄定位數(shù)據(jù)。一般，在擬定的技術(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)。

傳感器測得的數(shù)據(jù)，顯示在接受器上，并用于控制方向。接受器也能擬定從接受器到發(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，有助于提高深度測量的準(zhǔn)確性。

手持式跟蹤儀的優(yōu)點(diǎn)涉及：

費(fèi)用——除購置費(fèi)用外，生產(chǎn)開支頻繁，但成本較低，平時(shí)僅需更換電池。更換琛頭很昂貴，

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，為了保證高精度，讀數(shù)和解

釋信號的知識必須與強(qiáng)烈的責(zé)任感相結(jié)合。鉆孔的全面測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)，有助于提高生產(chǎn)率。

繪圖一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。

手持式跟蹤儀的缺陷涉及：

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)干擾信號讀數(shù)的精確度：儀器上方電力線的磁干擾、地下通訊信號的

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，是選擇能否完畢一個(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?？捎玫乇矶ㄎ幌到y(tǒng)進(jìn)行。然而，遠(yuǎn)程跟蹤能力通常限

于約10m的距離。

抗沖擊磁性定位與導(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，磁場的強(qiáng)度及變化由地表磁力計(jì)探測，探測數(shù)據(jù)交由計(jì)算機(jī)解決，從而得出鉆頭的位置、深

度及面向角。

水W定向鉆進(jìn)施工中，推薦采用下表進(jìn)行現(xiàn)場記錄；

跳跡記錄

測點(diǎn)序號鉆桿長度水平距離側(cè)向偏移垂深傾角轉(zhuǎn)角（左/右）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

???

???

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)涉及:

深度——由于電源和信號由纜線傳輸，因此對導(dǎo)向鉆孔的深度或長度沒有限制。

精度——有纜式系統(tǒng)可與地面坐標(biāo)測量輔助系統(tǒng)一起使用，可提高測量精度。探頭產(chǎn)生的信息

傳送到地表計(jì)算機(jī)，可用于評價(jià)施工枕跡。

記錄解決——計(jì)算機(jī)解決測到數(shù)據(jù)，得出精確的“隨鉆”施工數(shù)據(jù)。

有效性一在費(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)的塊陷涉及：

費(fèi)用——在低價(jià)的地下管線鋪設(shè)施工市場，設(shè)備購置費(fèi)或人員設(shè)備的租金高，然而該缺陷經(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——儀器的操作需要通過培訓(xùn)的專家，這對于許多砧進(jìn)承包商來說，年以穩(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，也許導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)，并且增長

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、深孔穿越的行業(yè)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)測定鉆具位置與本地地磁場的關(guān)系，它是一個(gè)電子羅盤，用一

個(gè)三軸加速度計(jì)測定鉆具住置與地軸的關(guān)系，它是一個(gè)電子水平儀。由數(shù)字傳送儀揄出數(shù)據(jù)，給出

鉆具的狀態(tài)信息，狀態(tài)信息涉及：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)算每一測點(diǎn)增長的位置偏差，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)+/-0.3o

磁性定向儀還可以與實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)(Tru-Tracker)結(jié)合使用。實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)由放置于鉆孔上方

地表的電纜組成。測量也級的位置，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。磁

性定向儀對感應(yīng)磁場很敏感，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，且漂移增長，還規(guī)定專業(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)場技術(shù)規(guī)定和費(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，能辨認(rèn)和量化。

工程選擇的磁性定向儀和備用儀器，應(yīng)有最近期的工廠標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)，以保證其誤差在生產(chǎn)商的額

定范圍之內(nèi)。在現(xiàn)場對轉(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，與擬定的方向?qū)φ者M(jìn)行檢查。

磁性定向儀應(yīng)直于沿鉆孔基準(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)檢查磁場變化，擬定儀器通過該處的方位。

假如也許，傾角狀態(tài)檢查應(yīng)使用裝