非开挖施工中导向孔轨迹的简易设计计算

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1、第22卷第2~3期2005年3月非开放技术TrenchlessTechnologyV01．22．No．2-3Much，2005非开挖施工中导向孔轨迹的简易设计计算李晓苗上(海菲力浦斯建筑设备有限公司(沟神一中国))摘要：就一些非开挖施工人员在现场凭经验打导向孔造成工程失败的现象，本文介绍简易实用的钻孔轨迹设计计算方法并举例说明，确保非开挖施工现场人员容易理解、掌握并方便使用，对于大直径PE管和钢管的铺设施工更值得参考。关键词：钻抄迹旁递翌墅塑毁、从多年客户培训时反馈的信息得知，许多水平导向钻机使用者

2、在实际施工时多凭借经验估计开孔角度和造斜距离以及钻孔角度变化。这在一些小直径软管的施工时都能侥幸成功，但在施工大直径管或钢管时这种凭经验的做法往往就会遇到许多麻烦，出现拖管时卡死、工程失败等重大工程事故，造成巨大经济损失。有的在事故之后找一个懂行的人帮助设计一个新轨迹，问题立即得到解决。其实这种基本的设计并不麻烦，只要稍微懂得一些简单数学知识并查阅一些相关数据即可进行，这里我将平时给沟神(DITCHWITCH)客户理论培训课上讲授的一些简单设计计算的方法内容作一归纳与大家共享，期望能对一线施工人员有

3、切实帮助。导向孔是施工的第一步，随后的扩孔、拖管作业都是在此基础上进行的。导向孑L的质量如造斜段转弯半径的大小、轨迹曲线的平滑程度、避让地下障碍物的位置等是否正确直接关系到后续拖管作业的成败，因此要认真做好导向孑L的施工。1钻孔轨迹的结构一般钻孔轨迹的结构如图1所示，包括三个部分：第一造斜段、水平段、第二造斜段。其中水平段是管线埋设的主要孑L段，两个造斜段则分别为管线进入水平段和露出地面顺利与否的关键孔段，钻孔轨迹设计计算的主要内容也是指造斜段。钻孔轨迹设计要参考多种影响因素：(1)所施工产品管线的

4、材料性能、尺寸大小；(2)所用钻杆最小弯曲半径(或单根钻杆倾角允许最大改变量)；(3)地面、地下障碍物的状况；(4)地层特点等等。由于篇幅所限，本文将主要介绍一般条件下钻孔轨迹简单设计计算的方法，对特殊地层、障碍物状况等的影响因素不作过多讨论。2钻孔轨迹的内容2．1开孔点即钻机需要摆放的位置(图1中的A点)。2_2孔位深度即管线要埋设的深度(图1中轨迹水平段距地面深度)。这往往由工程建设方根据产品管线的作用特点和所穿越环境的要求来决定，作为施工者就应ABCD≮

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7、本结构作者简介：李晓苗，生于1963年6月，工学硕士，探矿工程专业。从事地质钻探、工程钻探设备技术研究多年，现从事非开挖导向钻机和施工技术的推广应用工作。第22卷第2~3期李晓苗：非开挖施工中导向孔轨迹的简易设计计算当根据地层条件和地面、地下障碍物状况看是否能满足要求，必要时需要与工程建设方协调对深度进行改变。2．3造斜距离即造斜段的水平投影长度(图1中AB段)。这其实与开孔点表示相同的含义，造斜距离确定后，钻机摆放位置也就找到了。2．4最短造斜距离即满足产品管线最小允许转弯半径或钻杆最小允许弯曲半

8、径要求的造斜距离。如果单从施工的顺利程度来考虑，在产品管线埋深相同的前提下，造斜距离越长越好，因为造斜距离越长，轨迹曲线越平缓，越利于后续管线顺利回拖。但考虑到场地限制和施工工期、施工成本、施工风险的要求，造斜距离又不能太长，距离太长将需要更多的钻杆、更长的时间进行施工，这会提高施工成本且加重工程的风险性。因此在进行轨迹设计时，按最短造斜距离的要求考虑，实际施工时只要不小于该距离即可。该最短造斜距离其实是最节约钻杆和施工工期的安全距离。这里提到的最小转弯半径是根据相应材料抗弯强度极限推算出来的几何概

9、念，其意义为：如果管线或钻杆实际弯曲半径小于该最小转弯半径就会造成管线或钻杆的变形损坏。如果施工中所设计钻孔造表1常用钢管最小弯曲半径参数钢管公称直径最小弯曲半径(毫米)(米)5047．27570．110089．9127111．3150131．0200170．6250213．3300253350277．3400317450356．6500396．2600475．4750594．3注：表内数据由美国沟神公司技术部门提供。R—HH(铺设深劳图2造斜距离简易几何图斜段的某点或某段处的弯曲半径小于管线或钻杆

10、的最小转弯半径限制就会造成钻杆、管线损坏或造成回拖时管线无法沿钻孔轨迹行进而被卡死的现象。实际设计时，对于电缆线、硅芯管和PE管等柔性管线的施工由于其最小允许转弯半径都可以比钻杆的最小转弯半径小，因此多以钻杆的最小转弯半径为依据进行；对于钢管的施工由于其允许最小转弯半径大于钻杆的允许半径，因此不能仅以钻杆的允许转弯半径作为依据。下表分别列出钢管的允许转弯半径和美国沟神(DITCHWITCH)公司各型钻机所用钻杆的最小转弯半径值供设计时参考。非沟神钻机的使用者设计时应参