定向钻进管线穿越施工工法文本

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1、定向钻进管线穿越施工工法文本陈志龙、应群勇、王玲才、何山腾达建设集团股份有限公司方远建设集团股份有限公司1定向钻进管线穿越施工工法1前言1.0.1城市地下管线的敷设或更换工程需进行路面开挖施工，对社会交通和环境带来了较大的影响，日益受到社会普遍的关注。近年发展起来了一项新技术，即非开挖定向钻进管线穿越技术，在地下管线的施工中发挥了越来越重要的作用。1.0.2我公司2006～2008年期间在上海市轨道交通6号线港城路车辆段33A标工程、上海浦东国际机场扩建工程南区给水泵站工程、上海虹桥综合交通枢纽市政道路及配套1标段工程施工中应用了定向钻进穿越管

2、线施工工法，与传统开挖施工方法相比，定向钻进管线穿越技术具有不影响周边环境、不影响交通、施工方便、综合施工费用低、施工周期短、地表不受损坏等优点。通过上述三个工程的实践总结，其施工工艺已基本成熟，并在所应用的工程中获得了较好的经济效益和社会效益。2工法特点2.0.1对地表干扰少：采用本工法在城市敷设的管网埋深可达到3m以上，穿越河流时，一般可埋深在河床下9～18m，不影响地貌、植被、环境或周边建（构）筑物。2.0.2本工法施工精度较高，易于控制和调整被敷设管线的方向和埋深，管线弧形敷设距离长，操作简易方便。2.0.3本工法以非开挖的形式进行地下

3、定向穿越施工，大多数工作都在道路的两侧进行，因而不会阻断交通，具有施工占地少、周期短、投入人员少、工程造价低、不受季节限制、施工安全可靠等特点。经济效益和社会效益显著。3适用范围3.0.1适用于穿越道路、铁路、建（构）筑物、河流等不允许或不宜以开挖形式进行的管线敷设，施工管径为50～600mm；敷设长度为200～300m；管材为PE管、HDPE管、PVC管或钢管的燃气、电力、给排水、通讯线路等地下管道敷设施工。4工艺原理4.1基本原理：设计出一个适合于地质土层结构和环境的钻孔轨迹（一般为曲线），先2用定向钻机在土体中钻一个导向孔，钻进过程中，由

4、导向跟踪仪和计算机进行导向、定位控制。待先导钻具在被穿越障碍物的另一端露出后，在钻具的端部换接上大直径的扩孔钻头，并依次接上直径小于扩孔钻头的待敷管线，然后回拖钻杆，在扩孔的同时，将待敷管线拉入钻孔（有时根据钻机的能力和待铺设管线的直径大小，可通过多级扩孔后再回拖管线），从而完成管道穿越的铺设施工（图4.1）图4.1非开挖铺管导向钻进示意图图（4.1）定向钻进管线穿越施工示意图4.2导向孔轨迹的设计4.2.1导向孔轨迹设计应按地质条件、设计平面位置、埋深和地下管线的影响，以及钻杆和管材的弯曲半径等，根据设计文件和现场勘察结果进行。4.2.2导向

5、孔的轨迹一般由三段组成：第一造斜段、直线段和第二造斜段（图4.2.2-1）。直线长度为管线穿越障碍物的实际长度，第一造斜段为钻杆进入铺管位置的过渡段，第二造斜段为钻杆出露地表的过渡段。导向孔的轨迹由以下几个基本参数决定：图（4.2.2-1）导向孔的设计：两个造斜段1)穿越起点B'；32)穿越终点C'；3)铺管深度h；4)第一造斜段的曲率半径R1；5)第二造斜段的曲率半径R2。R1和R2主要由钻杆的曲率半径和待铺设管线的允许弯曲半径决定,选择时以曲率半径大的为设计依据。计算公式（4.2.2-1）、（4.2.2-2）：式4.2.2-1式中：R钻杆—

6、—钻杆的曲率半径（m）。D钻杆——钻杆外径（m）。式4.2.2-2式中：RPE——铺设管线的最小曲率半径（m）；E——铺设管线的弹性模量（MPa）；DPE——待铺设管线的外径（mm）；δPE——待铺设管线的弯曲强度（MPa）。以上五个参数确定后，其它各项参数均可用计算法来确定。计算公式（4.2.2-3）、（4.2.2-4）由下述公式分别计算出α1、α2、L1和L2：[()]1/211L=h2R−h式4.2.2-3[]1/211α=2arctgh(2R−h)[()]1/222L=h2R−h式4.2.2-4[]1/222α=2arctgh(2R−h

7、)由计算法得出各参数之后，还应考虑下列因素对入口倾角和出口倾角的限制：钻杆钻杆R=1200DPEPEPERED20δ=4钻机倾角的可调范围是限制入口倾角的主要因素，一般钻机的倾角可在10°～45°之间调节。对小直径的钢管，考虑到管道的焊接问题，出口倾角α2一般应控制在0°～15°内；对于PE管一般控制在0°～30°以内。对大口径钢管，因弯曲半径α2太大，L2增大，一方面使导向孔距离增长，另一方面也浪费管材，因此一般用开挖下管工作坑来代替第二造斜段（图4.2.2-2）图（4.2.2-2）导向孔的设计：一个造斜段4.3定向钻穿越公路、铁路、河流、地

8、面建筑物时，最小覆土深度应符合专业规范要求；当专业规范无特殊要求时，最小覆土深度应符合表4.3的规定。表4.3最小覆土深度项目深度城市道路与路面垂直净