水平导向钻进铺管时影响最终成孔直径的因素.pdf

第 2期 非开挖技术 No．2 2011年 4月 TrenchlessTechnology Apr．，2010 19 水平导向钻进铺管时影响最终成孔直径的因素 Ren6Albert (美 国威猛公司) 摘 要：众所周知，在采用水平定向钻进技术进行管路安装的情况下，钻进孔径会大于管路孔径 ，这通 常称之为 “扩孔”。 扩孔尺寸有不同的计算方法，有些钻进承建方采用管路外径的百分比作为参考计算方法，而另外一些 承建方采用固定的扩孔增加尺寸。这些扩孔尺寸值均为与钻进长度成函数关系的变量。 有关高密聚乙烯(HDPE)和钢制管路的水平定向钻进项 目准备需要考虑的机械与流体力学问题将在以 下部分深入探讨 。 关键词：水平定向钻进、扩孔、力学、分析 1导言 2机械应力 水平定向钻进技术(HDD)是产品管路在一定深 2．1净浮力 度下跨越一定距离在流体稳定型开式孔 内穿孔施 根据阿基米德定律 ，被牵引进人一段充满流体 工的管路安装技术。钻孔沿着预定钻进路径走向， 孔洞 内部的管路将受到与管路直径和流体密度成 虽然通常均从地表钻入再到地表钻出，但位置标高 比例的浮力作用 。管路所受浮力与重力之差被称 之为净浮力。 未必相同。 流体稳定型钻孔过程基本上就是将原始土壤 浮力 (磅，英尺) 或岩石用钻进泥浆和原始土壤的混合物取代的过 程。混合物中钻进泥浆 占较多的百分 比含量，钻屑 (土壤 ／岩石)占较少的百分比含量，这样可确保混 F 返 出流体 合流体能够将钻屑顺利排出。 空气或流体或其他 管路产品与地下结构将承受不同程度的应力， 在控制(或称限制)应力方面，扩孔施工将起着主要 F 管路产品 作用。 在项 目规划阶段，需要对牵引施工阶段和牵引 施工后期作用于管路上的应力进行评估 ；这称之为 重力 (磅 ／荚尺 ) 安装应力或施工应力。在本文 中我们将仅关注施 图 1 钻进 过程 中的管路受力 图 工应力 的问题。 以下为计算浮力与净浮力的两个公式。 首先我们需要考虑 的是在充满流体 的弯曲 浮力：=0．001x管线外径 (mm) 孔 内管路产生的机械应力 ，随后我们将分析流体 (在以上公式中，假定流体密度为 1．25kg／dm3) 净浮力 ：=0．001×管线外径 (mm)一管线 重量 应 力。 2011年 4月 (K#m) 图3显示为钢管被牵引进人弯曲孔洞内的情 管路的位置将取决于管路本身的材质和规格； 况。管路在孔洞中的三个接触点产生了作用在管路 大直径高密聚乙烯(HDPE)材质管路会受到较 和底层上每个点的额外受