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管道定向钻水平穿越施工技术方案

第一节管道定向钻水平穿越施工工艺过程介绍

使用水平定向钻机进行管线穿越施工，一般分为二个阶段：第一

阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔；第二阶段是将导向

孔进行扩孔，并将产品管线（一般为钢管，PE管道，光缆套管）沿

着扩大了的导向孔回拖到导向孔中，完成管线穿越工作。

1）钻导向孔:要根据穿越的地质情况，选择合适的钻头/导向板

（或地下泥浆马达），开动泥浆泵对准入土点进行钻进，钻头在钻机

的推力作用下由钻机驱动旋转（或使用泥浆马达带动钻头旋转）切削

地层，不断前进，每钻完一根钻杆要测量一次钻头的实际位置，以便

及时调整钻头的钻进方向，保证所完成的导向孔曲线符合设计要求，

如此反复，直到钻头在预定位置出土，完成整个导向孔的钻孔作业。

见示意图一：钻导向孔。

钻机被安装在入土点一侧，从入土点开始，沿着设计好的线路，

钻一条从入土点到出土点的曲线，作为预扩孔和回拖管线的引导曲

线。

2）预扩孔和回拖产品管线：一般情况下，使用小型钻机时，直

经大于200毫米时，就要进行予扩孔，使用大型钻机时，当产品管

线直径大时，就需进行预扩孔，预扩孔的直径和次数，视具体的钻机

型号和地质情况而定。

见下面的示意图二：预扩孔

3）回拖产品管线

地下孔经过预扩孔，达到了回拖要求之后，将钻杆、扩孔器、回

拖旋转活节和被安装管线依次连接好，从出土点开始，一边扩孔一边

将管线回拖至入土点为止。回拖产品管线时，先将扩孔工具和管线连

接好，然后，开始回拖作业，并由钻机转盘带动钻杆旋转后退，进行

扩孔回拖，产品管线在回拖过程中是不旋转的，由于扩好的孔中充满

泥浆，所以产品管线在扩好的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与孔洞

之间由泥浆润滑，这样即减少了回拖阻力，又保护了管线防腐层，经

过钻机多次预扩孔，最终成孔直径一般比管子直径大，所以不会损伤

防腐层。

下面的示意图三：回拖管线。

第二节水平定向钻进管线铺设工程技术方案

第一小节技术概述

【1】优越性

在非开挖技术行业中，水平定向钻进是主要的增长领域之一。目

前，在石油、天然气、自来水、电力和电信部门，水平定向钻进已是

一种得到广泛认可的铺管施工技术，由于水平定向钻进施工精度的提

高，也可用于污水管和其它重力管线的铺设。

水平定向钻进穿越与其它施工方法相比，对环境的影响最小，能

提供障碍物下管线覆盖的深度大，对管线的保护作用大，维修费用小，

许多情况下费用更低。水平定向钻进穿越还有一个可预测的短期施工

计划。

【2】技术工艺

水平定向钻进穿越铺设施工普遍采用：首先钻进导向孔，然后扩

孔，最后回拉铺管的施工技术工艺。

水平定向钻进铺设管线施工工艺过程

【2.1】导向孔

导向孔钻进一般采用小直径全面钻头，进行全孔底破碎钻进。在

钻头底唇面上或钻具上，安装有专门的控制钻进方向的机构。在钻具

内或在紧接其后部位，安装有测量探头。钻进过程中，探头连续或间

隔地测量钻孔位置参数，并通过无线或有线的方式实时地将测量数据

发送到地表接收器。操作者根据这些数据及其处理这些数据得到的图

表，采取适当的技术措施调整孔内控制钻进方向的机构，从而人工控

制钻孔的轨迹，达到设计要求。

常用的孔内控制钻进方向的机构主要有两类：一类是钻头底唇面

采用非平衡结构设计，如常钻头唇面是一个斜面，当钻头连续回转时

钻进直孔，保持钻头不回转加压时，则钻孔钻进偏斜。这类方法因需

要在不回转的条件下破碎岩层，所以在软质的土层大多数采用钻进液

喷射辅助破碎方式钻进。另一类是钻具采用弯外管或弯接头，其弯曲

方向即决定了钻头的钻进方向。这类方法导向钻进钻杆是不回转的，

钻头破碎岩石的扭矩，来自于钻头后部的孔底动力机，如螺杆马达或

涡轮马达。这类方法通常用于钻进岩石等硬地层。

【2.2】扩孔

导向孔完成后，必须将钻孔扩大至适合成品管铺设的直径。一般，

在钻机对面的出口坑将扩孔器连接于钻杆上，再回拉进行回扩，在其

后不断地加接钻杆。根据导向孔与适合成品管铺设孔的直径大小和地

层情况，扩孔可一次或多次进行。推荐最终扩孔直径按下式计算：

Ｄ＝KＤ

1

式中：

Ｄ——适合成品管铺设的钻孔直径

Ｄ——成品