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拖拉管施工技术

主要技术内容

水平定向钻工作原理

采用地下定位系统，通过导向、分级扩孔的方法，确保钻机按预定的轨迹完成导向孔，从而达到准确铺管的目的。

导向孔的施工主要依据设计轨迹，采用导向钻头内的探头盒发射一定频率的电磁波传到地表。地面接收器收到信号，使用它可以随时测出钻头地下位置、深度、顶角、钻具面向角等基本参数。

随时调整钻进参数，确保钻机按预定的轨迹完成导向孔，从而达到准确铺管的目的。

图1拖拉管施工

关于穿河管线的规定

为尽量缩短穿河长度，管线穿越河道时应与水流方向垂直，确需调整角度的交角不宜小于60°。

穿河管线的埋设深度应在规划河底2.5m以下，同时应满足埋设深度大于1.5倍的管径及冲刷要求。

穿河管线的永久性工作井应布置在河道管理范围以外。

穿河管线采用水平定向钻施工的，定向钻出、入土点距离堤防外堤脚距离应符合设计及规范要求，必要时采取支护和防渗措施。

技术指标

测量放线

按设计轴线，结合坐标定位与相对定位法，将管道轴线标示在路面上。

地下管线的探测

在施工范围内通过现场调查、查阅资料、探测等手段调查清楚地下管线的分布情况。

钻孔曲线：

钻孔曲线设计

满足规范要求的最小曲率半径。

满足穿越公路和河流安全规范要求；

选择最佳主力穿越层位。综合考虑入土角、出土角、曲率半径等因素，根据本工程综合考虑以上因素，确定导向轨迹。

定向钻孔轨迹线段由造斜直线段、曲线段、水平直线段（与管道排水坡度一致）等组成，为保证水平直线段精度要求，造斜段水平距离L可按图计算确定。

H0?H?D02

L?2A???H0?A?sina?sin2a???sin?na????/tg?na?

?A?cosa?coa2a???cos?na??

N取值在3～5范围。

图2.3-1定向钻孔轨迹计算示意图

入土造斜段与管道直线段之间及管道直线段与出土造斜段之间，至少应有一根钻杆长度达到管道直线段坡度要求。

入土角不宜超过10°，出土角按导向钻杆及拖拉管材允许曲率半径较大值确定，一般不宜超过20°。

相邻两节钻杆允许转向角根据土质条件，钻杆长度、材料等因素确定，土质越软，а角越小，а角的取值一般在1.5°～3.0°。

回拖力计算及最大拖拉长度

管道回拖力计算按图所示进行计算：

Pt?Py?Pf

图2.3-2回拖力计算示意图

P??D2R/4

y k a

Pf??DLf

式中Pt――回拖力（KN）Py――扩孔钻头迎面阻力（KN）Pf――管周摩阻力（KN）

Dk――扩孔钻头外径（m），一般为管道外径1.3～1.5倍；D――管道外径（m）

Ra――迎面土挤压力（Kpa）在上海地区，粘性土Ra在50～60Kpa；砂性土在80～100Kpa；

L――管道长度（m）

f――管周与土的摩擦系数（Kpa），在上海地区，粘性土f在0.3～0.4Kpa，砂性土在0.5～0.7Kpa；

定向钻孔拖拉法施工，最大拖拉长度宜控制在表1范围内：

表1最大拖拉长度控制表

管道口径（mm）

所处土层

最大长度（m）

DN300

粘性土

250

砂性土

180

DN400

粘性土

200

砂性土

150

DN600

粘性土

160

管道口径（mm）

所处土层

最大长度（m）

砂性土

120

基坑开挖

在拉管施工机械的前部，开挖一个可供临时储存泥浆的基坑。

钻机就位及试运转

将钻机及附属配套设备安放在预定位置，进行系统连接、试运转，保证设备正常工作。

钻导向孔

导向孔施工步骤：1）探头装入探头盒。

导向钻头连接钻杆。

转动钻杆测试探头发射是否正常。

回转钻进2m左右。

开始按照造斜轨迹进行钻进。

完成直孔段钻进。

按照造斜轨迹进行钻进。

导向孔完成。

导向孔施工应注意事项：

在导向孔钻进过程中，返出泥浆每一小时取样一次，地质勘探报告相比较，看是否需要调整泥浆性能。

严格按图纸设计要求进行控向，导向孔是以后各级预扩孔和回拖管道的基础。严格按设计曲线钻进。

导向孔示意图见下图：

2.6-1导向孔示意图

反向扩孔

导向孔钻进至接收坑，经测量检验，偏差在允许范围内时，卸下矛式钻头换装鱼尾式或三叉式扩孔钻头，开动回拉钻机扩孔。扩孔时匀速回拉，同时注水机要连续注适量水，通过钻具搅拌孔内泥土造泥浆，用以保护成孔孔壁，保保持围岩稳定，同时起到润滑作用。

图2.7-1扩孔钻头图

回扩钻孔工艺见图2.7-2示：

图2.7-2扩孔工艺图

管道回拖

管道连接强度检验合格后，即可进入拉管施工。首先用现场制作的“管封套”将管头密封，然后在管头后端接上回扩头，管后接上分动器进行接管，将管子回接到工作井后，卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆，堵上封堵头。