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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。

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