非开挖定向钻工程施工工艺探讨

【摘要】文章结合具体工程实践，对非开挖定向钻技术的施工工艺进行了探讨。
　　【关键词】管道工程；非开挖定向钻技术；施工
　　1 非开挖定向钻技术的定义与分类
　　按施工工艺，非开挖技术可分为导向钻进铺管技术、遁地穿梭矛铺管技术、顶管掘进机铺管技术与顶管铺管技术。
　　定向钻进铺管技术，具有钻孔方向易控制、施工场地要求简单等优点，适用于铺设电力、通信、煤气和自来水管线，而且铺管直径、长度和材料范围较宽。主要有 PE 管铺设和钢管铺设；遁地穿梭矛铺管技术具有冲击力大、穿透性强、速度快、工期短、可穿越流泥流沙和卵石带等特点；顶管掘进机铺管技术噪音小、无污染，采用泥水平衡掘进施工法，可进行大管径超长度施工。适用于隧道、涵洞和大口径管道的施工；顶管铺管技术具有造价低、定向准确、精度高、安全、无噪音污染、适应范围广等优点，适用于铺设 3000mm 以内钢管、混凝土管、铸铁管及其它材质管道，可采用套管法铺设。
　　2 工程概况
　　本工程位于南昌市新建县长棱大道昌樟高架桥施工工地（待建）。该工程为一 PE315×28的天然气中压管， 穿越长度 304 m， 最大深度为高速公路路面11m 以下。 钻机入钻点位于昌樟高速公路北侧，出钻点位于南侧（水塘，房屋）入土角为18°，出土角为 17°，钻进曲率半径300m， 穿越部位位于昌樟高速，水塘。
　　为确保燃气管道安全，根据规划部门设计要求，将管线确定在以高架桥路面中心点向西 32 m 处，穿越高速路面11 m 以下。同时，为便于与原有管道碰接，出入点深度在 1.5 m 左右。该工程主要难点在于，施工穿越地段须过高速公路、鱼塘。因此，施工单位有针对性制定了有缆控向定向钻技术的施工方案。
　　3 施工方法及主要参数设计
　　科韵北路煤气主干管穿越广园快速路定向钻穿越部分的工程设计，最后选定“泥水平衡定向钻式”工法作为本工程的施工方法。穿越施工的主要设计参数如下： 该工程为一 PE315×28的天然气中压管，穿越长度 304 m，最大深度为高速公路路面 11 m 以下。钻机入钻点位于昌樟高速公路北侧，出钻点位于南侧（水塘，房屋）入土角为 18°，出土角为 17°，钻进曲率半径为 300 m，穿越部位位于昌樟高速与水塘。
　　4 定向钻施工
　　4.1 机械性能和相关参数
　　沟神 7020型钻机具有优越的钻进性能，加上特制的辅助助力装置，使回拖力达45t，最大扭矩达12000NM。主机配备有先进的液压系统，动力源采用康明斯发动机，优良的设备加上高素质员工是顺利完成该工程的重要保证。
　　4.2 泥浆配比
　　孔的成功与否关键在于如何防止塌方。因此，在钻导向孔时，按照地质构造的不同详细制定出合理的泥浆配比方案，在不同的地质条件下选用不同的泥浆配方，并考虑到穿越距离长的实际需要，为防止融土包裹钻具，在化学聚合物中， 按比例配制专用的凯斯防糊钻液，可进一步降低孔道中的阻力。虽然表面地质为黏土，但昌樟高速、鱼塘下为沙下风化岩。为此，现场还预备凯斯专用的高效膨润土以及配合使用的凯斯其它辅助添加剂为土质变化准备了应急措施。
　　4.3定向钻施工方法
　　导向钻管法的施工工艺主要包括：地质勘探—穿越曲线设计—测量磁方位角—钻机就位—钻导向孔—扩孔—回拖—环境保护—地貌恢复。水平导向钻机在施工时，按照设计的钻孔轨迹（一般为弧形），采用可从地表钻进的钻机先钻一个近似水平的导向孔，然后在导向钻头后换上大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的待铺设工作管线，然后进行反向扩孔，同时将待铺管线回拉入钻孔内。当全部钻杆被拖回时，铺管工作同时也就完成了。