㈠ 定向鑽施工工藝
1、 水平定向鑽穿越施工工藝:
使用水平定向鑽機進行管線穿越施工,一般分為二個階段:第一階段是按照設計曲線盡可能准確的鑽一個導向孔;第二階段是將導向孔進行擴孔,並將產品管線(一般為PE管道,光纜套管,鋼管)沿著擴大了的導向孔回拖到導向孔中,完成管線穿越工作。
1.1 鑽導向孔:
要根據穿越的地質情況,選擇合適的鑽頭和導向板或地下泥漿馬達,開動泥漿泵對准入土點進行鑽進,鑽頭在鑽機的推力作用下由鑽機驅動旋轉(或使用泥漿馬達帶動鑽頭旋轉)切削地層,不斷前進,每鑽完一根鑽桿要測量一次鑽頭的實際位置,以便及時調整鑽頭的鑽進方向,保證所完成的導向孔曲線符合設計要求,如此反復,直到鑽頭在預定位置出土,完成整個導向孔的鑽孔作業。見示意圖一:鑽導向孔。
鑽機被安裝在入土點一側,從入土點開始,沿著設計好的線路,鑽一條從入土點到出土點的曲線,作為預擴孔和回拖管線的引導曲線。
1.2 預擴孔和回拖產品管線:
一般情況下,使用小型鑽機時,直經大於200毫米時,就要進行予擴孔,使用大型鑽機時,當產品管線直徑大於Dn350mm時,就需進行預擴孔,預擴孔的直徑和次數,視具體的鑽機型號和地質情況而定。
回拖產品管線時,先將擴孔工具和管線連接好,然後,開始回拖作業,並由鑽機轉盤帶動鑽桿旋轉後退,進行擴孔回拖,產品管線在回拖過程中是不旋轉的,由於擴好的孔中充滿泥漿,所以產品管線在擴好的孔中是處於懸浮狀態,管壁四周與孔洞之間由泥漿潤滑,這樣即減少了回拖阻力,又保護了管線防腐層,經過鑽機多次預擴孔,最終成孔直徑一般比管子直徑大200mm,所以不會損傷防腐層。見示意圖二:預擴孔和示意圖三:回拖管線。
在鑽導向孔階段,鑽出的孔往往小於回拖管線的直徑,為了使鑽出的孔徑達到回拖管線直徑的1.3~1.5倍,需要用擴孔器從出土點開始向入土點將導向孔擴大至要求的直徑。
地下孔經過預擴孔,達到了回拖要求之後,將鑽桿、擴孔器、回拖活節和被安裝管線依次連接好,從出土點開始,一邊擴孔一邊將管線回拖至入土點為止。
2、 水平定向鑽施工的特點:
2.1 定向鑽穿越施工具有不會阻礙交通,不會破壞綠地,植被,不會影響商店,醫院,學校和居民的正常生活和工作秩序,解決了傳統開挖施工對居民生活的干擾,對交通,環境,周邊建築物基礎的破壞和不良影響。
2.2 現代化的穿越設備的穿越精度高,易於調整敷設方向和埋深,管線弧形敷設距離長,完全可以滿足設計要求埋深,並且可以使管線繞過地下的障礙物。
2.3 城市管網埋深一般達到三米以下,穿越河流時,一般埋深在河床下 9—18米,所以採用水平定向鑽機穿越,對周圍環境沒有影響,不破壞地貌和環境,適應環保的各項要求。
2.4 採用水平定向鑽機穿越施工時,沒有水上、水下作業,不影響江河通航,不損壞江河兩側堤壩及河床結構,施工不受季節限制,具有施工周期短人員少、成功率高施工安全可靠等特點。
2.5 與其它施工方法比較,進出場地速度快,施工場地可以靈活調整,尤其在城市施工時可以充分顯示出其優越性,並且施工佔地少工程造價低, 施工速度快。
2.6 大型河流穿越時,由於管線埋在地層以下 9—18mm,地層內部的氧及其他腐蝕性物質很少,所以起到自然防腐和保溫的功用,可以保證管線運行時間更長。
3、 水平定向鑽機系統簡介:
各種規格的水平定向鑽機都是由鑽機系統、動力系統、控向系統、泥漿系統、鑽具及附助機具組成,它們的結構及功能介紹如下:
3.1 鑽機系統:是穿越設備鑽進作業及回拖作業的主體,它由鑽機主機、轉盤等組成,鑽機主機放置在鑽機架上,用以完成鑽進作業和回拖作業。轉盤裝在鑽機主機前端,連接鑽桿,並通過改變轉盤轉向和輸出轉速及扭矩大小,達到不同作業狀態的要求。
3.2 動力系統:由液壓動力源和發電機組成動力源是為鑽機系統提供高壓液壓油作為鑽機的動力,發電機為配套的電氣設備及施工現場照明提供電力。
3.3 控向系統:控向系統是通過計算機監測和控制鑽頭在地下的具體位置和其它參數,引導鑽頭正確鑽進的方向性工具,由於有該系統的控制,鑽頭才能按設計曲線鑽進,現經常採用的有手提無線式和有線式兩種形式的控向系統。
3.4 泥漿系統:泥漿系統由泥漿混合攪拌罐和泥漿泵及泥漿管路組成,為鑽機系統提供適合鑽進工況的泥漿。
3.5 鑽具及輔助機具:是鑽機鑽進中鑽孔和擴孔時所使用的各種機具。鑽具主要有適合各種地質的鑽桿,鑽頭、泥漿馬達、擴孔器,切割刀等機具。輔助機具包括卡環、旋轉活接頭和各種管徑的拖拉頭。
穿越施工現場布置圖
1. 入土點是定向鑽施工的主要場所,鑽機就布置在該側,所以施工佔地比較大,DD330鑽機的最小佔地為30×30M,當然也可以根據現場的實際情況作相應調整,DD60、DD-5的佔地相應要小得多。
2.出土點一側主要作為管道焊接場地,在出土點應有一塊20×20M的場地作為預擴孔、回拖時接鑽桿和安裝其他設備時使用;在出土點之後有一條長度與穿越長度相等的管線焊接作業帶。
穿越實例
大沽沙穿越鑽機場地布置
1998年9月到10月之間,在天津塘沽大沽沙海河,我公司僅用45天時間完成了兩條Φ219×8,一條Φ426×9,長度為960米的管道穿越。
大沽沙穿越焊接場地(只顯示了兩條管道)
水平定向鑽穿越施工工藝流程圖
使用水平定向鑽技術穿越河流和其它障礙物的施工方法在世界范圍內得到了廣泛的運用。水平定向鑽穿越承包商協會認為:在工程項目招投標過程中,水平定向鑽承包商應設法獲取盡可能多的相關信息以提出完整並具競爭力的報價,承包商在開工前應該獲得以下信息,以保證日後的工作可以順利進行,並在此條件下完成工程項目的施工,同時足夠的施工前的各類信息還可以保證施工過程更安全,減少對周圍環境的破壞,使工程進行的更順利。
一、概 述
A、發展與使用
水平定向鑽技術最早出現在70年代,是傳統的公路打孔和油田定向鑽井技術的結合,這已成為目前廣受歡迎的施工方法,可用於輸送石油、天然氣、石化產品、水、污水等物質和電力、光纜各類管道的施工。不僅應用於河流和水道的穿越,同時還廣泛應用於高速公路、鐵路、機場、海岸、島嶼以及密布建築物、管道密集區等。
B、技術限制
定向鑽施工技術首先應用於美國海岸地區的沖積層穿越,現在已經能夠開始在粗沙、卵石、冰磧和岩石地區等復雜地質條件下進行穿越施工。最長的穿越施工已達6000英尺、管道直徑為18英寸。
C、優勢
事實證明:水平定向鑽穿越是對環境影響最小的施工方法。這項技術同時還可以為管道提供最的保護層,並相應減少了維護費用,同時不會影響河流運輸並縮短施工期,證明是目前效率最高,成本最低的穿越施工方法。
D、施工過程和技術
1、導向孔:導向孔是在水平方向按預定角度並沿預定截面鑽進的孔,包括一段直斜線和一段大半徑弧線。在鑽導向孔的同時,承包商也許會選擇並使用更大口徑的鑽桿(即沖洗管)來屏蔽導向鑽桿。沖洗管可以起到類似導管的作用,還可以方便導向鑽桿的抽回和更換鑽頭等工作。導向孔的方向控制由位於鑽頭後端的鑽桿內的控制器(稱為彎外殼)完成。鑽進過程中鑽桿是不做旋轉的,需要變換方向時若將彎外殼向右定位,鑽進路線即向右沿平滑曲線前進。鑽孔曲線由放置在鑽頭後端鑽桿內的電子測向儀進行測量並將測量結果傳導到地面的接收儀,這些數據經過處理和計算後,以數字的形式顯示在顯示屏上,該電子裝置主要用來監測鑽桿與地球磁場的關系和傾角(鑽頭在地下的三維坐標),將測量到的數據與設計的數據進行對比,以便確定鑽頭的實際位置與設計位置的偏差,並將偏差值控制在允許的范圍之內,如此循環直到鑽頭按照預定的導向孔曲線在預定位置出土。
2、預擴孔: 導向孔完成後,要將該鑽孔進行擴大到合適的直徑以方便安裝成品管道,此過程稱為預擴孔,(依最終成孔尺寸決定擴孔次數)。例如,如需安裝36英寸管線,鑽孔必須擴大到48英寸或更大。通常,在鑽機對岸將擴孔器連接到鑽桿上,然後由鑽機旋轉回拖入導向孔,將導向孔擴大,同時要將大量的泥漿泵入鑽孔,以保證鑽孔的完整性和不塌方,並將切削下的岩屑帶回到地面。
3、回拖管道:預擴孔完成以後,成品管道即可拖入鑽孔。管道預制應在鑽機對面的一側完成。擴孔器一端接上鑽桿另一端通過旋轉接頭接到成品管道上。旋轉接頭可以避免成品管道跟著擴孔器旋轉,以保證將其順利拖入鑽孔。回拖由鑽機完成,這一過程同樣需要大量泥漿配合,回拖過程要連續進行直到擴孔器和成品管道自鑽機一側破土而出。
二、現場布局和設計
A、道 路
施工現場兩側都需要重型設備,為縮減成本,通往兩側施工現場的道路應盡可能利用現有道路以減少新修道路距離,或利用管道線路的施工便道,所有相關道路使用權的協議都應由業主提供,在投標階段再來討論這些問題為時已晚。
B、工作場地
1、鑽機一側——鑽機施工場地至少需要30M(100FT)寬,長45M(150FT)的面積。該面積從入土點算起,入土點應位於規定的區域內至少3M(10FT)處,同時由於許多鑽機配套的設備或配件沒有規定的存放地點,所以鑽機一側施工現場可由許多不規則的小塊組成,以便節省佔地面積,現場盡量要平整,堅硬,清潔,以便有利於進行施工。由於穿越施工時需要大量的淡水供攪拌泥漿用,所以施工現場要盡量靠近水源或便於連接自來水管道的地方。
2、管道一側----為便於預製成品管道,管道一側要有足夠長度的施工現場,這也是要重點考慮的事情。現場寬度應滿足管道施工的需要(一般為12----18米)。同樣在出土點一側也需要30米(100FT)寬乘以45米(150FT)長的施工現場。總長度以能夠擺放下所預制的管道為准,(場地的總長度一般為穿越管道長度再加上30米,)在回拖前,要將管道預制完成,包括焊接,通球,試壓防腐等工序,在回拖過程中,不能再進行管道的連接工作,因為回拖過程是要連續進行的,若此時進行管道連接將可能造成地下孔洞的塌方,極可能造成整個工程施工的失敗。
C、施工現場勘察
一旦施工地點確定,應對相應區域進行勘測並繪制詳細准確的地質地貌圖紙。最終施工的精度取決於這一勘測結果的精度。
D、施工設計參數
1、覆蓋層厚度----考慮的因素包括所穿越河流的流量特徵,季節性洪水沖刷深度,未來河道的加寬和加深,現有管道和電纜的位置等因素。一旦確定了施工地點並完成地質調查,穿越層的厚度也就確定了,一般來說,覆蓋層應至少是6米(20FT)厚。以上僅是針對河流穿越而言的,對於其它障礙物的穿越會有另外的要求。
2、鑽進角和曲率半徑----在大多數穿越施工中,入土角通常選擇在8--12度之間,多數施工應首先鑽一段斜直線,然後再鑽一段大半徑曲線。此曲線的曲率半徑由成品管線的彎曲特性決定,隨直徑增大而增大,鋼管道曲率半徑的拇指法則是100FT/IN(一般取管道直徑的1000—1200倍)。斜直線將導向孔曲線按照預定的走向引導到設計的深度,然後是一段在此深度上的長長的水平直線,然後到達向上的彎曲點再到出土點。出土角應控制在5-12度之間,以便於成品管道的回拖。
E、鑽孔施工
所有的測向控向工具都包括地下測量電子設備和地面接收設備,可以測得鑽頭所在位置的磁方位角(用於左/右控制)和傾斜角(上/下控制)以及鑽頭的鑽進方向。
1、精度:穿越施工精度很大程度上取決於磁場的變化。例如,大型鋼結構(橋梁,樁基,其它管道)和電力線路會影響磁場讀數。而穿越出土點的導向孔目標偏差值應控制在左右3米(10FT),長度——3米~10米(-10~30FT)的范圍內。
2、完工圖紙:一般來說,導向孔的測量和控制應在鑽導向孔時每鑽進一根鑽桿或隔9米(30FT)測量計算一次。以上測量計算完成的導向孔施工圖紙承包商應向業主提供。也有採用替代方法如陀螺儀,穿地雷達和智能清管球用來做定位工作。
三、地質調查
A、探孔數量
探孔數量取決於計劃穿越地點的地層情況及穿越長度。如果穿越長度為300米(1000FT),在兩側的穿越工地各鑽一個鑽孔就足夠了,如果鑽孔結果表明該地區地質狀況比較單一,就不必進行進一步的鑽探取樣。如果勘探報告表明該地區地質條件比較復雜,或者發現有岩石或有粗沙層存在,這時就需要做進一步的詳細的地質調查。長距離大口徑穿越施工時,如出現粗砂,卵石,風化岩或硬岩應每隔180米----240米(600--800FT)取樣一次,若有明顯跡象表明地質結構異常復雜,這時就需要打更多的地質探孔進行更多的采樣工作。所有采樣探孔都應沿穿越斷面方向,采樣深度以計劃的穿越深度為准。如有可能,取樣探孔最好選在穿越中線一側約8米(25FT)處。勘探任務完成後,探孔必須封好以防止在施工過程中的泥漿泄漏。
B、探孔深度
所有的探孔深度都應至少達到穿越點以下12米(40FT)或預定的穿越深度以下6米(20FT),兩者之中取其大者。有時將穿越深度定的深一些或實際穿越曲線比設計的位置深一些,無論對承包商還是對業主來說都是很有益的,關鍵是穿越位置要選在地層結構一致的利於成孔的地層中進行,這樣才利於穿越的成功。
C、土壤的標准分類
一名合格的地質技師或地質學者,應能依據統一土壤分類系統或ASTM設計書D-2487和D2488對材料進行分類。能夠擁有一份由現場技師或鑽探公司提供的現場鑽探記錄,對以後的施工將是非常有益的,此記錄會包括對材料的目測分類以及由鑽探公司根據取樣結果對地層結構所做的解釋和評價。
D、標准穿刺測試
SPT為了更好地確定顆粒材料的密度,地質工程師通常會依據ASTM規范D1586做標准穿刺測試SPT。這是一種現場測試方法,利用標准重量的重錘將勺形取樣器打入土層中的一定深度,記錄下進入到12寸深時的擊打次數。所獲數據即為標准穿刺阻力值並可用於估算試驗地點非聚合土壤的相對密度。也有些鑽探公司會選擇在結合性土壤或岩石地區進行小范圍的這項試驗,以此來確認密實土壤的一致性及岩石的硬度。
E、取芯取樣法
多數地質勘探公司更喜歡使用取芯取樣器來獲取地下岩心的樣本,這些測試一般根據ASTM規范D-1587進行。除取樣器為液壓驅動的有鋒利切割刃的薄壁無逢鋼筒外,此類測試類似上述標准穿刺測試。需要的液壓數值可在現場記錄中找到,這種方法可取到相對完整的樣本以便對其進行更詳細的試驗室分析。樣本可在現場利用手持式穿刺儀分析,對於定向穿越來說,通常使用上述切割式勺狀取樣器即可滿足施工需要。
F、顆粒度分析
將樣品進行顆粒度篩網分析,是對於用切割式勺狀取樣器在施工現場取得的顆粒狀物質所進行的一種機械試驗,這些樣品被送到試驗室,在通過一系列的篩網後,根據其顆粒的大小和重量得出不同粒徑的百分比,這是最重要的試驗之一。
G、岩石情況
如果在土壤勘測中發現岩層的存在,必須確定岩層類型,相對硬度和非限定性壓縮強度,要由專業勘探公司利用金剛石鑽頭取芯桶進行取樣,典型的岩心樣本直徑為50毫米(2英寸)。岩石類型由地質專家根據岩心與總取心長度關系對岩石進行質量分類,岩石硬度依據岩石與以知硬度的十種材料相比較得知,壓縮強度通過精確測量岩心然後進行壓縮實驗取得。這些數據屬於岩石的物理參數,以便於確定採用什麼類型的穿越設備和鑽頭,並且穿越進尺也可以估計到。
穿越公司網上可以搜。我現在在做一個大項目,有很多穿越,不知道你具體是做什麼的,有興趣的話,大家互相討論學習。
㈡ 牽引施工和頂管、定向鑽是什麼關系
都是非開非開挖施工方法;
定向鑽施工和牽引施工差不多,定向鑽是專門的定向鑽機小孔鑽過去,鑽頭換成擴孔器回拉擴孔;牽引施工是其中的一個步驟回拉擴孔。一般用軟性塑料管(可以彎曲的)。
頂管屬於一次成型,不事先打設小導孔的,一般是混凝土管節或其他土工材料(硬的,可承受推力),一節1.5m左右長度。
頂管
㈢ 求污水管道施工工藝和具體流程,謝謝
施工工藝流程:
1,路基填方地段,管道和檢查井的施工,與路基填築互相配合,當路基填築高於污水管頂0.5時,先開溝槽,埋設污水管道和檢查井,爾後繼續施工路基。當路基填築至級配碎石層底面標高時,施工雨水管道和檢查井。
2,機械開挖管溝槽,邊坡1:0.25。 路基挖方地段,路槽開挖,挖管道溝槽,進行污、雨水管道和檢查井施工。
3,機械開挖管溝槽,邊坡1:0.25,機械吊裝管就位。 管道溝槽開挖後,必須進行溝槽地基承載力測定,測定採用重型擊實法進行測定,地基承載能力滿足設計要求後方可澆注混凝土墊層,如地基承載能力不滿足設計要求,必須採取回填碎石墊層的方式進行處理,處理後再進行地基承載能力確定。
4,測量放線,雨、污水管道線,,每隔20m設中心樁,排水管道放線,每隔10m設中心樁。管道檢查井處、變換管徑處均應設中心樁,必要時要設置護樁或控制樁。排水管道抄平後,應繪制管路縱斷面圖水管線測量工作,應有正規的測量記錄本,認真詳細記錄。
5,測定碎石墊層承載力滿足要求後,將在墊層上按設計要 求支模板,並澆注凝土枕基,混凝土採用C15混凝土,混凝土達到設計強度後才能進行布管工作。
6,待枕基混凝土達到設計強度後,將管道吊裝到枕基上, 並用紅磚固定其位置確保兩管道的中心線一致,保證管道軸線在同一直線上,不允許管道中心線交錯。
7,管道布設好後在枕基上標明管道介面線及模板安裝線, 支設模板時必須對進行加固,並採取措施防止模板漏漿,在進行大於500的管道介面施工時應將鋼絲網按設計要求固定在混凝土管上。
排水管道施工水平定向鑽進技術施工工藝:
1,前期技術准備:在施工前應了解施工地段的地質情況,其他設施的地下預埋情況;結合設計要求細致規劃鑽進的軌跡,作出多個方案進行選擇,確定論證後確定最終方案;
2,導向鑽進的實施:定向鑽頭在鑽機的推動下,進行水平推進,在鑽機的驅動下對地層進行切削,按照設計的軌跡進行推進,完成整個導向孔的成孔;
3,逐級擴孔施工:完成導向孔的施工後,應按照管線的設計直徑進行逐級擴孔,此時應注意分級進行,直至達到設計標准。同時將鑽液泵深入鑽孔中保利用泥漿護壁並帶出土屑保證拉管的順利通常;
4,拉管施工:完成孔口後需要立即進行管道的鋪設,將管材與回拉頭、擴孔頭、鑽桿連接等利用鑽機進行拉管使之進入到鑽孔中,完成階段性鋪設。
㈣ 定向鑽與頂管穿越的區別
主要區別是,性質不同、方法不同、應用不同,具體如下:
一、性質不同
1、定向鑽
定向鑽是指工程技術行業的一種管道施工工藝。
2、頂管法
頂管法是指,隧道或地下管道穿越鐵路、道路、河流或建築物等各種障礙物時採用的一種暗挖式施工方法。
二、方法不同
1、定向鑽
由大型的定向鑽機進行定位鑽孔、擴孔、清孔、管道回拖等過程以後再進行管道施工。
2、頂管法
在施工時,通過傳力頂鐵和導向軌道,用支撐於基坑後座上的液壓千斤頂將管壓入土層中,同時挖除並運走管正面的泥土。當第一節管全部頂入土層後,接著將第二節管接在後面繼續頂進,這樣將一節節管子頂入,作好介面,建成涵管。
三、應用不同
1、定向鑽
多用於石油、天然氣以及一些市政管道建設。
2、頂管法
適於修建穿過已成建築物、交通線下面的涵管或河流、湖泊。頂管按挖土方式的不同分為機械開挖頂進、擠壓頂進、水力機械開挖和人工開挖頂進等。