導(dǎo)向鉆孔鋪管工程施工工藝.doc

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導(dǎo)向鉆孔鋪管工程施工工藝 非開挖導(dǎo)向鉆孔鋪管工程施工流程：施工線路勘察，導(dǎo)向孔設(shè)計，鉆機安裝，泥漿，導(dǎo)向孔施工，擴孔、清孔、鋪管施工。 一、施工線路勘察： 施工線路勘察包括地下隱埋物、地質(zhì)、水源。 地下隱埋物種類繁多，關(guān)鍵要查清地下各種管線。如：通訊、供水、煤氣、天然氣、電力、照明、交通、化工、供熱、排水。地下城墻、防空洞、樁基、綜合通道、暗渠也不可忽視。未查清的管線請求管線業(yè)主協(xié)助查找，收集管線資料，借助管線儀查找。將管線的位置、深度、走向用油漆標(biāo)記在地面上。用坐標(biāo)紙繪制管線分布平面圖、剖面圖備用。 施工場地做初步地質(zhì)調(diào)查，調(diào)查地勢地毅，查清地層結(jié)構(gòu)，地質(zhì)成份，地下水埋深。管線穿越河流施工，查清水深、河底深。大口徑管線施工，做工程地質(zhì)勘查。目前，鉆鋪管僅限于土層、沙層、污泥質(zhì)地層施工，要在砂卵石地層、基巖地層、塊石回填土地層施工，必須借助其他的鉆探工具和具備一定的條件才能施工，而且技術(shù)復(fù)雜。 水源是鉆鋪管施工必備條件。要求查清施工現(xiàn)場的水源，現(xiàn)場缺水，施工前備好水。施工用水對水質(zhì)無要求，自來水、塘水、污水均可。 二、導(dǎo)向孔設(shè)計： 查清地下隱埋物后，在地下管線分布圖上設(shè)計導(dǎo)向孔曲線。實際施工時，一部分工程不繪圖，導(dǎo)向員心中有數(shù)。 常見導(dǎo)向孔軌跡設(shè)計圖例 穿越河流 穿越街道 穿越鐵路 穿越高速公路 導(dǎo)向孔設(shè)計必須同時滿足三個要求：一是盡量滿足甲方要求，二是避開地下隱埋物，三是滿足施工工藝要求。導(dǎo)向孔設(shè)計不能同時滿足上述三個要求，修改導(dǎo)向孔設(shè)計方案。無法修改導(dǎo)向孔設(shè)計方案，只有修改三個要求。 導(dǎo)向孔設(shè)計的重要參數(shù)： 入土角：鉆機導(dǎo)軌與地面夾角，即鉆頭入土角。鉆頭入土角常取0－220，鋪設(shè)鋼管常取0－120。 鉆頭斜度：當(dāng)鉆頭斜度為負值，鉆頭向深處鉆進；當(dāng)鉆頭斜度為正值，鉆頭向地面鉆出；當(dāng)斜度為0時，鉆頭水平鉆進。 鉆頭的斜度確定后，鉆進一根鉆桿，鉆頭降深或抬升值可計算出來。為了施工方便，將3米鉆桿、2米鉆桿、1.5米鉆桿、1米鉆桿降深或抬升值列出： 斜 度 3米鉆桿 m 2米鉆桿 m 1.5米鉆桿 m 1米鉆桿 m 1 0.05 0.033 0.025 0.017 2 0.1 0.062 0.05 0.033 3 0.15 0.100 0.075 0.05 4 0.21 0.14 0.105 0.07 5 0.26 0.17 0.13 0.087 6 0.31 0.21 0.155 0.103 7 0.36 0.24 0.18 0.12 8 0.42 0.28 0.21 0.14 9 0.47 0.31 0.235 0.156 10 0.52 0.35 0.26 0.171 11 0.57 0.38 0.268 0.19 12 0.62 0.40 0.31 0.20 13 0.67 0.47 0.335 0.202 14 0.72 0.48 0.36 0.24 15 0.77 0.51 0.365 0.25 16 0.82 0.54 0.41 0.27 17 0.88 0.58 0.44 0.29 18 0.92 0.60 0.46 0.307 19 0.98 0.65 0.48 0.32 20 1 0.66 0.50 0.33 21 1.07 0.70 0.503 0.35 22 1.12 0.74 0.506 0.36 23 1.17 0.78 0.585 0.39 24 1.22 0.81 0.61 0.40 25 1.27 0.85 0.635 0.42 鉆孔深度：鉆頭距地面的垂直距離。水域施工，鉆頭距水面的垂直距離。 導(dǎo)向孔長度：入土點至出土點的曲線距離。 出土角：鉆頭鉆出地面的斜度。出土角常取0－180，鋪設(shè)鋼管時常取0－80。 導(dǎo)向孔設(shè)計注意事項： 導(dǎo)向孔不僅要避開地下管線，而且要留有足夠的安全距離。調(diào)查地下管線的深度和位置時的數(shù)值只是一個估值，有誤差，導(dǎo)向測量有差值，擴孔時鉆頭會自動修直，有差值，三種差值疊加，鉆頭傷其管線。設(shè)計導(dǎo)向孔時，要留出安全距離來抵消三種差值。 穿越河流時，水面下的導(dǎo)向孔盡量設(shè)計成水平孔。水面導(dǎo)向困難，一般采用盲鉆或半盲鉆。導(dǎo)向孔距離河底面至少3米。 穿越鐵路時，導(dǎo)向孔距離鐵路路基面至少5米，如果擴孔直徑大，深度再加深。以確保鐵路安全。 在三層樓房下鋪管時，導(dǎo)向深度不低于6米，如果擴孔直徑大，又是軟地層，導(dǎo)向孔深度應(yīng)加深。 鋪設(shè)鋼管時，導(dǎo)向孔的曲率半徑應(yīng)大于鋼管的曲率半徑。鋼管的曲率半徑R≈1200～1500D，D為鋼管直徑。 三、 鉆機安裝 平整場地，安裝鉆機，鉆機要求安裝平穩(wěn)。調(diào)節(jié)鉆機導(dǎo)軌與地面夾角。施工中，鉆機移位，鉆機拉起，要給鉆機加柳樁和配重。 為了減少鉆頭的入土角，或水平開鉆，要將鉆機安裝于工作坑內(nèi)施工，工作坑的大小要適應(yīng)鉆孔施工要求，保證施工安全。 設(shè)立施工工區(qū)，設(shè)立安全防護標(biāo)記。 開挖導(dǎo)向孔的入土坑和出土坑。城區(qū)施工，最好開挖出入土坑；郊區(qū)施工，可免挖。出入土坑的最大好處是能看清地下管線，避免相碰。鉆頭在出入土處，最容易與地下管線相碰。 四、 泥 漿 泥漿功能：泥漿具有潤滑和冷卻鉆頭，懸浮和排除巖屑，穩(wěn)定孔壁，平衡地層壓力，減少拉管阻力功能。泥漿被廣泛應(yīng)用于非開挖工程施工。 泥漿材料：泥漿常用材料包括水、純堿、澎潤土粉、聚炳稀酰胺（PAM）、硅酸鈉（NaOXSiO2）、羥甲基纖維素（－CMC）、植物膠、鉆液寶。這些泥漿材料均屬環(huán)保型，對環(huán)境無毒害。 泥漿配方（列出若干泥漿配方作參考） 清水泥漿：水（清水、污水）、水＋純堿； 無固相泥漿:水＋純堿＋聚炳稀酰胺、水＋純堿＋硅酸鈉、水＋純堿＋羥甲基纖維素、水＋純堿＋植物膠、水＋純堿＋鉆液寶、水＋純堿＋聚炳稀酰胺＋鉆液寶、水＋純堿＋聚炳稀酰胺＋羥甲基纖維素； 固相泥漿：水＋鈉質(zhì)澎潤土粉、水＋純堿＋聚炳稀酰胺＋澎潤土粉、水＋純堿＋鉆液寶＋澎潤土粉、水＋純堿＋植物膠＋澎潤土粉； 重膠質(zhì)固相泥漿：水＋純堿＋聚炳稀酰胺＋鉆液寶＋澎潤土粉、水＋純堿＋聚炳稀酰胺＋羥甲基纖維素＋澎潤土粉。 泥漿攪拌 泥漿攪拌列出兩種方法： 一、攪拌系統(tǒng)攪拌：約3kg聚炳稀酰胺、10kｇ純堿浸泡于１立方米塑料桶內(nèi)，浸泡時間4～12小時，成膠水待用。攪拌桶注滿水約2立方米。啟動攪拌水泵循環(huán)，加25～50kg澎潤土粉于漏斗攪拌，加適量純堿，酸堿度HP（8～9），加入20～50升泡好的聚炳稀酰胺膠水，泥漿攪拌好，依據(jù)需要的濃度、粘度，可增減澎潤土和膠水。 二、攪拌池攪拌：挖一個281立方米泥漿池，墊一塊6 10塑料布，加15kg純堿，10kg聚炳稀酰胺，250kg澎潤粉，浸泡10小時，再人工或污水泵攪拌，根據(jù)需要的濃度、粘度，可隨時增加水、純堿、澎潤土粉、聚炳稀酰胺。 泥漿應(yīng)用 粘土層施工，選用清水泥漿，無固相泥漿。含沙粘土層施工選用無固相泥漿、固相泥漿。沙層施工選用固相泥漿、重膠質(zhì)固相泥漿。 五、導(dǎo)向孔施工 導(dǎo)向孔鉆進鉆具連接方式：動力頭、鉆桿、導(dǎo)向鉆頭。 按導(dǎo)向孔設(shè)計曲線鉆進，每鉆進一根鉆桿，導(dǎo)向員測量一次，將鉆孔的深度、斜度、鉆桿數(shù)、鉆進情況填寫施工報表。施工報表格式如下： 導(dǎo)向孔施工報表 工程名稱：　　　　　　　　 工程地址：　　　　　　　　施工日期： 施工單位：　　　　　　　　　　項目經(jīng)理：　　　　　　　　導(dǎo)向員： 鉆桿數(shù) 斜度 深度 中心線 備注 當(dāng)鉆頭的深度未達到設(shè)計的深度時，用6點給進，加深鉆孔；當(dāng)鉆頭的深度已達到設(shè)計的深度時，用12點給進，減少鉆孔深度；當(dāng)鉆頭向3點方向偏離軌跡時，用9點給進糾偏；當(dāng)鉆頭向9點方向偏離軌跡時，用3點給進糾偏；改變深度給進中，2米長的鉆桿一般不超過5個百分點，3米長的鉆桿不超過8個百分點。糾偏時，一般土層一次給進0.3米、0.4米、0.5米。軟土層一次給進1米、2米、3米。在軟土層施工導(dǎo)向孔，因?qū)虬逍《荒芨淖冦@進方向，加長導(dǎo)向板。 導(dǎo)向孔施工注意事項 雜回填土施工導(dǎo)向孔，導(dǎo)向鉆頭有振動，鉆機響聲大。機長應(yīng)盯緊扭矩壓力表的表針擺動，表針擺動在10Mpa內(nèi)，說明雜填土中的磚石塊少，可繼續(xù)鉆進。表針擺動超過10Mpa，甚至卡鉆，說明雜填土的磚石塊大，小心鉆進或停鉆，分析判明原因后再開鉆或拔出鉆頭調(diào)整后重鉆。 導(dǎo)向孔鉆進過程中，突然遇到振動、卡鉆，應(yīng)立即停鉆，找出管線圖對照分析，或重新調(diào)查地下管線判斷鉆頭是否與地下管線相碰，是否遇到地下其它隱埋物，判明后再開鉆，或拔出鉆頭移位后重鉆。 硬塑土層鉆導(dǎo)向孔，給進難，給進壓力大，鉆桿變形，鉆機抬頭，這時應(yīng)小心給進。給進一次，回拖一次，這樣反復(fù)多次，只要有效果，要耐心地做。見鉆機抬頭時，給鉆機前部配重，壓鉆桿，壓沙包，站人均可。鉆桿變形不能過大，一旦超出鋼材彈性變形極限，鉆桿彎曲或折斷。 沙土層鉆導(dǎo)向孔，沙與鉆頭鉆桿磨擦阻力大，要減少阻力，配用泥漿鉆導(dǎo)向孔，尤其是鉆深長孔配用泥漿鉆進。 鉆頭在鉆進中遇到橋基、混凝土塊、塊石、舊路基、基巖、風(fēng)化石、卵石時，扭矩大，振動大，停鉆回拖幾根鉆桿，改變方向后再鉆或拔出鉆頭，移位重新開鉆。不能強行鉆進，損壞鉆具，甚至將導(dǎo)向鉆頭丟失于鉆孔中。 不能干鉆導(dǎo)向孔，以免燒壞信號棒。 六、 擴孔、清孔、鋪管施工 擴孔鉆具連接：動力頭→鉆桿→鉆頭→母拉鼻子→分動器→公拉鼻子→鉆桿。 擴孔、清孔、鋪管施工步驟： 1、擴孔鋪管； 2、擴孔、清孔鋪管； 3、擴孔、清孔、清孔鋪管。 鋪一根小口徑管子，又是常見的粘土層、軟土層，擴孔鋪管。 鋪多根管子或者鋪大口徑管子，用擴孔鉆頭逐級擴孔，再清孔鋪管。 如果孔內(nèi)殘留的泥塊、泥渣過多，鋪管前要做一次或兩次清孔，有時可能要作多次清孔，再清孔鋪管。以保證鋪管的安全和高質(zhì)量。如不重視清孔，被鋪管就有可能被擠壓變形，甚至卡死、拉斷。 可塑、軟塑粘土層、污泥質(zhì)地層擴孔，擴孔扭矩??；硬粘土層，含少量豆石沙粒層擴孔，強風(fēng)化土層擴孔，大口徑擴孔，擴孔扭矩大；扭矩小，回拖速度快；扭矩大，回拖速度放慢。 鋪設(shè)管道：鋪管鉆具聯(lián)接，動力頭→鉆桿→鉆頭→母拉鼻子→分動器→管子。 鋪PE、PVC管：鋪設(shè)通訊、有線電視、電力、路燈、交通信號護管、煤氣管、天然氣管、供水管、排水管，大部分為PE、PVC管，連接頭做法多種如： 拉管器法：將管子扦入拉管器，擰緊、卡緊螺栓。 穿牛鼻法：將一根長300mm木塞打入管內(nèi)，鉆孔拴鋼繩。 套網(wǎng)法：在管頭塞入一根長600mm木塞，用鐵釘固定木塞，套上鋼絲網(wǎng)，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　再用鐵絲固定鋼絲網(wǎng)。 單根鋼繩法：把管子鋸成四片，長500mm，管內(nèi)塞進一根長600mm木塞，用鐵釘固定木塞。取一根長2.8米，φ9鋼絲繩，兩頭做Ｏ扎箍，套住管子，用鐵絲固定。又將幾根管子捆在一起，前部扎成圓錐形。 套筒法：套筒塞入管內(nèi)，鉆孔，用2只M12螺栓固定。 一次拉數(shù)根管子，管子捆成一體，回拖拉管時，先開泥漿，待鉆頭拖入孔內(nèi)時再轉(zhuǎn)動鉆頭。在沙層鋪管，回拖速度盡量放慢。 鋪鋼管 鋼管自重回拖力計算： F＝0.6 W＝3.14DδL7.89 F－鋼管自重回拖力（噸） W－鋼管重量（噸） 0.6－鋼管與土磨擦系數(shù) D－鋼直徑（米） δ－鋼壁厚（米） L－鋼長（米） 7.89－鋼的比重（噸／立方米） 公式為經(jīng)驗推算出來，未做實驗。鋼管拖入孔內(nèi)，鋼管的自重回拖力會更少。鋼管自重回拖力并非是鉆機的回拖力。鋼管自重回拖力要求小于鉆機2/3的回拖力。 當(dāng)鋼自重回拖力（初拖力）接近、等于或略大于中小型鉆機的回拖能力時，可用水槽浮力法，滾動架法，吊起法來減少自重回拖力進行鋪管，采用這些方法前提條件是成孔好，鉆孔內(nèi)殘留的鉆屑少。 例：φ500mm、壁厚7mm、長200米鋼管自重回拖力為 F=0.6*3.14*0.5*0.007*200*7.89=10.4噸力。 鋼管彎曲埋深計算 鋪設(shè)鋼管時，要計算鋼彎曲埋深，導(dǎo)向孔的曲率半徑應(yīng)大于鋼管的曲率。 鋼管才能順利鋪設(shè)成功。鋼管的曲率半徑R≈1200～1500D，D為鋼管直徑。由鋼管的曲率半徑，求出鋼管彎曲埋深H值。舉例說明，鋪設(shè)一條煤氣鋼管，直徑φ377毫米，壁厚6毫米，穿越一條河流，穿越長度120米，要求在河流中間埋深6米。試問鋼管彎度埋深能達到要求嗎？ 解：鋼管的最小彎曲半徑R R＝1200D=12000.377=452.4米 鋼管彎曲圓周長L為 L＝2лR＝23.14 452.4＝2841米 120米圓弧長夾角2α為 3600/2841＝2α/120 α＝3600120/22481＝7.600 A＝？ Cosα＝A/R A=RCosα＝452.4Cos7.600=449.18米 鋼管彎曲埋深H？ H=R-A=452.4-449.18=3.22米 鋼管彎曲埋深3.22米，小于要求埋深6米，鋼管鋪設(shè)困難，需要開挖工作坑，將鉆機放入工作坑內(nèi)施工。 已知Φ377鋼管要求埋深6米，問穿越長度多少米，才能達到要求埋深。 鋼管的最小彎曲半徑R R=1200D=12000.377=452.4米 鋼管彎曲圓周長L為 L=2πR=23.14452.4=2841米 A=？ A=R-H=452.4-6=446.4米 α=？ Cosα＝A/R=446.4/452.4= 0.98674 α=9.1050 2α=9.10502=18.210 18.210的圓弧長為X ？ 2841/3600=X/18.210 X=284118.210/3600=143.7米 穿越長度143.7米。 鋼管頭做成帶拉鼻子的圓錐形，以減少鋼管在孔內(nèi)的阻力。 曲線孔內(nèi)鋪設(shè)大口徑鋼管時，鉆頭扭矩較大，是因為鋼管具有較強抗彎鋼度，迫使鉆頭偏離中心線切削孔壁。 鋪設(shè)特殊管 鋪設(shè)鑄鐵管，帶喇叭口水泥管、波紋管等，鉆桿穿通管子，管前部做一個圓錐形導(dǎo)向，管后部做一個圓端板，鉆桿帶動端板推著管子向前滑動。 七、 擴孔、清孔、鋪管技術(shù)難點 1、卡鉆：卡鉆是擴孔中常見技術(shù)的難點，遇到卡鉆，分析判明原因后處理。與地下管線相碰卡鉆：退出鉆頭，拖回鉆桿，鉆機移位，重做導(dǎo)向孔。 雜填土中的磚塊、石塊卡鉆：松脫扭矩，轉(zhuǎn)動鉆頭，緩慢擴孔。 雜填土中的大塊石、卵石、混凝土塊卡鉆：設(shè)法退出鉆頭，鉆機移位重做，或挖出石塊，繼續(xù)擴孔。切莫蠻干，否則會扭斷鉆桿，將鉆具丟失孔內(nèi)。 大直徑鉆頭擴孔，遇到硬粘土層，造成頻繁卡鉆：放慢擴孔速度，回拖一根鉆桿，需要1小時左右。 鉆頭與樹根相遇卡鉆：松脫扭矩，緩慢回擴，通過樹根后又給進重新回擴，將樹根粉碎，以防鋪管時有障礙。 2、縮徑：軟土層擴孔，孔內(nèi)容易產(chǎn)生縮徑現(xiàn)象。鉆桿卸下后，孔內(nèi)水從鉆桿倒流出，說明孔內(nèi)嚴(yán)重縮徑?？s徑嚴(yán)重時，被鋪管會受到擠壓變形，甚至卡死被鋪管。遇到嚴(yán)重縮徑，加大一級鉆頭擴孔，再清孔鋪管?；蛘哌x用大比重泥漿護壁，保持成孔。輕微縮徑，一般多清一次孔即可鋪管。 3、坍孔：沙質(zhì)粘土層、沙層、松散回填土層擴孔易坍孔，坍孔埋鉆、卡鉆、卡死被鋪管，造成路面下陷。選用固相泥漿、重膠質(zhì)固相泥漿護壁，可有效地防止坍孔。如果是塊石堆積處坍孔，只有將塊石清除后方可繼續(xù)擴孔。 4、流沙：流沙層擴孔，孔擴后不能形成完整的孔。流沙具有吸附力特性，給被鋪管造成阻力。選用重膠質(zhì)泥漿擴孔，流沙與泥漿乳化，放慢回擴速度，讓泥漿與流沙充分乳化，流沙懸浮孔內(nèi)，消除流沙吸附力。 5、管子變形：粘性強的粘土層擴孔，粘土形成塊狀殘留在孔內(nèi)，很難把它攪成泥漿。鋪管時，泥塊堆積擠壓，管子受擠壓變形。鋪管前多清一次孔再鋪管。管子變形量少，試通合格。管子變形量大，拖出管子修復(fù)，不能修復(fù)作報廢處理。 6、管子卡死：孔內(nèi)殘留的泥塊多，坍孔，縮徑易造成被鋪管子卡死在孔內(nèi)。在卡死前，回拖壓力表逐步上升，見到表針上升時，放慢回拖速度，加大泥漿量或繼續(xù)旋轉(zhuǎn)暫停10分鐘回拖，可避免管子卡死。管子卡死后，調(diào)推土機、挖土機將管子拖出或者鉆機掉頭拖出管子。分析原因采取措施，重新清孔鋪管。管子卡死，不能用鉆機給進頂出管子，否則，頂彎鉆桿。 擴孔、清孔、鋪管要填寫施工報表，施工報表格式如下： 擴孔清孔鋪管施工報表 工程名稱：　　　　　　　　　工程地址：　　　　　　　　　　　施工日期： 施工單位：　　　　　　　　　項目經(jīng)理：　　　　　　　　　　　機長： 時　間 鉆桿數(shù) 扭矩壓力 回拖壓力 備　注 鉆頭直徑、泥漿成份、用量 非開挖工程施工是一項高風(fēng)險施工項目，要承擔(dān)損傷地下管線、孔內(nèi)故障、機械故障、交通事故風(fēng)險。