摘要：为了保证水平定向钻施工效果，需要在正式钻进施工之前做好准备，明确各项参数，施工的同时做好检查，制定针对性的质量控制方案，针对钻进施工进行检验，提高水平定向钻施工质量。
关键词：水平定向钻；施工质量；控制措施
1工程概况
本项目为农村生活污水治理工程，通过村外截污方式，建设污水管线和污水处理站，达到水清岸绿，美化农村人文居住环境任务目标。管道为管径400-600mm的HDPE管和PE管，由于施工环境复杂，受建筑物、地下管线、道路、沟渠及林地影响，部分不具备开挖施工的管线，采用水平定向钻铺管工艺。
2水平定向钻施工工艺
2.1工艺特点
水平定向钻施工工艺是根据预先设计好的铺管线路，驱动装有契形钻头的钻杆从地面钻入，地面仪器接收由地下钻头内传送器发出的信息，控制钻头按照预定的方向直达目的地，然后卸下钻头换装适当尺寸及合适类型的回程扩孔器，使之能够在回拉钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径，并将需要铺装的管线同时返程牵引至钻孔入口位置。工艺优点：施工速度快；交通影响小；对既有地下管线干扰较小。缺点是探测器探测精度受钻进深度影响，用于重力流管道时管道埋深受限（埋深不宜大于5m）；在含水的砂层和砾石层施工比较困难。
2.2准备工作
项目部门安排管理人员到施工现场，对施工设备、材料进行检查，保证其满足要求。泥浆配置要符合熟化时间规定，泥浆系统务必要配备射流泵，且泥浆回收系统要具备环保性能。所有检查工作结束之后，方可开展后续环节的施工，为质量控制工作打好基础。
2.3泥浆压力
施工期间需要控制泥浆压力，如果压力超出土体最大允许压力值，那么土体塑性区会延伸至地面，产生冒浆现象，破坏土体的完整性；如果压力过小，不符合平衡地应力数值，将会影响到孔壁土体的稳定性。需按照工程地勘报告，将地层特性作为最大允许泥浆压力的影响因素，及时调整泥浆配比，明确施工期间各拉管段泥浆压力。
2.4导向孔钻进
本工程采用国产DDW-320定向钻机，操纵台全功能数字仪表显示，钻机整体性能优越，效率更高，可靠性更好。额定功率为198KW，生产能力为320T，导向孔钻进使用φ110mm钻头，扩孔钻头按φ330-φ840分级。开始钻导向孔与安装钻杆之前，需要合理设置参数，根据现场实际情况及设计要求，确定拉管长度（一般按100～200m分段），入土角和出土角分别设置为8°-20°和4°-20°（冬季施工出土角宜取较小值，以保证PE管道回拖顺利）。结合造斜段和直线段位置应设置控制井。
本工程结合管径和管道工程实际状况，综合考虑各种影响因素选择美国月蚀手提步履式导向仪。在水平导向钻机钻进的过程中，用来跟踪和定位钻头位置的设备，此仪器可以提供钻机过程中每根钻杆的斜度、旋转方位、深度等信息。钻导向孔期间，要清理孔内杂质，并且保证孔壁稳定性与孔内泥浆面，降低阻力的同时钻进浆液。浆液调配需要用到膨润土20%，掺加剂1%，水75%，4%膨润土重量的氢氧化钠，砂层中需要掺加0.20%的CMC纤维素。正常在实施导向孔钻进的过程中，施工人员需要运用马氏漏斗，间隔2h对泥浆粘度进行测量。导向孔施工期间使用的钻头喷嘴的泥浆压力不能超过1MPa，否则会因为压力超过限制导致冒浆现象。
3水平定向钻施工质量控制措施
3.1测量放线
测量仪器齐备并经法定计量检定机构校验合格且在有效期内使用；测量人员必须对穿越处平面、断面图和设计提供的其它资料进行审核和现场核对；对测量控制桩全程保护，确保各项标识、记录正确。
3.2钻机安装
严格按照设计钻进轨迹的要求，安装调整钻机的位置和角度，并根据回拖力等对钻机基础进行加固处理。
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3.3泥浆控制
泥浆具有冷却钻头、润滑钻具，更重要的是可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外，既为回拖管线提供足够的环形空间，又可减少回拖管线的重量和阻力，还可以起到护壁的作用，最大限度地减少地层松动和地面沉降。按照事先确定好的泥浆配比用一级钠基膨润土加上泥浆添加剂，配出符合要求的泥浆。泥浆粘度测试要求，应采用马氏漏斗，每2h检测2次。
根据穿越段地层情况，在钻导向孔阶段，泥浆粘度控制在40～50S；在预扩孔和回拖阶段泥浆粘度提高达到50～55S。实际使用过程中，泥浆的配比随地层不同而随之变化，并选用不同的添加剂进行调整，定时测定泥浆的粘度，数值要满足施工要求。
3.4钻导向孔
在导向钻孔过程中导向员根据所测获钻头的角度、深度等数据，判断钻孔位置与钻进路线图的偏差，再向钻机操作人员进行调整，及时记录好导向数据，以及钻机的扭力和顶力，以免钻孔过程中导向孔和设计穿越曲线出现偏移的现象。当偏差较小时，可采取边钻进边纠偏的方式纠正偏差；但偏差较大不能接受或偏差趋势明显时，可拔出部分钻杆直到钻头偏差符合要求为止再重新钻孔纠正偏差。根据以往的施工经验，PE管在孔内拉动的过程中受重力的作用，会发生管道下沉现象。因此在本工程中，导向钻进的钻进点选择在略高于设计管中线的地方，以减低管道自重对高程的影响。
3.5预扩孔
扩孔器尺寸为铺设管径的1.2～1.5倍。这样既能够保持泥浆流动畅通又能保证管线的安全、顺利的拖入孔中。本工程据管径、管道曲率半径、地层条件选用挤压式扩孔器进行分级扩孔，施工时严格控制回拉力、转速、泥浆流量等技术参数，确保成孔稳定和坡度，避免出现坍孔、缩孔现象。在扩孔过程中根据各地层的抗压强度的不同变化灵活的控制扭矩，尽可能保证扩孔速度的均匀和泥浆排量、泥浆压力的均匀。
3.6管道焊接
PE管道热熔的连接面应清洁干净，端面应进行铣削去除氧化表皮。热熔对接错边不宜大于壁厚的10%；热熔连接加热时间和加热温度应符合热熔连接工具生产厂和管材、管件生产厂的规定；达到吸热时间后，迅速取下加热板时应避免与熔融的端面发生碰撞；保压冷却时间内不得移动连接件或连接件上不得施加任何外力。合格的焊缝应有两翻边，焊道翻卷的管外圆周上，两翻边的形状、大小均匀一致，无气孔、鼓泡和裂纹，两翻边之间的缝隙的根部不低于所焊管子的表面。
3.7管道回拖
回拖管段的质量、拖拉装置安装及其与管道连接等检验合格后应及时进行拖管。严格控制间隔时间，时间过长，会导致孔中泥浆水分渗漏、缺失及沉淀，加大回拖阻力，增加拉管难度。施工时，操作人员要根据设备数据均匀平稳的牵引管道，切不可生拉硬拽。本工程回拖过程中采用滚筒管架作为发送装置，避免管段与地面直接接触和减小摩擦力。按照每段拉管长度先在地面上焊接完成，保证了管道回拖一气呵成，中间不停顿。长距离污水管线分段拉管施工时，两个造斜段交错处应设置在控制井内，对管道高程、轴线偏差进行调整，满足设计要求后再砌筑检查井。
3.8 注浆加固
PE管道拉通后，为了避免地面沉降，需要进行注浆加固。由于受场地条件限制，本工程采用随管道附设注浆管，出土后焊接注浆花管回拖注浆的加固措施。
结束语
针对水平定向钻施工，介绍定向钻穿越技术，明确该技术的优势，阐述水平定向钻技术的应用，最后提出质量控制的几点建议，制定完善的定向钻质控方案，保证工程施工质量。
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[4]崔婧.浅谈水平定向钻非开挖铺管施工技术运用[J].低碳世界，2018（08）：81-82.
论文作者:杨保卫
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/16
标签：泥浆论文; 钻头论文; 管道论文; 导向论文; 钻机论文; 水平论文; 管线论文; 《基层建设》2019年第30期论文;