拉管施工专项施工方案一、导向钻进原理
导向钻进铺管法原理:使用水平定向钻机进行管线穿越施工,其工作过程是通过导向仪进行导向和探测,先钻出一个与设计曲线相同的导向孔,然后再将导向孔扩大,把产品管线回拖到扩大了的导向孔中,完成管线穿越的施工过程。施工过程一般分为三个阶段:第一阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔;第二阶段是将导向孔进行扩孔;第二阶段是将产品管线(一般为
PE管道或钢管)沿着扩大了的导向孔拖到钻孔中,完成管线穿越工作。
导向钻进铺管法原理图 图1
本次施工工序见下图:
放 线 设备进场 现场复查 开挖工作坑 导向施工 扩 孔 管材焊接 回拉铺管 分部完工 下一段施工 工程交接 竣工验收 整理资料
管道铺设工序流程图 图2
导 向
1. 导向孔的钻进过程
导向钻进是铺管成功的关键环节之一,这个过程需要至少两名操作人员,一名钻机操作者,操作钻机,控制钻具在地下的状况;另一名是定位探测仪操作员,负责监测、探测钻头在地下的走向和进尺情况。钻头上装有可发射无线信号的探头,它可穿过地层发出一种特殊的电磁波,操作员手中的探测器可以接受这些信号,并经过处理后,让钻机操作者及时了解钻头目前的位置,显示的信号包括钻头走向、深度,造斜率和面向角等信号,以便及时调整钻头的方位,确保钻头按照事先设计好的轨迹钻进。钻机操作者可以在钻机上,通过仪表掌握钻进过程中施加给钻杆的压力和回转扭矩,在钻机仪表盘上,还可以看到来自探测装置反馈过来的一切信息,钻机操作者通过这些信息来调整钻头方位,操作台上的液压仪表和远距离信息显示仪表,就像操作者的眼睛一样,可以随时观察孔底情况。
钻机使用76CM的钢管为钻杆 钻杆从地面入口倾斜度约为22度 钻杆地面距离下料钻3M钻孔深度约为
地面距离(M) 钻孔深度(M) 如图可依次类推
0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 注:此数据为一般粘类土质的土
2. 施工要点和施工注意事项
1) 为确保本工程成功地完成定向钻进的导向工作,要严格按照设计规划好的穿越曲线钻进,主要是控制好钻进曲线不同位置的深度和造斜率。在不超过管道弹性敷设半径或钻杆弯曲极限的范围内,操作员应确保按设计的轨迹钻地,如果前一段钻进没有完全符合设计曲线,所出现的差值可以通过下一段来修正,并记录实际钻孔与钻孔的偏差,通过计算来调整钻进的参数。
2) 设计钻孔轨迹时重点考虑以下影响因素:待回拖管线的材质、尺寸、曲率半径;钻杆弯曲极限;地层条件;地上、地下障碍物状况;
3) 导向孔钻进时,采用带斜面的非对称钻头。若一边旋转一边推进,钻孔呈直线延伸,即钻出一个直孔,若钻头只推进不旋转,由于地层给斜面钻头的反力的作用,使钻头朝斜面法线的反方向钻进,即实现造斜功能,钻出曲线或造斜孔。钻机操作人员根据地表的接收器探测出钻进参数(钻头的位置、深度、倾角和工具面向角等),判断钻孔位置与设计曲线的偏差,并随时进行调整,以确保穿越曲线按
照设计的走向钻进。
4) 钻机配有控向探测仪器,其作用就是及时探测钻头在地下的实际位置,并将探测结果传输到地面接收显示器和司钻操作台上的远程显示器,司钻根据这结显示的数据进行方向调整和纠偏。
5) 在改变方向的过程中,钻孔的转角或转弯半径应该控制在一定的范围内(R=50D,即导孔轨迹的弯曲半径应大于8m),只考虑钻杆的弯曲半径即可,使实际的钻孔曲线尽量平缓,以利于回拖。
6) 钻机场地准备好钻机到达现场安装调试完毕后,开始钻导向孔。导向孔的钻进质量或成败取决于下述因素:
a. 钻头实际的左右位置偏离,深度和最小离地间隙(或最小地面覆盖)。
b. 导向孔将提供实际的钻进土壤状况的资料,为正确决定预扩孔或回拖和子的工艺提供依据。
c. 完成的导向孔曲线应该圆滑并逐渐转向,以便满足回拖管子的要求。
7) 为顺利完成导向孔曲线的钻进,关键要十分注意以下各点: a. 正确地钻进第一根钻杆是非常重要的。先在钻头入土处挖一个小坑,使坑的平面与钻头进入方向垂直,并确信泥浆已经搅拌好已经具备开钻条件。
b. 钻头转向6点钟的位置,开动钻液泵。确信钻头喷嘴中有钻液流动。开始朝前推进并穿透地面保持钻头进入地面的斜度。第一根要没有任何转向直钻。
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