水平导向钻进回拉技术的介绍

梁尧培

（佛山市市政建设工程有限公司，广东佛山 528000）

1 工程概况

佛山市南海区东南污水处理厂厂外二级管网工程——九马松涌截污工程，其线路位于狮山镇东南部，北起刘洞村，南至兴业路；设计截污管直径300～800 mm，管线总长度4 071 m，管顶覆土深度约3～6 m。总体设计：管线主要分三段：第一段为北起刘洞村，南至科技路，长约2 735 m；第二段为罗穆路的科技路以北段，长约604 m；第三段为罗穆路的科技路以南段，长约732 m。管道走向如图1所示。

图1 管道走向图

如果从W42向W43牵引，刚好钻头从鱼塘出，影响村民养植；如果由W44向W43牵引的话，角度太大，牵引无法进入W42井。现场采用新的牵引回拉技术，保证W42至W43按图纸施工。

2 施工准备

（1）设备准备：牵引管的施工根据工期及施工要求一般需要配置几种常见的施工设备，如水平导向钻机、泥浆混配系统、控向仪、地下管线探测仪、轮式挖掘装载机、抽水泵、发电机、管材、吊车。

（2）管材准备：应根据设计要求选用高质量的管材及讲信誉的生产商，并配备专门的管材焊接队。

3 钻孔曲线设计

（1）根据检查井位置、土质、埋深、管径等合理确定非开挖牵引管一次牵引的长度，选择确定水平导向钻机机型，并预先做好现场围护。

（2）先进行钻孔曲线设计，计算出每根钻杆的钻进角度。

（3）测量定位。对导线点和水准点进行复测，进行管道的放样、原地面的测量。用白灰标出管道轴线位置，在轴线上每间隔相同距离做好原地面标高标记，以便导向施工时精确控制标高。

4 施工过程

4.1 工作坑开挖

采用人工挖土，逆作法护壁施工，W42及W43做成直径为3 m工作坑。导向入土位置挖出深2 m、长2 m、宽1 m斜槽，出土点挖出深2 m、长3 m、宽1 m斜槽。

4.2 钻机就位

钻机先固定在W43后面，钻机定位应准确、水平、稳固。

4.3 泥浆制备

制备泥浆应根据现场地质条件，制定泥浆性能参数，按照制定的泥浆性能参数，配制泥浆。

4.4 试钻及导向施工

启动钻机，钻入1～2根钻杆，检查设备仪器是否运转良好，发现问题及时处理，试钻时还应检查泥浆混配系统是否渗漏，然后进行导向施工。

4.5 预 (回)扩孔

（1）导向孔完成后，卸下起始杆和导向钻头，换回扩钻头进行回扩。由于管道弯道较大，本技术只要求在W42至W43采用扩孔，钻机先在W43后面牵引拉扩孔，当钻头到达W43时停止扩孔。拆除钻杆后，将钻机移到W42后面将钻头回拉，当钻头回拉出来后，更换大一号钻头，再次将钻机转移到W43后面重新扩孔,直至扩孔扩到合适为至。

（2）钻进过程中，应及时做好施工原始记录，记录内容应包括钻进时间、轴线角度、扭矩力、顶力及土质情况等。回扩过程中，密切注意钻进过程中有无扭矩、钻压突变等异常情况，发现问题立即停止施工，待查明原因后采取相应措施施工。

（3）钻进过程中的测量控制。在钻进导向孔时，钻进工作人员利用手持式跟踪仪，通过钻头内探头发出的信号，确定钻具位置。手持式跟踪仪基本配置由一个装在钻头后面的测量探头（发射器）和一个手持式跟踪接收器组成。利用导向仪获取的数据与预先设计的基准线和实际轨迹进行比较，每钻进2～3 m时进行一次测量计算，随时调整钻进轨迹，钻头出口处露出地面，测量实际出口是否在误差范围之内。如果钻孔的一部分超出误差范围，可能要拉回钻杆，重新钻进钻孔的偏斜部分。

（4）扩孔过程中的测量控制。经过工作人员认真操作，导向孔的位置偏差能得到较好的控制，但由于拖拉管特殊的施工工艺，在随后的回扩操作可能改变钻孔的位置，为了减少偏离，不同地层可采用不同的回扩器。

（5）在非开挖定向钻进管线施工过程中的轴线、高程偏差，主要发生在回扩阶段，每扩一次孔的测量控制，跟导向孔钻进测量方法相同。

4.6 PE管热熔连接

管道连接采用热熔连接（热熔对接连接）,具体操作如下。

（1）将连接的两根管材放到对焊机上，管材尽可能地同轴心，采用专用夹具使其达到热熔对接要求。为了消除弯曲力，并把轴向摩擦力降低到最小值，可将焊入管道的管材放在一个支撑轴上，使其滑动。

（2）用电刨件管材焊接面刨平，刨平后检查一下焊接面的同心度。

（3）接通电热板电源，当电热板温度达到焊接温度时，继续加热10 min，使电热板温度均匀。

（4）将电热板放在两根焊管端面之间，把焊管压在电热板上，并使其熔融以消除端面的残余不平面，此时压力为0.01 MPa。

（5）管口焊接面被削平后，挤压力要下降到最小，焊接面几乎不与电热板接触，此时挤压力应不大于0.01 MPa，在此加热时内，挤压翻卷的融质宽质几乎不增加，加热时间以秒计算，所用时间数值上约等于10倍的壁厚。

（6）加热完后，移开加热器，侧向推压管材，管材的焊接面就粘结在一起。

（7）管材熔合起后，将挤压力从接触时的0.01 MPa均匀地增加到0.1 MPa，从0.01 MPa上升到0.1 MPa所用时间（s）数值上等于管材壁厚（mm）。通过观察所形成翻卷的融质宽度，就能定性地估计出挤压增长率的均匀程度，翻卷的焊珠宽度必须均匀增大，并沿熔化线很好地绕在管的两边。

（8）停止使用挤压力，待焊缝温度不高于环境温度10℃～15℃时，松开夹具，卸下对焊机（顺自然冷却，不可强行冷却）。

4.7 回拖管材

回拖前应检查电热熔焊接质量，检查合格后方能进行拖管。在回拖管道过程中，密切注意孔内情况，钻机操作手应密切注意钻机回拖力和扭矩的变化。回拖应平稳、顺利，严禁蛮拖。管材要一次性拖入已成形的孔洞中，中途尽量避免停顿，减少回拖的阻力。

4.8 现场泥浆处理

由于管道一边为河涌，一边为鱼塘，故以保持河涌及鱼塘整洁不污染的原则，施工过程中，出入土点泥浆用泥浆泵抽到泥浆罐内，及时用泥浆车排放到合理位置，将废浆清理干净，避免泥浆流入河涌或鱼塘，并恢复原地面。

4.9 检查井施工

清理工作坑泥浆后将管道切除，再砌筑标准检查井，检查井砌筑完成后用原土回填夯实。

5 结语

对于管道弯道较大，一般水平导向钻进无法满足施工要求时，水平导向钻进回拉技术能准确按图施工，质量保证较好。