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水平定向钻施工方法
- 2019-05-27-

1.水平定向钻施工工艺流程

2.水平定向钻施工场地布置,PE管水平定向钻穿越部位,在管道的起点设置一个工作坑,在管道的终点设置一个接收坑,并在管道发送一端布置泥浆制作系统及管道发送系统。

3.测量放线,根据施工图要求的入土点、出土点坐标放出钻机安装位置线,入土点、出土点位置放线时左右偏差不超过500px,沿管轴线方向误差不超过40 cm,并做出明显标记。从出土点到回拖管线路必须保持直线。 

4.工作坑开挖开坑前要认真调查了解地上地下障碍物,以便开坑时采取妥善加固保护措施。工作坑或接收坑开挖的深度,依据管道高程、所用扩孔钻机尺寸,以及砼垫层的厚度计算确定,施工时用水准仪测量控制。

5.钻机就位由拖车头牵引钻机进入工作场,根据穿越中心线及入土角,调整钻机就位,钻机就位后,控向室相应就位。 钻孔机安装在工作坑旁边,管道轴线可根据设计图纸及现场条件进行桩位放线确定,钻杆中心与管道轴线应一致。确定拉管机方位后,固定好钻孔机。此时根据现场测得的井位深度以及钻孔机位置,确定钻杆造斜度,入土角不超过150。钻机安装好后,试钻运转并检测运转后的机座轴线及坡度是否有变化,借以检查钻机安装的稳固性和固定可靠程度。钻机的安装质量和稳固性的好坏是成孔质量好坏的关键,因此必须认真细致的反复进行,直至符合要求后进入下道工序。

6.泥浆系统,泥浆系统主要由回收循环罐、储浆配浆罐、砂泵、泥浆除砂清洁器、泥浆除泥器、卧式沉降离心机、搅拌器、射流剪切混浆等装置组成,为钻机设备提供满足要求的的泥浆。 将泥浆设备按工作流程顺序和使用说明书依次摆放在一起,并连接其管路、走道、护栏、电源线等。 进行设备全面检查,防止运输过程出现问题,检查完成后逐个进行单机试运。 用清水进行泥浆系统整体联合试运,并调试直至正常。 

7.泥浆配置,搭设膨润土棚。棚内地面要高出地面0.2m,并铺上防湿塑料布。膨润土用量主要根据管径、穿越长度及地质情况确定,并准备足够的余量,泥浆人员对上述情况详细了解和分析。 先对配置泥浆的用水进行选择和化验,水采用没有污染的清水,并化验水的PH值,以便确定添加剂的用量。 对于粘土、粉质粘土的普通土质,在水质合格的情况下直接用一级钻井膨润土,只有当地质及水质不良时才使用添加剂。 合格的泥浆标准:比重为1.02~1.05g/cm3,含沙量≤1%,PH值=7~10;失水率<15%。 泥浆在循环过程中因失水,携带钻销而变稠,随时过滤及稀释。为此要对泥浆粘度用马式漏斗进行测定,一般每两小时测一次。遇有复杂地质和异常情况,随时测定。地质较好的位置,减少测定次数,测定结果做好记录。泥浆的处理:首先通过泥浆回收循环系统装置对泥浆池中的泥浆进行回收处理,达到节约泥浆材料,降低穿越成本,减少废弃泥浆量的目的。穿越完成后,对无法回收的泥浆用重力沉降法进行沉淀,晒干水份并将剩余的泥浆用泥浆罐车运到指定地点进行深埋处理。

8.导向孔钻进,导向孔钻进时钻具头部只安装略大于钻杆外径尺寸100px的矛式钻头,对正既定孔位,检测对中误差达到规范要求,即可开动钻机钻进导向孔。钻进时人力扳拉推进持力均匀,匀速前进。并根据给进阻力的大小,判定地层内是否有硬物或土层的变化,以确定注水机给水压力和给水量。钻进时,当地层含水较大地层为砂层或粉质砂粘土,不注水钻进,当地层较硬或无地下水时,提高注水压力。注水主要是起润滑和冷却钻具,减少钻进阻力作用,每个钻进班组做台班记录,详细记录钻进长度、轴线偏差、机座校核、土质软硬、障碍物、作业人员等情况。钻进按上坡方向进行,以利排水和出土,并有利于保证钻孔质量。导向钻进是非开挖定向钻进铺管的关键环节。导向钻按设计的深度、标高,随时监控,适时调整。钻进中采用轻压、慢转,注意控制钻头温度,切不可使探头过热。

9.扩孔,导向孔钻进至接收坑,经测量检验,偏差在允许范围内时,卸下矛式钻头换装鱼尾式或三叉式扩孔钻头,开动回拉钻机扩孔。扩孔时人工给进均匀,匀速回拉。同时注水机连续注适量水,通过钻具搅拌孔内泥土造泥浆,用以保护成孔孔壁,保保持围岩稳定,同时起到润滑作用。根据现场地质情况,采用刮刀式扩孔器。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 扩孔时地层土质较软时宜快速给进回扩,地层土质较硬时匀速缓慢进行施工过程中,注意地下水位的变化,钻进施工时是否正常,注意土质变化及拉管机的压力,出现异常及时采取措施。在每级扩孔过程中,为防止扩孔跑偏轨迹,采用回拖扩孔。扩孔时为保证管道可以顺利回拖,使钻孔直径达到管径的1.3倍以上,并用泥浆护壁,防止钻孔坍塌,保证土体对管壁无损坏。

10.清孔在回扩钻孔时,在钻头尾部配装拉链(杆),钻孔回扩到达工作坑时,卸下扩孔钻头,在拉链(杆)一端换装拉泥盘,进行拉泥成孔工作。此项工序主要是拉运出扩孔搅碎的孔内土,形成光滑圆顺的安管通道。拉泥时,拉泥采用环形盘,反复来回拖拉后,如阻力减轻则在拉泥盘上加装横挡,再次入孔拉泥,逐次加封横挡,直至拉泥盘全封闭,并能轻松顺利拉出为止。当地层土质较硬,以粘质土为主时,先采用环形盘较窄的拉泥盘拖拉,使拽拉阻力变小拉泥盘拉出顺利后,再换上环形盘较宽的拉泥盘拖拉钻孔。拉泥盘环形盘的大小及加装横挡封闭的选择,根据地层土质确定。

11.回拖拉管,PE管焊缝和管道强度检验合格后,即可进入拉管施工。首先用现场制作的“PE管封套”将管头密封,然后在管头后端接上回扩头,管后接上分动器进行接管,将管子回接到工作坑后,卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆,堵上封堵头。施工时,拉管机操作人员根据设备数据均匀平稳的牵引管道,切不可生拉硬拽。

12.管道焊接,本工程中的PE管采用热熔焊接,管道接口质量的好坏直接影响到拉管施工的成功进行,因此要严格按以下操作步骤执行,对口将塑料管或管件放入夹具内夹牢,用刷子和棉布块将管口的氧化层、油污、尘埃清除干净。将两管端的接口对正,对口间隙不得超过0.5mm,用卡尺检查两对口的端面是否平行,必须保证两连接管接口时的两个端面完全重合,不得有缝隙。同时调整好对口的两连接管间的同心度,其误差小于管壁厚的10%。对口达到要求后,将夹具夹紧。加热接口:用热平板模加热两个管口,将加热温度及加热压力调至需要位置。对接焊的较好焊接温度为200~240℃,一般确定为210±10℃。经加热后的两个管口熔化,当加热至熔融状态即完成了吸热过程。焊接时注意以下要点:热熔连接加热时间和加热温度符合热熔连接工具生产厂和管材、管件生产厂的规定。当指示灯亮时,在等10分钟使用,以使整个加热板温度均匀。热熔连接保压冷却时间,不得移动连接件或连接件上不得施加任何外力。热熔对接连接,两管段各伸出卡具一定的自由长度,校对连接件,使其在同一轴线上,错边不大于壁厚的10%。温度适宜的加热板置于机架上,闭合卡具,并设系统的压力。达到吸热时间后,迅速打开卡具,取下加热板。避免与熔融的端面发生碰撞。迅速闭合卡具,并在规定时间内,匀速地将压力调节到工作压力,同时按下冷却时间按钮。达到冷却时间后,在按一次冷却时间按钮,将压力降为零,打开卡具,取下焊好的管子。卸管前将压力降至为零,若移动焊机,拆下液压软管,并做好接头防尘工作。冷却接口:接口完成后,在卡具上稳住对口,让其自然冷却,其时间确定为1.15~1.33×壁厚(mm)分钟,再放至地上还须再冷却,方可进行另一端对口的组对和熔热接口。打开夹具后卸除卡具,对熔融接合口的外观进行检查,对口热熔环向高度、宽度成形均匀、美观、其高度、宽度应适宜。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。

13.土方回填工作坑及时进行回填,不得含砾石、垃圾。施工期间清除工作泥浆过滤后,用泥浆车外运。

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