上海闵行工业污水处理厂家-水平定向钻工作原理及工艺

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　　水平定向钻井(也称为 HDD 或 TT 技术)最初是从石油钻井技术引入的，主要用于穿越河流，湖泊和建筑物等障碍物。铺设大直径，长距离的石油和天然气管道。具有施工周期短，施工成本低，表面损伤小，环境污染小的特点。施工技术应用广泛，具有很大的推广意义。

　　这是天津港临港工业区污水管道建设中首次采用水平定向钻进(特别是DN800mm 大口径污水管道的建设)。在天津港区填埋后地质条件较差的情况下，污水管道建设的难度是一个难题。水平定向钻井技术为污水管道施工问题提供了良好的解决方案。

　　1 工程概况

　　天津港临港工业区污水处理工程管道项目位于天津港临港区。亚洲路，欧洲路，观澜路，澳大利亚路，山西路，北京路，规划路 3 号，规划路 4 号郑州路，洛阳路，蜀路等 13 条道路的 15 条污水管道。公称直径≤400mm的污水管采用双壁波纹管。DN300mm、DN400mm、DN500mm、DN600mm、DN800mm、DN1000mm，总长 17.91km，采用重力式自然排污。开挖深度为2~6m，管径越大，开挖深度越大。

　　2 水平定向钻的工作原理及工艺

　　2.1 水平定向钻进和导向钻的施工原理

　　引导钻孔主要通过喷射辅助切割钻头完成。如果钻柱同时进给和旋转，则斜面将失去方向性并实现矫直钻孔;如果仅旋转钻柱，则作用在斜坡上的反作用力使钻头改变方向。导频位中有一个探头或发射器。

　　2.2 水平定向钻的优缺点

　　优点：对表面的干扰小，施工速度快，管道铺设方向可控，施工精度高。缺点：施工现场要求较大，难以在非粘性土壤和砾石层中施工，并且通常适用于没有大卵石的各种土壤层。

　　2.3 水平定向钻施工流程

　　施工准备→测量放线→设备安装→钻机锚固→泥浆配备→导向孔施工→扩孔施工→管材回拖。

　　3 硬盘技术在污水管道项目实施过程中

　　下面重点介绍亚洲公路w33-w40 管道拉管的施工，施工过程控制说明，一次性管道长度为 203m。

　　3.1 现场地质条件

　　表面层是黑砂，厚度为 3~4m。局部有粉质粘土，粉质粘土或粘土，含水量 19.8~43.9，中等压缩性，软塑料。

　　3.2 DN800 管道施工钻机设备选型(钻头，铰刀，钻杆)

　　根据现场地质情况，选用美国 WITTMANNd80×d100 钻机，配备配套泥浆泵，采用进口钻杆。扩孔器采用快速切削式扩孔器，需要 d350、d550、d650、d750、d850、d950 等 6 个级别，天津港临港工业区泥质粘土适用于快速切割铰刀。

　　3.3 泥浆采用美国百瑞得(BAROID)泥浆

　　每立方米水混合 45kg 膨润土(BORE-GEL)15-30min。根据地质条件，当上述浆料仍不能满足要求时，缓慢加入 1L 孔壁稳定剂(EZ-MUD)和 3.8 升表面活性剂(PENETROL)。并持续搅拌 15-30min。

　　3.4 管材选择

　　选用山东阳谷恒泰管业 DN800×30.6mmPE 管材。环刚度≥12.5kN/m2。抗拉强度标准值：不小于 50MPa，抗拉强度设计值：不小于 37.5MPa。环向弯曲刚度：不小于 8kN/m2，管道的允许拖曳应力控制在 35MPa。

　　1.1

　　轨迹设计

　　亚洲w33-w40 污水管道底线海拔 1.087m，地面平均海拔 6.3m。根据公式 H =6.3 -1.087 =5.213m，H0 =H -0.8/2 =4.813m，D =800mm，D0 =800 +30.6×2=861.2mm，每节导钻杆长度 A=4.6m，α 取 15°，n=5，计算 L=21.7m。

　　每个倾斜部分被认为是 5 个钻杆。

　　污水管道的坡度设计为坡度为 0.8‰。检查井的底部高度比管底低50cm。

　　3.6 钻机锚固

　　合理的钻机锚固是成功完成钻进的前提条件。考虑到亚洲公路的地质条件较差，该钻机安装在北京路与亚洲路的交叉口，并由人行道的坚硬肩部锚定。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

　　3.7 导向孔施工

　　导孔的结构是孔形成的关键，导孔的入射角和入射点的角度是根据设计的轨迹线确定的。仔细测量并科学地选择轴上的方位角，使钻孔接近设计轨迹。此外，在引导孔的构造期间，现场技术人员确保曲线偏移不超过指定的设计范围。还严格控制每个钻杆之间的角度变化，以确保导向孔具有高质量。在引导孔检测过程中，引导仪器的参数(钻头倾角，工作角，钻头深度)在适当的时间传送到计算机，曲线由 excel 表绘制，以控制和检查分析。

　　3.8 扩孔施工(各级预扩孔)

　　导孔完成后，技术人员应根据操作员的原始记录再次检查导孔的质量，并检查原设计轨迹。当导孔符合质量要求时，拆下导向钻头，连接反向钻头，并连接分动箱以重新扩孔。设计回拉扩孔进行 6 次，依顺序为d350mm、d550mm、d650mm、d750mm、d850mm、d950mm 扩孔器回拉扩孔，扩孔阶段的数量很大，可以更好地保证孔的质量。

　　3.9 清 孔

　　在扩孔完成后，用 d950mm 孔清洁器清洁孔两次。在清理孔时要注意泥浆的比重，以确保泥浆的质量。机械操作人员应注意仪表的变化，以判断孔内的情况。并记录，技术人员根据记录的数据，分析清除孔的影响，并决定是否可以铺设管道。

　　3.10 回拖管材

　　拖动开始后，操作需要平稳均匀，最大速度不超过 0.82m/min。在操作时，观察背压的变化并及时分析，以确保管道的成功。

　　3.11 施工精度

　　亚洲路 w33-w40 拉管完成后，进行污水泥浆检查井施工，共检查 8口井，在检查了井基沟槽的开挖情况后，对 PE 管的 PE 高度和位置进行了测量和评估。高程的最大误差为 125mm，管轴的最大误差为 250mm。

　　4 拉管施工中的注意事项

　　4.1 导向钻进需要注意的问题

　　在钻进过程中，钻头遇到小岩石或卵石，钻探轨迹可能与设计轨迹明显偏离，钻头偏差难以预测。操作员应立即停止钻孔并检查钻头位置。

　　此时，应减少钻头的重量并缓慢进给，以使钻头缓慢地穿过该区域。

　　4.2 回扩后拉管注意事项

　　(1)铰孔钻头不应在钻孔中停留太长时间。

　　(2)在慢拉管期间，过大的张力会导致钻孔中的孔或软化管周围的土壤。扩孔钻头越大，钻头下沉的可能性越大，并且在施工过程中的任何时候都应该观察和防止。

　　5 结束语

　　由于地质条件的原因，天津港临港工业区污水管道底部填埋后淤泥层形成严重淤泥，管道深埋较深，钢板桩长达 6m，开槽难度很大。也可以通过传统的顶管技术解决，但管道千斤顶需要制作工作坑。通过简单的挖掘建造顶升工作坑几乎是不可能的。但是，施工期和成本会大大增加。从施工情况看，天津港临港工业区污水处理工程管道工程一次性拉管最大长度为 203m(亚洲路 w33-w40)。应用效果良好(应特别注意管道的高程控制)，既解决了传统开挖技术的难题，又降低了施工成本。与此同时，该部分管道的建设进度也大大加快。它为类似项目的建设提供了一定的参考经验，值得推广和应用。(来源：中交一航局第四工程有限公司)

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