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        水平定向鉆工作原理及工藝

        發布時間:2020-4-9 16:53:30  中國污水處理工程網

          水平定向鉆井(也稱為 HDD 或 TT 技術)最初是從石油鉆井技術引入的,主要用于穿越河流,湖泊和建筑物等障礙物。鋪設大直徑,長距離的石油和天然氣管道。具有施工周期短,施工成本低,表面損傷小,環境污染小的特點。施工技術應用廣泛,具有很大的推廣意義。

          這是天津港臨港工業區污水管道建設中首次采用水平定向鉆進(特別是DN800mm 大口徑污水管道的建設)。在天津港區填埋后地質條件較差的情況下,污水管道建設的難度是一個難題。水平定向鉆井技術為污水管道施工問題提供了良好的解決方案。

          1 工程概況

          天津港臨港工業區污水處理工程管道項目位于天津港臨港區。亞洲路,歐洲路,觀瀾路,澳大利亞路,山西路,北京路,規劃路 3 號,規劃路 4 號鄭州路,洛陽路,蜀路等 13 條道路的 15 條污水管道。公稱直徑≤400mm的污水管采用雙壁波紋管。DN300mm、DN400mm、DN500mm、DN600mm、DN800mm、DN1000mm,總長 17.91km,采用重力式自然排污。開挖深度為2~6m,管徑越大,開挖深度越大。

          2 水平定向鉆的工作原理及工藝

          2.1 水平定向鉆進和導向鉆的施工原理

          引導鉆孔主要通過噴射輔助切割鉆頭完成。如果鉆柱同時進給和旋轉,則斜面將失去方向性并實現矯直鉆孔;如果僅旋轉鉆柱,則作用在斜坡上的反作用力使鉆頭改變方向。導頻位中有一個探頭或發射器。

          2.2 水平定向鉆的優缺點

          優點:對表面的干擾小,施工速度快,管道鋪設方向可控,施工精度高。缺點:施工現場要求較大,難以在非粘性土壤和礫石層中施工,并且通常適用于沒有大卵石的各種土壤層。

          2.3 水平定向鉆施工流程

          施工準備→測量放線→設備安裝→鉆機錨固→泥漿配備→導向孔施工→擴孔施工→管材回拖。

          3 硬盤技術在污水管道項目實施過程中

          下面重點介紹亞洲公路w33-w40 管道拉管的施工,施工過程控制說明,一次性管道長度為 203m。

          3.1 現場地質條件

          表面層是黑砂,厚度為 3~4m。局部有粉質粘土,粉質粘土或粘土,含水量 19.8~43.9,中等壓縮性,軟塑料。

          3.2 DN800 管道施工鉆機設備選型(鉆頭,鉸刀,鉆桿)

          根據現場地質情況,選用美國 WITTMANNd80×d100 鉆機,配備配套泥漿泵,采用進口鉆桿。擴孔器采用快速切削式擴孔器,需要 d350、d550、d650、d750、d850、d950 等 6 個級別,天津港臨港工業區泥質粘土適用于快速切割鉸刀。

          3.3 泥漿采用美國百瑞得(BAROID)泥漿

          每立方米水混合 45kg 膨潤土(BORE-GEL)15-30min。根據地質條件,當上述漿料仍不能滿足要求時,緩慢加入 1L 孔壁穩定劑(EZ-MUD)和 3.8 升表面活性劑(PENETROL)。并持續攪拌 15-30min。

          3.4 管材選擇

          選用山東陽谷恒泰管業 DN800×30.6mmPE 管材。環剛度≥12.5kN/m2。抗拉強度標準值:不小于 50MPa,抗拉強度設計值:不小于 37.5MPa。環向彎曲剛度:不小于 8kN/m2,管道的允許拖曳應力控制在 35MPa。

          1.1

          軌跡設計

          亞洲w33-w40 污水管道底線海拔 1.087m,地面平均海拔 6.3m。根據公式 H =6.3 -1.087 =5.213m,H0 =H -0.8/2 =4.813m,D =800mm,D0 =800 +30.6×2=861.2mm,每節導鉆桿長度 A=4.6m,α 取 15°,n=5,計算 L=21.7m。

          每個傾斜部分被認為是 5 個鉆桿。

          污水管道的坡度設計為坡度為 0.8‰。檢查井的底部高度比管底低50cm。

          3.6 鉆機錨固

          合理的鉆機錨固是成功完成鉆進的前提條件。考慮到亞洲公路的地質條件較差,該鉆機安裝在北京路與亞洲路的交叉口,并由人行道的堅硬肩部錨定。具體聯系污水寶或參見http://www.dubaiindexshow.com更多相關技術文檔。

          3.7 導向孔施工

          導孔的結構是孔形成的關鍵,導孔的入射角和入射點的角度是根據設計的軌跡線確定的。仔細測量并科學地選擇軸上的方位角,使鉆孔接近設計軌跡。此外,在引導孔的構造期間,現場技術人員確保曲線偏移不超過指定的設計范圍。還嚴格控制每個鉆桿之間的角度變化,以確保導向孔具有高質量。在引導孔檢測過程中,引導儀器的參數(鉆頭傾角,工作角,鉆頭深度)在適當的時間傳送到計算機,曲線由 excel 表繪制,以控制和檢查分析。

          3.8 擴孔施工(各級預擴孔)

          導孔完成后,技術人員應根據操作員的原始記錄再次檢查導孔的質量,并檢查原設計軌跡。當導孔符合質量要求時,拆下導向鉆頭,連接反向鉆頭,并連接分動箱以重新擴孔。設計回拉擴孔進行 6 次,依順序為d350mm、d550mm、d650mm、d750mm、d850mm、d950mm 擴孔器回拉擴孔,擴孔階段的數量很大,可以更好地保證孔的質量。

          3.9 清 孔

          在擴孔完成后,用 d950mm 孔清潔器清潔孔兩次。在清理孔時要注意泥漿的比重,以確保泥漿的質量。機械操作人員應注意儀表的變化,以判斷孔內的情況。并記錄,技術人員根據記錄的數據,分析清除孔的影響,并決定是否可以鋪設管道。

          3.10 回拖管材

          拖動開始后,操作需要平穩均勻,最大速度不超過 0.82m/min。在操作時,觀察背壓的變化并及時分析,以確保管道的成功。

          3.11 施工精度

          亞洲路 w33-w40 拉管完成后,進行污水泥漿檢查井施工,共檢查 8口井,在檢查了井基溝槽的開挖情況后,對 PE 管的 PE 高度和位置進行了測量和評估。高程的最大誤差為 125mm,管軸的最大誤差為 250mm。

          4 拉管施工中的注意事項

          4.1 導向鉆進需要注意的問題

          在鉆進過程中,鉆頭遇到小巖石或卵石,鉆探軌跡可能與設計軌跡明顯偏離,鉆頭偏差難以預測。操作員應立即停止鉆孔并檢查鉆頭位置。

          此時,應減少鉆頭的重量并緩慢進給,以使鉆頭緩慢地穿過該區域。

          4.2 回擴后拉管注意事項

          (1)鉸孔鉆頭不應在鉆孔中停留太長時間。

          (2)在慢拉管期間,過大的張力會導致鉆孔中的孔或軟化管周圍的土壤。擴孔鉆頭越大,鉆頭下沉的可能性越大,并且在施工過程中的任何時候都應該觀察和防止。

          5 結束語

          由于地質條件的原因,天津港臨港工業區污水管道底部填埋后淤泥層形成嚴重淤泥,管道深埋較深,鋼板樁長達 6m,開槽難度很大。也可以通過傳統的頂管技術解決,但管道千斤頂需要制作工作坑。通過簡單的挖掘建造頂升工作坑幾乎是不可能的。但是,施工期和成本會大大增加。從施工情況看,天津港臨港工業區污水處理工程管道工程一次性拉管最大長度為 203m(亞洲路 w33-w40)。應用效果良好(應特別注意管道的高程控制),既解決了傳統開挖技術的難題,又降低了施工成本。與此同時,該部分管道的建設進度也大大加快。它為類似項目的建設提供了一定的參考經驗,值得推廣和應用。(來源:中交一航局第四工程有限公司)

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