如何解决水平定向钻在施工中出现的问题及关键技术 在设计和施工管渠系统上的构筑物时，应注意的主要问题是什么
使用水平定向钻机进行管线穿越施工,一般分为二个阶段：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,并将产品管线（一般为PE管道,光缆套管,钢管）沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中,完成管线穿越工作.
1.1 钻导向孔:
要根据穿越的地质情况,选择合适的钻头和导向板或地下泥浆马达,开动泥浆泵对准入土点进行钻进,钻头在钻机的推力作用下由钻机驱动旋转（或使用泥浆马达带
动钻头旋转）切削地层,不断前进,每钻完一根钻杆要测量一次钻头的实际位置,以便及时调整钻头的钻进方向,保证所完成的导向孔曲线符合设计要求,如此反
复,直到钻头在预定位置出土,完成整个导向孔的钻孔作业.见示意图一：钻导向孔.
钻机被安装在入土点一侧,从入土点开始,沿着设计好的线路,钻一条从入土点到出土点的曲线,作为预扩孔和回拖管线的引导曲线.
1.2 预扩孔和回拖产品管线：
一般情况下,使用小型钻机时,直经大于200毫米时,就要进行予扩孔,使用大型钻机时,当产品管线直径大于Dn350mm时,就需进行预扩孔,预扩孔的直径和次数,视具体的钻机型号和地质情况而定.
回拖产品管线时,先将扩孔工具和管线连接好,然后,开始回拖作业,并由钻机转盘带动钻杆旋转后退,进行扩孔回拖,产品管线在回拖过程中是不旋转的,由于扩
好的孔中充满泥浆,所以产品管线在扩好的孔中是处于悬浮状态,管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑,这样即减少了回拖阻力,又保护了管线防腐层,经过钻机多次预
扩孔,最终成孔直径一般比管子直径大200mm,所以不会损伤防腐层.见示意图二：预扩孔和示意图三：回拖管线.
在钻导向孔阶段,钻出的孔往往小于回拖管线的直径,为了使钻出的孔径达到回拖管线直径的1.3～1.5倍,需要用扩孔器从出土点开始向入土点将导向孔扩大至要求的直径.
地下孔经过预扩孔,达到了回拖要求之后,将钻杆、扩孔器、回拖活节和被安装管线依次连接好,从出土点开始,一边扩孔一边将管线回拖至入土点为止.
2、 水平定向钻施工的特点：
2.1 定向钻穿越施工具有不会阻碍交通,不会破坏绿地,植被,不会影响商店,医院,学校和居民的正常生活和工作秩序,解决了传统开挖施工对居民生活的干扰,对交通,环境,周边建筑物基础的破坏和不良影响.
2.2 现代化的穿越设备的穿越精度高,易于调整敷设方向和埋深,管线弧形敷设距离长,完全可以满足设计要求埋深,并且可以使管线绕过地下的障碍物.
2.3 城市管网埋深一般达到三米以下,穿越河流时,一般埋深在河床下 9—18米,所以采用水平定向钻机穿越,对周围环境没有影响,不破坏地貌和环境,适应环保的各项要求.
2.4 采用水平定向钻机穿越施工时,没有水上、水下作业,不影响江河通航,不损坏江河两侧堤坝及河床结构,施工不受季节限制,具有施工周期短人员少、成功率高施工安全可靠等特点.
2.5 与其它施工方法比较,进出场地速度快,施工场地可以灵活调整,尤其在城市施工时可以充分显示出其优越性,并且施工占地少工程造价低, 施工速度快.
2.6 大型河流穿越时,由于管线埋在地层以下 9—18mm,地层内部的氧及其他腐蚀性物质很少,所以起到自然防腐和保温的功用,可以保证管线运行时间更长.
3、 水平定向钻机系统简介：
各种规格的水平定向钻机都是由钻机系统、动力系统、控向系统、泥浆系统、钻具及附助机具组成,它们的结构及功能介绍如下：
3.1 钻机系统：是穿越设备钻进作业及回拖作业的主体,它由钻机主机、转盘等组成,钻机主机放置在钻机架上,用以完成钻进作业和回拖作业.转盘装在钻机主机前端,连接钻杆,并通过改变转盘转向和输出转速及扭矩大小,达到不同作业状态的要求.
3.2 动力系统：由液压动力源和发电机组成动力源是为钻机系统提供高压液压油作为钻机的动力,发电机为配套的电气设备及施工现场照明提供电力.
3.3 控向系统：控向系统是通过计算机监测和控制钻头在地下的具体位置和其它参数,引导钻头正确钻进的方向性工具,由于有该系统的控制,钻头才能按设计曲线钻进,现经常采用的有手提无线式和有线式两种形式的控向系统.
3.4 泥浆系统：泥浆系统由泥浆混合搅拌罐和泥浆泵及泥浆管路组成,为钻机系统提供适合钻进工况的泥浆.
3.5 钻具及辅助机具：是钻机钻进中钻孔和扩孔时所使用的各种机具.钻具主要有适合各种地质的钻杆,钻头、泥浆马达、扩孔器,切割刀等机具.辅助机具包括卡环、旋转活接头和各种管径的拖拉头.
穿越施工现场布置图
1． 入土点是定向钻施工的主要场所,钻机就布置在该侧,所以施工占地比较大,DD330钻机的最小占地为30×30M,当然也可以根据现场的实际情况作相应调整,DD60、DD-5的占地相应要小得多.
2．出土点一侧主要作为管道焊接场地,在出土点应有一块20×20M的场地作为预扩孔、回拖时接钻杆和安装其他设备时使用；在出土点之后有一条长度与穿越长度相等的管线焊接作业带.
穿越实例
大沽沙穿越钻机场地布置
1998年9月到10月之间,在天津塘沽大沽沙海河,我公司仅用45天时间完成了两条Φ219×8,一条Φ426×9,长度为960米的管道穿越.
大沽沙穿越焊接场地（只显示了两条管道）
水平定向钻穿越施工工艺流程图
使用水平定向钻技术穿越河流和其它障碍物的施工方法在世界范围内得到了广泛的运用.水平定向钻穿越承包商协会认为：在工程项目招投标过程中,水平定向钻承
包商应设法获取尽可能多的相关信息以提出完整并具竞争力的报价,承包商在开工前应该获得以下信息,以保证日后的工作可以顺利进行,并在此条件下完成工程项
目的施工,同时足够的施工前的各类信息还可以保证施工过程更安全,减少对周围环境的破坏,使工程进行的更顺利.
一、概 述
A、发展与使用
水平定向钻技术最早出现在70年代,是传统的公路打孔和油田定向钻井技术的结合,这已成为目前广受欢迎的施工方法,可用于输送石油、天然气、石化产品、
水、污水等物质和电力、光缆各类管道的施工.不仅应用于河流和水道的穿越,同时还广泛应用于高速公路、铁路、机场、海岸、岛屿以及密布建筑物、管道密集区
等.
B、技术限制
定向钻施工技术首先应用于美国海岸地区的冲积层穿越,现在已经能够开始在粗沙、卵石、冰碛和岩石地区等复杂地质条件下进行穿越施工.最长的穿越施工已达6000英尺、管道直径为18英寸.
C、优势
事实证明：水平定向钻穿越是对环境影响最小的施工方法.这项技术同时还可以为管道提供最的保护层,并相应减少了维护费用,同时不会影响河流运输并缩短施工期,证明是目前效率最高,成本最低的穿越施工方法.
D、施工过程和技术
1、导向孔：导向孔是在水平方向按预定角度并沿预定截面钻进的孔,包括一段直斜线和一段大半径弧线.在钻导向孔的同时,承包商也许会选择并使用更大口径的
钻杆（即冲洗管）来屏蔽导向钻杆.冲洗管可以起到类似导管的作用,还可以方便导向钻杆的抽回和更换钻头等工作.导向孔的方向控制由位于钻头后端的钻杆内的
控制器（称为弯外壳）完成.钻进过程中钻杆是不做旋转的,需要变换方向时若将弯外壳向右定位,钻进路线即向右沿平滑曲线前进.钻孔曲线由放置在钻头后端钻
杆内的电子测向仪进行测量并将测量结果传导到地面的接收仪,这些数据经过处理和计算后,以数字的形式显示在显示屏上,该电子装置主要用来监测钻杆与地球磁
场的关系和倾角（钻头在地下的三维坐标）,将测量到的数据与设计的数据进行对比,以便确定钻头的实际位置与设计位置的偏差,并将偏差值控制在允许的范围之
内,如此循环直到钻头按照预定的导向孔曲线在预定位置出土.
2、预扩孔：
导向孔完成后,要将该钻孔进行扩大到合适的直径以方便安装成品管道,此过程称为预扩孔,（依最终成孔尺寸决定扩孔次数）.例如,如需安装36英寸管线,钻
孔必须扩大到48英寸或更大.通常,在钻机对岸将扩孔器连接到钻杆上,然后由钻机旋转回拖入导向孔,将导向孔扩大,同时要将大量的泥浆泵入钻孔,以保证钻
孔的完整性和不塌方,并将切削下的岩屑带回到地面.
3、回拖管道：预扩孔完成以后,成品管道即可拖入钻孔.管道预制应在钻机对面的一侧完成.扩孔器一端接上钻杆另一端通过旋转接头接到成品管道上.旋转接头
可以避免成品管道跟着扩孔器旋转,以保证将其顺利拖入钻孔.回拖由钻机完成,这一过程同样需要大量泥浆配合,回拖过程要连续进行直到扩孔器和成品管道自钻
机一侧破土而出.
二、现场布局和设计
A、道 路
施工现场两侧都需要重型设备,为缩减成本,通往两侧施工现场的道路应尽可能利用现有道路以减少新修道路距离,或利用管道线路的施工便道,所有相关道路使用权的协议都应由业主提供,在投标阶段再来讨论这些问题为时已晚.
B、工作场地
1、钻机一侧——钻机施工场地至少需要30M（100FT）宽,长45M（150FT）的面积.该面积从入土点算起,入土点应位于规定的区域内至少
3M（10FT）处,同时由于许多钻机配套的设备或配件没有规定的存放地点,所以钻机一侧施工现场可由许多不规则的小块组成,以便节省占地面积,现场尽量
要平整,坚硬,清洁,以便有利于进行施工.由于穿越施工时需要大量的淡水供搅拌泥浆用,所以施工现场要尽量靠近水源或便于连接自来水管道的地方.
2、管道一侧----为便于预制成品管道,管道一侧要有足够长度的施工现场,这也是要重点考虑的事情.现场宽度应满足管道施工的需要（一般为
12----18米）.同样在出土点一侧也需要30米（100FT）宽乘以45米（150FT）长的施工现场.总长度以能够摆放下所预制的管道为准,（场
地的总长度一般为穿越管道长度再加上30米,）在回拖前,要将管道预制完成,包括焊接,通球,试压防腐等工序,在回拖过程中,不能再进行管道的连接工作,
因为回拖过程是要连续进行的,若此时进行管道连接将可能造成地下孔洞的塌方,极可能造成整个工程施工的失败.
C、施工现场勘察
一旦施工地点确定,应对相应区域进行勘测并绘制详细准确的地质地貌图纸.最终施工的精度取决于这一勘测结果的精度.
D、施工设计参数
1、覆盖层厚度----考虑的因素包括所穿越河流的流量特征,季节性洪水冲刷深度,未来河道的加宽和加深,现有管道和电缆的位置等因素.一旦确定了施工地
点并完成地质调查,穿越层的厚度也就确定了,一般来说,覆盖层应至少是6米（20FT）厚.以上仅是针对河流穿越而言的,对于其它障碍物的穿越会有另外的
要求.
2、钻进角和曲率半径----在大多数穿越施工中,入土角通常选择在8--12度之间,多数施工应首先钻一段斜直线,然后再钻一段大半径曲线.此曲线的曲
率半径由成品管线的弯曲特性决定,随直径增大而增大,钢管道曲率半径的拇指法则是100FT/IN（一般取管道直径的1000—1200倍）.斜直线将导
向孔曲线按照预定的走向引导到设计的深度,然后是一段在此深度上的长长的水平直线,然后到达向上的弯曲点再到出土点.出土角应控制在5-12度之间,以便
于成品管道的回拖.
E、钻孔施工
所有的测向控向工具都包括地下测量电子设备和地面接收设备,可以测得钻头所在位置的磁方位角（用于左/右控制）和倾斜角（上/下控制）以及钻头的钻进方向.
1、精度：穿越施工精度很大程度上取决于磁场的变化.例如,大型钢结构（桥梁,桩基,其它管道）和电力线路会影响磁场读数.而穿越出土点的导向孔目标偏差值应控制在左右3米（10FT）,长度——3米～10米（-10～30FT）的范围内.
2、完工图纸：一般来说,导向孔的测量和控制应在钻导向孔时每钻进一根钻杆或隔9米（30FT）测量计算一次.以上测量计算完成的导向孔施工图纸承包商应向业主提供.也有采用替代方法如陀螺仪,穿地雷达和智能清管球用来做定位工作.
三、地质调查
A、探孔数量
探孔数量取决于计划穿越地点的地层情况及穿越长度.如果穿越长度为300米（1000FT）,在两侧的穿越工地各钻一个钻孔就足够了,如果钻孔结果表明该
地区地质状况比较单一,就不必进行进一步的钻探取样.如果勘探报告表明该地区地质条件比较复杂,或者发现有岩石或有粗沙层存在,这时就需要做进一步的详细
的地质调查.长距离大口径穿越施工时,如出现粗砂,卵石,风化岩或硬岩应每隔180米----240米（600--800FT）取样一次,若有明显迹象表
明地质结构异常复杂,这时就需要打更多的地质探孔进行更多的采样工作.所有采样探孔都应沿穿越断面方向,采样深度以计划的穿越深度为准.如有可能,取样探
孔最好选在穿越中线一侧约8米（25FT）处.勘探任务完成后,探孔必须封好以防止在施工过程中的泥浆泄漏.
B、探孔深度
所有的探孔深度都应至少达到穿越点以下12米（40FT）或预定的穿越深度以下6米（20FT）,两者之中取其大者.有时将穿越深度定的深一些或实际穿越
曲线比设计的位置深一些,无论对承包商还是对业主来说都是很有益的,关键是穿越位置要选在地层结构一致的利于成孔的地层中进行,这样才利于穿越的成功.
C、土壤的标准分类
一名合格的地质技师或地质学者,应能依据统一土壤分类系统或ASTM设计书D-2487和D2488对材料进行分类.能够拥有一份由现场技师或钻探公司提
供的现场钻探记录,对以后的施工将是非常有益的,此记录会包括对材料的目测分类以及由钻探公司根据取样结果对地层结构所做的解释和评价.
D、标准穿刺测试
SPT为了更好地确定颗粒材料的密度,地质工程师通常会依据ASTM规范D1586做标准穿刺测试SPT.这是一种现场测试方法,利用标准重量的重锤将勺
形取样器打入土层中的一定深度,记录下进入到12寸深时的击打次数.所获数据即为标准穿刺阻力值并可用于估算试验地点非聚合土壤的相对密度.也有些钻探公
司会选择在结合性土壤或岩石地区进行小范围的这项试验,以此来确认密实土壤的一致性及岩石的硬度.
E、取芯取样法
多数地质勘探公司更喜欢使用取芯取样器来获取地下岩心的样本,这些测试一般根据ASTM规范D-1587进行.除取样器为液压驱动的有锋利切割刃的薄壁无
逢钢筒外,此类测试类似上述标准穿刺测试.需要的液压数值可在现场记录中找到,这种方法可取到相对完整的样本以便对其进行更详细的试验室分析.样本可在现
场利用手持式穿刺仪分析,对于定向穿越来说,通常使用上述切割式勺状取样器即可满足施工需要.
F、颗粒度分析
将样品进行颗粒度筛网分析,是对于用切割式勺状取样器在施工现场取得的颗粒状物质所进行的一种机械试验,这些样品被送到试验室,在通过一系列的筛网后,根据其颗粒的大小和重量得出不同粒径的百分比,这是最重要的试验之一.
G、岩石情况
如果在土壤勘测中发现岩层的存在,必须确定岩层类型,相对硬度和非限定性压缩强度,要由专业勘探公司利用金刚石钻头取芯桶进行取样,典型的岩心样本直径为
50毫米（2英寸）.岩石类型由地质专家根据岩心与总取心长度关系对岩石进行质量分类,岩石硬度依据岩石与以知硬度的十种材料相比较得知,压缩强度通过精
确测量岩心然后进行压缩实验取得.这些数据属于岩石的物理参数,以便于确定采用什么类型的穿越设备和钻头,并且穿越进尺也可以估计到.
穿越公司网上可以搜.我现在在做一个大项目,有很多穿越,不知道你具体是做什么的,有兴趣的话,大家互相讨论学习.
自70年代初，在美国发展起来的受控水平定向钻(HDD)，已在世界范围内成为一种障碍物下铺设管线的高效、可靠的方法。该技术获得了不容置疑的技术与经济成功，且具有十分积极的环保优势。随着我国经济的发展，通讯、电能传输、石油工业、天然气的开采及水利事业的突飞猛进，同时随着城市高层建筑及铁路、公路、核电基础和水利工程设施的不断兴建，地下工程建设和应用日益广泛，非开挖施工技术在穿越公路、铁路、建筑物、河流以及在闹市区、古迹保护区、农作物和植被保护区等条件下，进行供水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等管线的铺设、更新和修复等方面的作用日益明显。随着非开挖技术在煤气管线施工中应用越来越广，出现的问题越来越多，对出现的问题从以下几方面采用关键技术将其解决。
2 钻机锚固
钻机在施工中如锚固不好，钻进拖管过程中发生事故的情况非常多。在钻机锚固前，对锚固区域用仪器进行地下管线检测，防止将锚杆打在地下管线上。合理钻机锚固是顺利完成钻进及回拖管的前提，钻机锚固能力反映了钻机在钻进和回拖施工时利用本身功率的能力。一台钻机推力再大，钻机在定向中发生了移动，也会导致钻机无法按预定的计划完成钻进工作。在回拖管时，如锚固不好，钻机移动，需进一步锚固，从而导致了管道有可能拖不动，进一步加大钻机拖力，会出现钻机的全部功率作用在钻机机身上，容易发生设备破坏和人员伤亡。
3 信号接收
信号在钻进过程中，由于地磁信号强(建筑物、高架桥屏蔽作用)，使定向信号无法接收。依靠在信号消失之前的钻进斜率与点数在钻杆上作标记进行盲钻，在盲钻过程中，由钻杆上的标记及计算钻杆的斜率来完成造斜及整个钻进，直至信号出现(例如泰安阿吉斯在施工过程盲钻150m，直至收到信号，从而完成整个工程施工)。
4 钻具选择
钻头是定向的重要工具之一，对于不同的土层，采用不同的钻头，这样才能防止卡钻的出现。
(1)淤泥质粘土：必需采用较大的钻头，要想向前推进0．9m就实现钻孔变向，狗腿度为10的钻头或大钻头。
(2)干燥的软粘土：采用中等尺寸钻头效果最佳。
(3)硬土层：较小的钻头效果最佳，要保证钻头至少比探头外筒的尺寸大12．5mm。
(4)钙质层：最小钻头效果最佳，采用特殊的切削破碎技术来实现钻孔方向改变。
(5)糖粒砂：中等尺寸狗腿度钻头效果最佳，镶焊硬质合金钻头耐磨性最好，钻机的锚固和钻进液是成败的关键。
(6)砂质淤泥：中等到大尺寸钻头效果较好。有时需要高扭矩来驱动钻头。
(7)致密砂层：小尺寸锥形钻头效果最好，但钻头的尺寸必须大于探头外筒的尺寸，这种土质中，向前推进较难，可较快实现控向，钻机锚固是钻孔成功的关键。
(8)砾石层：镶焊小尺寸硬质合金的钻头效果最佳，对于大颗粒卵石层，钻进难度大，不过若卵石层间有足够的胶结性土，钻进还是可行的。在砾石层中，回扩难度最大。
(9)固结的岩层：使用孔内动力钻具钻进效果最佳。采用标准钻头钻到硬质岩时，钻机可在无明显方向改变的条件下完成施工。
5 设计轨迹与穿越地层的合理选择
水平定向钻可承担各类材质管线的穿越任务，钻机性能的很好发挥，依赖于理想的地质条件和合理的轨迹设计，如果地质条件理想，穿越曲线位于粘土、亚粘土或淤泥等造浆能力好的地层，就可以适当加长穿越长度，而实际拖拉力不会增加太多，如果穿越曲线所在地层不理想时(流沙、钙质层、砾石层)，就会降低穿越成功的可能性，甚至导向孔无法完成。
5．1地质要求
对穿越工程，必须先勘察穿越处的地质情况，不同地层(淤泥、粘土、亚粘土、粉土层、砂土、流沙穿越)，需选用不同的钻具及其结构。
穿越段地质必须详勘，一般按要求在穿越中心线两边各25m，沿中心线方向间距打勘察孔，复杂的地段勘察孔必须加密。穿越段地质勘探应提供以下参数，取样深度、含水量、颗粒度、液性指数、塑性指数、液限、塑限、标贯击数、承载力等、并提供水质报告，提供穿越地段地形图和地质钻探剖面图供设计及施工单位参考。
5．2轨迹设计
根据铺管设计标高、地层及地形情况，根据钻杆曲率半径、工作场地、地下管线分布情况，甲方图纸来设计钢管埋深，钢管的弯曲曲率半径，确定定向钻进过程中钻头的顶角、方位角、工具面向角、计算出测定空间坐标，设计出定向钻进的轨迹图及对特殊地层、地段制订特殊施工方案，并且要把常用和应急材料准备一定的库存量，以防特殊情况的发生，保证施工各阶段的顺利进行。
6 导向孔工艺及卡钻出现的解决方法
6．1导向钻孔
采用射流辅助钻进方式。导向孔钻进是通过定向钻的高压泥浆射流冲蚀破碎旋转切削成孔的，以15(斜面钻头来控制钻头方向。钻头内的发射器，发射钻头的位置、顶角、深度、钻头的温度、面向角、发射器内电池的状态等参数，这些参数由地面手提定位示踪仪接收，供操作人员能及时准确确定钻头的具体位置、深度，并随时通过钻机调整钻进参数，以控制钻头按设计轨迹钻进。
6．2斜面纠偏
地面示踪仪测量精度一般为3％～5％，测量深度为21m，当发现定向钻进偏离设计轨迹时，通过调整钻头斜面的方向，进行造斜纠偏。纠偏不能太急，应按照钢管的曲率半径在几根钻杆内完成纠偏，不能在一根钻杆内就完成所有纠偏工作，防止拖管过程中，出现拖不动的问题。
6．3卡钻的出现及解决方法
在(砾石、糖粒砂、钙质层)钻进中，会出现卡钻的现象。应及时调整泥浆配比，使用最大泥浆泵排量，与挖掘机配合，将钻杆撤出卡钻区。总结卡钻出现的原因，调整泥浆配比，使用进口澎润土，增加泥浆切力与粘度，使用扭矩大、推力大的钻机及相匹配的钻头，完成导向孔的钻进。
7 扩孔器及扩孔工艺
当先导孔钻至出钻区需用一个扩孔器来扩大钻孔，以便安装成品管线，一般将钻孔扩大至成品管尺寸的1．2～1．5倍，扩孔器的拉力或推力一般要求为每毫米孔径175．1N，根据成品管和钻机的规格可采用多级扩孔。对于不同的地层，采用不同的扩孔器，这是保证回扩成孔的关键。
(1)快速切削型扩孔器：这种类型的扩孔器，对粘性大及砂土层较有效，但这种扩孔器无法破碎坚硬的岩石。
(2)拼合型钻头通孔器：它由剖开的牙轮锥形体制造，并将其焊接到金属板和短的间接构件上。拼合型钻头通孔器是一种通用的，经济的扩孔工具。易定做，有多种切削具类型和规格，制造时必须特别焊接、热处理以及其他的保护措施，以免损坏后牙轮失落于孔内。
(3)锥形牙轮扩孔器：这种扩孔器现在广泛应用，应用于除岩石以外，硬度在40MPa以内的各种地层。
(4)YO—YO型扩孔器：这种扩孔器非常适应于非开挖施工，它在岩石崩落的地层中可以向前或向后钻进。这种平衡式的牙轮是稳定的，而且能够自动跟踪先导孔。大型牙轮和密封式轴承的应用延长了其在孔内的寿命。
扩孔工艺：是将导向孔孔径扩大至所铺设的管径以上，减少铺管时的阻力。
8 钻井液性能与钻孔、回拖的关系
定向钻穿越施工，由于钻孔处于地表(一般位于地表层以下3m～20m)，地质松软，所以不易形成孔洞，钻孔易塌方，这就要求所用泥浆的护壁性要好，泥饼质量高，控制失水性要好，以保证钻机性能的很好发挥。由于地层结构不同所需泥浆性能也不相同。
泥浆作为钻进冲洗液，使用优质的膨润土和添加剂，严格按照比例经搅拌系统搅拌成泥浆注入洞内，具有润滑钻具、稳定孔壁、降低回转扭矩和回拉力，降低拖管时钢管和洞壁的摩擦系数、冷却钻头和发射器、携带土屑、减少腐蚀、固孔护管等作用。
长距离穿越，泥浆的作用尤其重要，孔内缺少泥浆往往是钻孔失败的重要原因。保持整个过程中有反浆，对工程顺利进行至关重要，为改善泥浆性能，需加入适量地添加剂来配制成不同性能的泥浆。纯碱，可增粘，增静切力，调节pH值，投入纯碱量一般为钠土量的2％。为成孔良好，增加孔内润滑，可加入适量的Drispac。为提高泥浆携带土屑的能力，将孔内的土屑带出，可在钻孔过程中的某一段加入一定量的Flowzen，能够达到很好的使用效果。
为了保证穿越工程的顺利进行，切实保证泥浆的性能才能保证穿越管线的成功。
(1)认真研究地质构造图，制定完善的的泥浆配比方案，并认真实施，对特殊地段应提前采取特殊措施，及时加入添加剂，调节好泥浆性能，尽量保证孔内状况良好，形成良好的孔壁。
(2)在易塌方的地段，一方面改进泥浆的性能，另一方面，改变钻孔和回拖工艺等，尽量缩短停钻时间，加快钻进速度，保证钻孔不塌方。
(3)加强泥浆循环。停止钻进时，仍要注入适量泥浆，保证孔内始终存在正压，使泥浆把孔内切削物尽量多的携带出来，防止沉积于孔内。
9 在拖管过程中出现管拖不动的情况
拖管途中出现管道拖不动，应及时将钻机移到管道入地端，与挖掘机配合，使拖力达到原来拖力的两倍，将管道拖出地面。总结拖不动的原因，审查各个工程环节及相关保障措施，并加以改善，如采用更大的回扩头、使用进口粘土和添加剂，更大动力的钻机，完成穿越。
水平定向钻施工的特点有哪些~
水平定向钻施工法是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一种施工机 械，它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土、 卵石等地况，我国大部分非硬岩地区都可施工。
工作环境温度为-15℃~+45℃。水平定向钻进技术是 将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工新技术，它具有施工速度 快、施工精度高、成本低等优点，广泛应用于供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线铺设施工 工程中。水平定向钻进设备，在十几年间也获得了飞速发展，成为发达国家中新兴的产业。
目前其发 展趋势正朝着大型化和微型化、适应硬岩作业、自备式锚固系统、钻杆自动堆放与提取、钻杆连接自 动润滑、防触电系统等自动化作业功能、超深度导向监控、应用范围广等特征发展。该种设备一般适 用于管径φ300~φ1200mm的钢管、PE管，最大铺管长度可达1500m，适应于软土到硬岩多种土壤条 件，应用前景广阔。
市政排水管渠施工中管线交叉问题的处理
O 前言
在城市排水管渠的新建及改建过程中，往往不可避免地会碰到排水管渠与先行建成的各类专业管线(道)相互交叉，并在高程上发生冲突的情况。按照现行的设计、施工规范与技术水平，目前我国的排水管渠基本是按重力流设计，完全依靠上下游的水头差来排除雨、污水，同时实现沟道自清。当排水管渠的设计高程与埋深一经确定后，如果在实际施工中遇到与其它专业管线交叉发生高程冲突，受工程投资与起止点标高所限，试图通过调整排水管渠的设计埋深来消除高程冲突的可能性十分有限。因此，如何合理、规范、可行地处理此类问题，确保排水管渠的水力条件，保护地下管线不受损坏，是排水管渠工程施工中必须面对的一个较为棘手的问题。笔者通过多年的排水施工实践，特别是近几年开展整治城区“水浸街”工程和城区道路综合改造工程以来，结合相关设计、施工规范，归纳梳理了排水管渠施工中与其它管道(线)交叉时存在的问题及可行的处理措施，谨供工程技术同行参考。
1 早期城市建设中管线交叉存在的问题以及原因剖析
在我区2000～2002年实施整治城区“水浸街”工程期间，为探寻城区一直存在的“水浸街”问题的成因，通过对花都新华旧城区排水管网的全面清疏，我们对城区排水管网当时的现状进行了一次较为详细的调查。调查发现，旧城区的排水管渠与其它各类管线交叉点共有146处，其中有高程冲突且未经处理直接穿越排水管渠的有1 10处，占75％。以城区主干排水渠秀全路方渠为例，该渠长820 m，就有33处被供水、电信、供电电缆等直接横穿。最严重的是在秀全路与花城路的路口，排水方渠内由上至下分别排列了电信、供电、联通、有线电视四类管线，而且该四类管线本身也是相互交错，挤占了80％的过水断面。在对该处的管线迁移时，耗费了大量的人力、物力和时间，改造的难度相当大。
排水管渠与其它管线经常产生交叉冲突，有其历史与现实的原因，主要是由于两者建设的不同步，并且缺乏统一的规划和有力的监督管理所造成。在旧城区，市政排水管渠与城市道路基本上是同时建设。市政排水管渠建设在前，而当时的地下管线较少，城区除供水管以外，其它如供电、电信、有线电视等线路或为架空，或当时暂未开始全面建设。随着社会经济的不断发展，通信、有线电视、燃气等公用事业管道的建设需求也迅速增涨，供电、电信线路也按要求人地埋设。由于管线的规划相对滞后，且在施工过程中各管线单位各自为政，带有较大的随意性，当管线在埋设过程中受排水管渠阻碍时，不是按规范要求避让或采取适当的措施，未经许可就直接凿穿排水管渠通过。在新城区，受建设资金不足的制约，城市道路建设往往不能一步到位，一般是先考虑满足机动车通行的需要，暂时建好主车道路面，人行道、排水管渠等则要根据道路周边土地开发的实际情况再逐步配套。另一方面，水、电、气、通信、电视等专业部门出于未来的市场需要，在建设资金相对比较充裕的优势下，有条件在道路主车道两侧先行埋设管线。个别管线单位为了节约成本和施工方便，随意调整其在道路横断面上的平面位置与竖向高程，不是严格地按照规划布线埋设，因此在新城区经常可以发现，仅需占地1 m宽的管线却呈“之”字形走向，将有限的5 m人行道范围几乎全部占用，造成很大的地下空间浪费，并且给后续实施的排水管渠建设带来极大的不便。
2 管线随意交叉的不利影响
管线直接穿越排水管渠是规范所不允许的，同时由于该现象的存在，对城市排水管网功能的正常发挥和管线本身的不利影响是十分明显的。
(1)管线直接穿排水渠，破坏了排水管渠的整体性与密闭性，影响管渠的使用寿命，造成污水、雨水泄漏，污染地下水，影响路基的稳定性。
(2)由于大管径供水管，多层多孔的弱、强电管束侵占了排水净空，使排水管渠的过水能力大为降低。位于管渠底部的管线造成上游雍水，加大了水头损失，使水流速度缓慢，增加了管渠淤积堵塞的几率；与污水平时充满度相平和位于管渠上部的管线，在平时或下雨满流时拦挂了大量塑料袋、树枝、废纸等飘浮垃圾与油污，使有限的过水断面进一步缩窄。从整治“水浸街”工程时清疏管网所掌握的资料来看，凡发生“水浸”的地段，其下游排水管渠均不同程度存在管线直接穿越的情况。
(3)不利于排水管渠的日常疏浚养护。受管线阻隔，高压清洗车的喷头无法在管渠内顺利前进，上游冲洗下来的杂物、淤泥亦被管线拦截而无法全部流人检查井清捞。传统的竹片、摇车通沟方法也无法得到实际应用。另一方面，由于管渠淤塞的可能性增加，必须加大清疏的力度才能保证管渠的基本过水能力，增加了养护成本。
(4)大多数管线在穿越排水管渠时未采取相应的保护措施，存在较大的安全隐患，一旦受损，将会给公共安全和人民生活工作带来十分不利的影响。
3 排水管渠与其它管线交叉冲突时的处理措施
在对管道交叉进行必要的处理时，要充分考虑相互交叉管道的用途、管材、管道结构，覆土及最小净距要求，工作面大小，回填土情况以及水文地质等情况，同时要考虑工期进度与施工成本控制的要求，施工质量方面既要保证下面的管道安全，且便于检修，上面的管道不能下沉破坏，在排水管渠与其它管道交叉并发生高程冲突时，要尽量保证或改善排水管渠的水力条件。处理的基本原则是：
(1)首先应遵循设计，按设计图纸及有关规范进行施工；
(2)管道交叉处理要尽量满足其最小净距；
(3)有压管道让无压管；
(4)支管避让干线管；
(5)小口径管避让大口径管；
(6)可弯曲管道让不可弯曲管道；
(7)临时管道让永久管道
(8)尽可能减少开挖工作面和填挖土方量，降低造价，保证工期。
(9)无论采用何种处理措施，均应联系有关管道(线)主管部门，取得同意和协助。
以下是排水管渠施工常见的几种交叉情况及其处理参考办法。
3．1新建排水圆管与其它管道【线)交叉，高程未发生冲突
(1)新建排水圆管在下，其它管线在上。
通常采用槽底砌砖墩的方法对上面管线进行保护。在开挖露出上面管线后，设置跨越管槽的吊架，将管线用铁丝吊挂牢固后再继续开挖并施工下面的排水圆管。在下管时要特别注意安全，防止管节碰撞及压断管线。验槽合格后，在槽底原状土上浇筑10 em厚ClO混凝土基础，基础每边尺寸较砖墩大125 mm，砖的强度《MU7．5，水泥砂浆标号《M7．5，砖墩间距≯2?3 m，且不能少于两个，在圆管两侧对称砌筑。砖墩宽度应大于圆管外径(或管束总宽)30 em以上。当砖墩高度在2 m以内时，采用一砖墙(240 mm)，高度>3 m时，采用一砖半墙(365 mm)。砖墩达足够强度后，回填沟槽，拆除吊架，建议采用石屑按30 em分层冲水振实回填。当上面管线较多，且管径较大(如大管径的供水管、排水管)，采用开槽施工填挖土方过大，且对已建管道保护有困难时，宜采用顶管法施工排水圆管。
(2)新建排水圆管在上，其它管线在下时(这种情况较为少见，但实际施工中仍有碰到)。若上下管道间距满足规范的最小净距要求，且交叉处的槽底地基承载力达到设计要求，可直接进行上面排水管基和管道的施工，否则应选择以下方法之一以加固上面管道的基础，保护下面管道(线)不受破坏。一是换填法，将上下管道(线)之间原状土全部挖除，换填中砂振实后再施工上面管道基础；二是在上层排水管道的管基下面增设钢筋混凝土保护垫层。
需要特别说明的是，根据规范要求，供水管、燃气管、原则上不宜在排水管下面交叉，因此，在条件许可时，应尽可能对供水、燃气管进行迁移，在排水管道上方经过(参见上一条处理方法)，当从上方经过时其覆土厚度不能满足规范要求时，应对供水、燃气管采用取加套管和路面加钢筋网保护等措施；当受客观条件所限确不能迁移的，应对上面的排水管予以加固，加固长度不小于供水管外径加4 m，同时排水管接口与交叉点不应重叠。
3．2新建排水圆管与其它管道(线)交叉，高程发生冲突
在新建排水圆管与其它管道(线)交叉并有高程冲突时，首先应按照规范要求，在投资、工期、管顶覆土厚度、工作面大小(市政工程施工必须要考虑对城市交通的影响，开挖面往往有限)允许的情况下，尽可能对其它管道(线)进行迁移，在排水管的上(下)方经过，消除高程冲突。迁移存在困难的，参考处理以下几种方法：
(1)检查井法：即将排水圆管在有其它管线穿越的位置断开，以检查井相连，井内砌导流槽或沉泥槽以保证其水力条件，同时防止淤积，便于管道清疏养护，其它管线则加套管保护后按原高程从井内穿过。检查井应视管线的宽度、收口高度的不同砌成圆形或矩形。
(2)双孔或多孔替代法：采用两孔或多孔较小管径的圆管替代原设计圆管，可维持原设计高程不变，通过降低管顶标高，保证管线从上面通过。使用多孔管替代时，孔数不宜大于四孔，管径不应<300 mm。
(3)暗方渠替代法：通过水力计算，将原设计圆管改为过水能力相当的暗方渠，通过压低暗方渠顶板和加宽横截面来解决高程冲突。
(4)管材替代法：原设计为钢筋混凝土圆管的，采用较小一级的HDPE管或其它新型管材替代。替代口径为：D600一D800，D800一D1000，D1000 一D1200，D1200 一D1500，D1500 一D1800。由于HDPE管具有管壁薄，水力条件好(粗糙系数n=0．01，钢筋混凝土为n=0．014)，可弯曲性良好等优点，该法与双孔或多孔管替代法相结合可有效解决高程冲突的问题。
(5)倒虹管法：倒虹管法能够有效地解决排水管与其它管线的高程冲突，但该法的突出问题是极易淤塞，养护不便，特别是合流制管道，因旱季时污水流量小，流速慢，管道易淤塞，雨季则很可能因管径偏小而造成上游排水不畅，因此在倒虹管的设计与施工时应注意：a．进水井底部做沉泥槽；b．倒虹管内的流速一般采用1．2?1．5 m／s，不
宜<0．9 m／s；c．应加强定时冲洗，冲洗流速《1．2rn／s；d．管径《300 mm，应采用双管，通过在进水井设置溢流堰，一条常用，一条备用．e．合流制管道应在进出水井之间，在障碍物的上方再增设一条溢流管，以满足大雨时的排水要求。
以上五种处理办法，在实际施工中的具体应用有：
(1)当其它管线在管内的净高不超过排水管内径D的1／5时(如图1)，经验证明，无论其在排水管的上、中或下部穿过，对排水的影响不是很大，可直接采用检查井法处理，但检查井内底应设置光滑的导流槽。如果在某一段纵向距离上有多条管线穿越，且不同组管线之间排列较密，可将该段排水管改为两侧砌二砖墙(490厚)，砖墙上做钢筋混凝土盖板并设检查井孔，该处理方法可视为加长了的矩形检查井。当不同组管线较为分散时，若在每一组都设一个检查井则显得路面的井口过密，这种情况可在位于中间一组管线位置设检查井，其余以连接暗井处理(路面不留井口)。
(2)当管线从排水管道的中、上部穿越，且高度h>1／5D，如图2，宜采用暗方渠法，双、多孔管法结合管材替代法予以处理。
(3)当管线从排水管道的中、下部穿越，且高度1／3D≥ h>1／5 D时，如图3，可采用检查井法处理。但是要注意：一是将检查井加宽，二是检查井底应做h+0．5 m的沉泥槽。该处理方法有一定的水力损失，但因扩大了过水断面，能基本满足过，水要求，并能有效防止该处的淤塞。
(4)当管线从排水管道中、下部穿越，且高度h>1／3 D时，如图4，应采用倒虹管法处理。
3．3 新建排水渠箱与其上方管线交叉且高程未发生冲突时如果渠箱顶板及管线底部之间深度≥70 mm，可在渠箱侧墙上砌筑砖墩支撑管线；如果顶板与管线底部的深度<70 mm，可直在顶板与管道之间用El0混凝土填实，支承角《900，并且其荷载不超过顶板的允许承载力。
3．4新建排水渠箱与已有管线有高程冲突，且管线迁移较困难若高程冲突较小，可适当压低渠箱顶板，或通过结构计算，减薄顶板，使管线能从顶板上面通过。若高程冲突较大，管线不得不从渠箱内穿越时，应将该段渠箱加宽(加宽段不宜超过10 m)，同时在穿越处渠箱底设沉泥槽和检查井口，便于维护管理。
3．5新建管线与已建排水渠箱交叉新建管线在埋设时经常会碰到一种情况：已建渠箱的盖板同时也是路面，从渠箱上面经过已没有任何可能。此时一是可采用顶管法、水平定向钻进法等从渠箱底经过；二是将原多排管线改为单排管线，以尽可能小的横截面从渠箱盖板底部加套管后通过。
4 结语
以上几种处理措施，可根据施工现场的客观条件灵活加以组合使用，在条件许可的情况下，应按照管线交叉处理的原则优先考虑管线的迁移。实践证明，在最不利的情况下，对交叉点采取适当的处理措施，能够有效地改善管内的水力条件，保证排水管渠的过水能力。在我区整治“水浸街”工程中，对以往存在的管线高程冲突点进行处理，是
成功解决城区“水浸街”问题的一项主要措施。为了在今后的建设中尽可能地避免管线高程冲突的情况，我个人认为：
(1)从前期设计人手，充分调查勘测排水管渠施工现场的现状和走访有关管线单位，详尽掌握各类管线的分布、走向和埋深情况，通过技术经济比较，合理确定排水管渠的高程与埋深，最大限度减少施工中的高程冲突点。
(2)切实加强城市综合管线的规划工作，合理规划与分配地下空间，并严格按规划实施。在城市道路交叉口等管线集中的地方，建议规划地下综合管沟共同管廊。
(3)从体制人手，尽快改变各类管线建设条块分割，各自为政的现状。可以尝试建立统一的管线建设投资主体，实行地下管线的统一规划，统一设计，统一施工，统一建设和统一维护管理。
(4)由于旧城区已经存在成熟的合流制管网，如果按分流制再新建独立的污水管道，必然会与现有合流管道发生较大的交叉碰撞，因此，在旧城区进行污水管网的规划与建设时，宜采用截流制。
(5)提前介人，做好施工前的协调工作。开工前通过周详的现场调查，掌握充分的管线资料，及时协调有关管线部门提前对所涉及的管线进行迁移，争取时间，减少排水管施工全面展开后因处理管线交叉对工期和质量带来的不利影响。
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