阅读说明：本技术 埋地管道牵引穿越施工方法 (Construction method for pulling and passing buried pipeline ) 是由 李学庆 孔庆宝 李海龙 杨孟伟 张广 孙守钱 于 2019-09-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了埋地管道牵引穿越施工方法,属于管道施工领域。埋地管道牵引穿越施工方法,主要包括以下步骤：S1、根据设计图纸和实际勘察确定入土点和出土点；S2、根据设计图纸的钻孔轨迹设计,准备所需长度的管道；S3、钻导向孔采用钻头射流辅助进行钻进,本发明较好地适应不同铺设管线设计深度和不同施工场地条件；拖管轨迹准确、精度高,满足设计要求；在整个施工过程中,在地面上随时可确定管线的位置及埋深,满足管道的工作安全的要求,钻孔设计轨迹既平缓,曲线段又要圆滑,适用于地下管网分布复杂地段的地下管道牵引穿越施工,确保管线施工的成功,亦适用乱石、回填土等复杂的地质结构。(The invention discloses a construction method for pulling and passing through a buried pipeline, and belongs to the field of pipeline construction. The construction method for pulling and crossing the buried pipeline mainly comprises the following steps: s1, determining an earth entry point and an earth exit point according to a design drawing and actual investigation; s2, designing according to the drilling track of the design drawing, and preparing a pipeline with the required length; s3, drilling a guide hole by adopting drill bit jet flow for assisting drilling, and the method is well suitable for different design depths of laid pipelines and different construction site conditions; the pipe dragging track is accurate, the precision is high, and the design requirement is met; in the whole construction process, the position and the burial depth of the pipeline can be determined on the ground at any time, the requirement of the working safety of the pipeline is met, the drilling design track is smooth, the curve section is smooth, the method is suitable for underground pipeline traction crossing construction of underground pipe networks in complicated distribution sections, the success of pipeline construction is ensured, and the method is also suitable for complicated geological structures such as riprap, backfill and the like.)

埋地管道牵引穿越施工方法

技术领域

本发明涉及管道施工技术领域，尤其涉及埋地管道牵引穿越施工方法。

背景技术

近几年，由于社会发展、旧城改造、新农村建设等，对供热量的需求以及供热质量的要求都不断提高，致使市政供热管网不断扩容改造；埋地敷设供热管网，势必会横穿道路或河流，如果采用传统道路开挖，河流上方架空方式施工，不仅影响交通，还需要大量人力物力探明道路两侧已有管线的具***置，这样既费时费力，还不利于工期的控制。

现有技术中申请号为99115006.6，于2003-07-23公开了钻孔牵引套管穿越施工方法，属于敷设地下套管施工方法技术领域，所要解决的技术问题是，提供一种采用旋转钻孔并牵引套管的施工方法，解决其技术问题的技术方案如下：包含挖掘操作坑及接收坑、在操作坑装钻孔机钻出至接收坑的导向孔、在钻具上装扩孔器沿导向孔从接收坑向操作坑方向扩孔为牵引孔并牵回牵引钢丝绳、在接收坑中装好牵引机牵动牵引钢丝绳将被敷设的套管沿牵引孔从操作坑牵引至接收坑中共四道工艺，本发明应用于管道穿越各种地质条件的穿越施工，其有益效果是不需大型机械，施工工程量小，成本低，工程质量高；但仍需改进，对于乱石、回填土、和水下等复杂的地质结构，还需要进行地下水防范和软土层的加固措施，且地下管网分布复杂地段的地下管道不便于施工，整体施工难度大。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的埋地管道牵引穿越施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

埋地管道牵引穿越施工方法，主要包括以下步骤：

S1、根据设计图纸和实际勘察确定入土点和出土点；

S2、根据设计图纸的钻孔轨迹设计，准备所需长度的管道；

S3、钻导向孔

采用钻头射流辅助进行钻进，具体的为：采用钻头的高压泥浆射流冲蚀破碎旋转切削成导向孔，以15度斜面钻头控制钻孔方向；

在入土点进行钻进，钻头在钻机的推力以及泥浆压力作用下由钻机驱动旋转，切削土层不断进尺；

在钻进中若回转和给进同时进行，导向钻进呈直线钻进；

若只给进不回转，由于受钻头的15度斜面反作用力的作用，实施造斜钻进，根据钻头腔内的信号发射器及地面定位示踪仪来测定和确定钻头的准确位置及状态和斜面钻头的方向；

每钻完一根钻杆测量一次钻头，定向操作人员根据测得参数指导钻机的操作人员调整钻头参数，及时调整钻头的钻进方向，以控制钻头按设计轨迹钻进，保证所完成的导向孔，直到钻头预定位置出土，完成整个导向孔的钻进工作；

S4、扩孔

将钻杆、扩孔器、分动器、钻杆组合成预扩孔钻具，利用高压泥浆喷射土层使其松散，扩孔钻具的锥形钻头在回转和拉力的作用下将土层挤压成孔，同时大量泥浆射入回扩孔，切削的土屑输送至地面，起到扩孔作用，形成轨迹孔洞；

所述的泥浆中混合有润滑剂、纯碱、钻宝增稠剂和生物聚合物；

S5、牵引穿越管道

在扩孔完成后，用吊装机械配合装上扩孔器、万向旋转接接头、“U”型环，将1.5倍管道直径的扩孔器与外径1倍管道直径的钢管用分动器连接牢固，然后将步骤S2中的管道，在吊装机械的配合和钻机旋转牵引下，拖入步骤S4中已成形的轨迹孔洞，直至将管线拉到钻机侧预铺设位置；

S6、牵引管道就位后与两侧的管道焊接对接，完成管道牵引。

优选的，在步骤S4中进行扩孔时，对于铺设外径Φ426mm的钢管，进行两次预扩孔工作：

第一次扩孔：将Φ300mm扩孔器连在钻机后端，然后由钻机旋转回拉扩孔，每扩完一根钻杆，入土点一侧便卸下一根钻杆，同时出土点一侧便装上一根钻，如此往复直到Φ300mm扩孔完毕；扩孔的同时，注入泥浆；

第二次扩孔：卸下Φ300mm扩孔器，换上Φ600mm扩孔器进行回扩，同时注入泥浆。

优选的，所述步骤S4和步骤S5中钻机钻孔过程中，若停止钻进，仍注入适量的泥浆，保证孔内始终存在正压，将孔内的切削物输送出来。

优选的，所述的泥浆主要为膨润土，所述的泥浆中混入的润滑剂剂采用天然黏土细粉。

优选的，在步骤S1中确定入土点和出土点后，复测施工现场入土点、出土点标高和水平距离，用全位仪穿越中心线的地表上根据每节钻杆长度及倾斜度校对后的水平长度处，和入土点、出土点分别设置红漆喷涂的标志桩，逐桩测出标高。

优选的，在逐桩测出标高后，放出钻进工作区、进场道路、管线入土点的工作坑、钻机安装位置的边线桩，并洒上灰线作为范围明显标记；在出土点一端根据穿越管线的中心线、占地宽度及长度、管线出土点的工作坑长度及宽度、放送沟的长度及宽度放出边线桩，再用白灰沿边缘播撒形成边线，标出出土点作业区，完成施工前测量准备工作。

优选的，在所述步骤S2中，根据管口径大小在管道上焊接加强筋。

优选的，在进行步骤S3钻孔前，在出、入土点用机械开挖工作坑，用来放置泥浆。

优选的，在进行步骤S3钻孔前，进行钻机泥浆试喷射，钻机试钻进2~3节钻杆。

优选的，在所述步骤S6对接焊接完成后，进行无损检测并进行防腐保温处理。

与现有技术相比，本发明提供了埋地管道牵引穿越施工方法，具备以下有益效果：

1、该埋地管道牵引穿越施工方法，本工法在牵引穿越过程中，根据钻头腔内的信号发射器及地面定位示踪仪来测定和确定钻头的准确位置及状态和斜面钻头的方向；每钻完一根钻杆测量一次钻头，定向操作人员根据测得参数指导钻机的操作人员调整钻头参数，及时调整钻头的钻进方向，以控制钻头按设计轨迹钻进，保证所完成的导向孔，控制钻进轨迹，较好地适应不同铺设管线设计深度和不同施工场地条件；拖管轨迹准确、精度高，满足设计要求；在整个施工过程中，在地面上随时可确定管线的位置及埋深；采用钻头射流辅助进行钻进，具体的为：采用钻头的高压泥浆射流冲蚀破碎旋转切削成导向孔，以15度斜面钻头控制钻孔方向；在入土点进行钻进，钻头在钻机的推力以及泥浆压力作用下由钻机驱动旋转，切削土层不断进尺；在钻进中若回转和给进同时进行，导向钻进呈直线钻进；若只给进不回转，由于受钻头的15度斜面反作用力的作用，能够形成钻孔轨迹的曲线段和直线段，曲线段作为钻孔的一部分，满足管道的工作安全的要求，钻孔设计轨迹既平缓，曲线段又要圆滑，适用于地下管网分布复杂地段的地下管道牵引穿越施工，确保管线施工的成功，亦适用乱石、回填土等复杂的地质结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

埋地管道牵引穿越施工方法，，主要包括以下步骤：

S1、根据设计图纸和实际勘察确定入土点和出土点；

S2、根据设计图纸的钻孔轨迹设计，准备所需长度的管道；

S3、钻导向孔

采用钻头射流辅助进行钻进，具体的为：采用钻头的高压泥浆射流冲蚀破碎旋转切削成导向孔，以15度斜面钻头控制钻孔方向；

在入土点进行钻进，钻头在钻机的推力以及泥浆压力作用下由钻机驱动旋转，切削土层不断进尺；

在钻进中若回转和给进同时进行，导向钻进呈直线钻进；

若只给进不回转，由于受钻头的15度斜面反作用力的作用，实施造斜钻进，根据钻头腔内的信号发射器及地面定位示踪仪来测定和确定钻头的准确位置及状态和斜面钻头的方向；

每钻完一根钻杆测量一次钻头，定向操作人员根据测得参数指导钻机的操作人员调整钻头参数，及时调整钻头的钻进方向，以控制钻头按设计轨迹钻进，保证所完成的导向孔，直到钻头预定位置出土，完成整个导向孔的钻进工作；

S4、扩孔

将钻杆、扩孔器、分动器、钻杆组合成预扩孔钻具，利用高压泥浆喷射土层使其松散，扩孔钻具的锥形钻头在回转和拉力的作用下将土层挤压成孔，同时大量泥浆射入回扩孔，切削的土屑输送至地面，起到扩孔作用，形成轨迹孔洞；

泥浆中混合有润滑剂、纯碱、钻宝增稠剂和生物聚合物；

S5、牵引穿越管道

在扩孔完成后，用吊装机械配合装上扩孔器、万向旋转接接头、“U”型环，将1.5倍管道直径的扩孔器与外径1倍管道直径的钢管用分动器连接牢固，然后将步骤S2中的管道，在吊装机械的配合和钻机旋转牵引下，拖入步骤S4中已成形的轨迹孔洞，直至将管线拉到钻机侧预铺设位置；

S6、牵引管道就位后与两侧的管道焊接对接，完成管道牵引。

本工法在牵引穿越过程中，根据钻头腔内的信号发射器及地面定位示踪仪来测定和确定钻头的准确位置及状态和斜面钻头的方向；每钻完一根钻杆测量一次钻头，定向操作人员根据测得参数指导钻机的操作人员调整钻头参数，及时调整钻头的钻进方向，以控制钻头按设计轨迹钻进，保证所完成的导向孔，控制钻进轨迹，较好地适应不同铺设管线设计深度和不同施工场地条件；拖管轨迹准确、精度高，满足设计要求；在整个施工过程中，在地面上随时可确定管线的位置及埋深；采用钻头射流辅助进行钻进，具体的为：采用钻头的高压泥浆射流冲蚀破碎旋转切削成导向孔，以15度斜面钻头控制钻孔方向；在入土点进行钻进，钻头在钻机的推力以及泥浆压力作用下由钻机驱动旋转，切削土层不断进尺；在钻进中若回转和给进同时进行，导向钻进呈直线钻进；若只给进不回转，由于受钻头的15度斜面反作用力的作用，能够形成钻孔轨迹的曲线段和直线段，曲线段作为钻孔的一部分，满足管道的工作安全的要求，钻孔设计轨迹既平缓，曲线段又要圆滑，适用于地下管网分布复杂地段的地下管道牵引穿越施工，确保管线施工的成功，亦适用乱石、回填土等复杂的地质结构。

本工法牵引穿越施工过程中，不阻碍交通，不污染环境，对路面及河道无损害，由于基本没有破坏原有土质结构，无须进行地下水防范和软土层的加固措施，避免了土壤沉降过程中对管道的应力破坏。

本工法大大降低了管道横穿道路或河流敷设的施工难度，铺管速度快，施工周期短，同样长度及管径的管线，施工时间是普通顶管施工时间的1/2，保证了工期及工程质量。

在步骤S4中高压泥浆喷射土层使其松散，锥形钻头在回转和拉力的作用下将土层挤压成孔，成孔孔壁完整、密实、光滑，同时大量泥浆射入回扩孔，以保证回扩孔的完整性，不塌方，将切削土屑携带回地面，起到扩孔的作用；另外高压泥浆喷射的泥浆中混有无污染的天然粘土细粉作为润滑剂，不但可稳固孔道壁且有润滑作用，将拉管时的摩擦力降至最低，日后泥浆形成一圈干燥的粘土裹覆管线；另外为改善泥浆性能，泥浆加入纯碱，可增粘和增静切力，钻宝增稠剂增加孔内润滑且成孔良好，生物聚合物提高泥浆携带土屑的能力，将孔内的土屑带出，泥浆在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，避免泥浆漏失，降低拖管时回转扭矩和回拉力，降低钢管与洞壁的摩擦系数，起到润滑作用；喷射泥浆可进行水力切削，冷却钻头，在导向时起到降低扭矩、导向推力，起到导向辅助作用；回扩时降低回扩扭矩及拉力的作用；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。

在步骤S4中进行扩孔时，对于铺设外径Φ426mm的钢管，进行两次预扩孔工作：

第一次扩孔：将Φ300mm扩孔器连在钻机后端，然后由钻机旋转回拉扩孔，每扩完一根钻杆，入土点一侧便卸下一根钻杆，同时出土点一侧便装上一根钻，如此往复直到Φ300mm扩孔完毕；扩孔的同时，注入泥浆；

第二次扩孔：卸下Φ300mm扩孔器，换上Φ600mm扩孔器进行回扩，同时注入泥浆，确保扩孔效果和扩孔完整性。

步骤S4和步骤S5中钻机钻孔过程中，若停止钻进，仍注入适量的泥浆，保证孔内始终存在正压，将孔内的切削物输送出来，防止沉积于孔内。

泥浆主要为膨润土，泥浆中混入的润滑剂剂采用天然黏土细粉，使用优质的膨润土，经搅拌系统搅拌成泥浆注入洞内，泥浆是导向钻进的关键因素，它能够清除钻进土屑，可悬浮并将其携带排到地表，减少腐蚀，稳定和保护孔壁，平衡地层压力，起到固孔护管作用。

在步骤S1中确定入土点和出土点后，复测施工现场入土点、出土点标高和水平距离，用全位仪穿越中心线的地表上根据每节钻杆长度及倾斜度校对后的水平长度处，和入土点、出土点分别设置红漆喷涂的标志桩，逐桩测出标高；在逐桩测出标高后，放出钻进工作区、进场道路、管线入土点的工作坑、钻机安装位置的边线桩，并洒上灰线作为范围明显标记；在出土点一端根据穿越管线的中心线、占地宽度及长度、管线出土点的工作坑长度及宽度、放送沟的长度及宽度放出边线桩，再用白灰沿边缘播撒形成边线，标出出土点作业区，完成施工前测量准备工作，准确找到入土点和出土点，便于准确施工。

在步骤S2中，根据管口径大小在管道上焊接加强筋，进行稳固加强作用。

在进行步骤S3钻孔前，在出、入土点用机械开挖工作坑，用来放置泥浆，避免环境污染。

在进行步骤S3钻孔前，进行钻机泥浆试喷射，钻机试钻进2~3节钻杆，确保钻机正常工作。

在步骤S6对接焊接完成后，进行无损检测并进行防腐保温处理，确保管道质量。

下面结合利津县城区集中供热扩容实施本施工方法：

以利津县城区集中供热扩容改造工程施工第二标段为例，该项目中DN800管道共需横穿三条县城主干道，采用传统开挖方式施工，从路面开挖到路面恢复，大约需要费用63万元，而采用定向钻牵引穿越施工，只需设备租赁费60万元，节约了成本3万元，施工时间也比开挖缩短了大约9天，做到了省时省力省钱。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。