6.6 定向钻及夯管

6.6 定向钻及夯管

6.6.1 定向钻及夯管施工应根据设计要求和施工方案组织实施。
6.6.2 定向钻施工前应检查下列内容,确认条件具备时方可开始钻进:
    1 设备、人员应符合下列要求:
      1)设备应安装牢固、稳定,钻机导轨与水平面的夹角符合入土角要求;
      2)钻机系统、动力系统、泥浆系统等调试合格;
      3)导向控制系统安装正确,校核合格,信号稳定;
      4)钻进、导向探测系统的操作人员经培训合格;
    2 管道的轴向曲率应符合设计要求、管材轴向弹性性能和成孔稳定性的要求;
    3 按施工方案确定入土角、出土角;
    4 无压管道从竖向曲线过渡至直线后,应设置控制井;控制井的设置应结合检查井、入土点、出土点位置综合考虑,并在导向孔钻进前施工完成;
    5 进、出控制井洞口范围的土体应稳固;
    6 最大控制回拖力应满足管材力学性能和设备能力要求,总回拖阻力的计算可按式(6.6.2-1)进行:

                                            
 
式中:P  ——总回拖阻力(kN);
          PF ——扩孔钻头迎面阻力(kN);
          P1 ——管外壁周围摩擦阻力(kN);
          Dk ——扩孔钻头外径(m),一般取管道外径1.2~1.5倍;
          Do ——管节外径(m);
         Ra ——迎面土挤压力(kN/㎡ );一般情况下,黏性土可取500~600 kN/㎡ ,砂性土可取800~1000 kN/㎡ ;
          L  ——回拖管段总长度(m);
          f1 ——管节外壁单位面积的平均摩擦阻力(kN/㎡ ),可按本规范表6.3.4-2中的钢管取值;
    7 回拖管段的地面布置应符合下列要求:
      1)待回拖管段应布置在出土点一侧,沿管道轴线方向组对连接;
      2)布管场地应满足管节拼接长度要求;
      3)管段的组对拼接、钢管的防腐层施工、钢管接口焊接无损检验应符合本规范第5章的相关规定和设计要求;
      4)管节回拖前预水压试验应合格;
    8 应根据工程具体情况选择导向探测系统。
6.6.3 夯管施工前应检查下列内容,确认条件具备时方可开始夯进。
    1 工作井结构施工符合要求,其尺寸应满足单节管长安装、接口焊接作业、夯管锤及辅助设备布置、气动软管弯曲等要求;
    2 气动系统、各类辅助系统的选择及布置符合要求,管路连接结构安全、无泄露,阀门及仪器仪表的安装和使用安全可靠;
    3 工作井内的导轨安装方向与管道轴线一致,安装稳固、直顺,确保夯进过程中导轨无位移和变形;
    4 成品钢管及外防腐层质量检验合格,接口外防腐层补口材料准备就绪;
    5 连接器与穿孔机、钢管刚性连接牢固、位置正确、中心轴线一致,第一节钢管顶入端的管靴制作和安装符合要求;
    6 设备、系统经检验、调试合格后方可使用;滑块与导轨面接触平顺、移动平稳;
    7进、出洞口范围土体稳定。
6.6.4 定向钻施工应符合下列规定:
    1 导向孔钻进应符合下列规定:
      1)钻机必须先进行试运转,确定各部分运转正常后方可钻进;
      2)第一根钻杆入土钻进时,应采取轻压慢转的方式,稳定钻进导入位置和保证入土角;且入土段和出土段应为直线钻进,其直线长度宜控制在20m左右;
      3)钻孔时应匀速钻进,并严格控制钻进给进力和钻进方向;
      4)每进一根钻杆应进行钻进距离、深度、侧向位移等的导向探测,曲线段和有相邻管线段应加密探测;
      5)保持钻头正确姿态,发生偏差应及时纠正,且采用小角度逐步纠偏;钻孔的轨迹偏差不得大于终孔直径,超出误差允许范围宜退回进行纠偏;
      6)绘制钻孔轨迹平面、剖面图;
    2 扩孔应符合下列规定:
      1)从出土点向入土点回扩,扩孔器与钻杆连接应牢固;
      2)根据管径、管道曲率半径、地层条件、扩孔器类型等确定一次或分次扩孔方式;分次扩孔时每次回扩的级差宜控制在100~150mm,终孔孔径宜控制在回拖管节外径的1.2~1.5倍;
      3)严格控制回拉力、转速、泥浆流量等技术参数,确保成孔稳定和线形要求,无坍孔、缩孔等现象;
      4)扩孔孔径达到终孔要求后应及时进行回拖管道施工;
    3 回拖应符合下列规定:
      1)从出土点向入土点回拖;
      2)回拖管段的质量、拖拉装置安装及其与管段连接等经检验合格后,方可进行拖管;
      3)严格控制钻机回拖力、扭矩、泥浆流量、回拖速率等技术参数,严禁硬拉硬拖;
      4)回拖过程中应有发送装置,避免管段与地面直接接触和减小摩擦力;发送装置可采用水力发送沟、滚筒管架发送道等形式,并确保进入地层前的管段曲率半径在允许范围内;
    4 定向钻施工的泥浆(液)配制应符合下列规定:
      1)导向钻进、扩孔及回拖时,及时向孔内注入泥浆(液);
      2)泥浆(液)的材料、配比和技术性能指标应满足施工要求,并可根据地层条件、钻头技术要求、施工步骤进行调整;
      3)泥浆(液)应在专用的搅拌装置中配制,并通过泥浆循环池使用;从钻孔中返回的泥浆经处理后回用,剩余泥浆应妥善处置;
      4)泥浆(液)的压力和流量应按施工步骤分别进行控制;
    5 出现下列情况时,必须停止作业,待问题解决后方可继续作业:
      1)设备无法正常运行或损坏,钻机导轨、工作井变形;
      2)钻进轨迹发生突变、钻杆发生过度弯曲;
      3)回转扭矩、回拖力等突变,钻杆扭曲过大或拉断;
      4)坍孔、缩孔;
      5)待回拖管表面及钢管外防腐层损伤;
      6)遇到未预见的障碍物或意外的地质变化;
      7)地层、邻近建(构)筑物、管线等周围环境的变形量超出控制允许值。
6.6.5 夯管施工应符合下列规定:
    1 第一节管入土层时应检查设备运行工作情况,并控制管道轴线位置;每夯入1m应进行轴线测量,其偏差控制在15mm以内;
    2 后续管节夯进应符合下列规定:
      1)第一节管夯至规定位置后,将连接器与第一节管分离,吊入第二节管进行与第一节管接口焊接;
      2)后续管节每次夯进前,应待已夯入管与吊入管的管节接口焊接完成,按设计要求进行焊缝质量检验和外防腐层补口施工后,方可与联接器及穿孔机连接夯进施工;
      3)后续管节与夯入管节连接时,管节组对拼接、焊缝和补口等质量应检验合格,并控制管节轴线,避免偏移、弯曲;
      4)夯管时,应将第一节管夯入接收工作井不少于500mm,并检查露出部分管节的外防腐层及管口损伤情况;
    3 管节夯进过程中应严格控制气动压力、夯进速率,气压必须控制在穿孔机工作气压定值内;并应及时检查导轨变形情况以及设备运行、连接器连接、导轨面与滑块接触情况等;
    4 夯管完成后进行排土作业,排土方式采用人工结合机械方式排土;小口径管道可采用气压、水压方法:排土完成后应进行余土、残土的清理;
    5 出现下列情况时,必须停止作业,待问题解决后方可继续作业:
      1)设备无法正常运行或损坏,导轨、工作井变形;
      2)气动压力超出规定值;
      3)穿孔机在正常的工作气压、频率、冲击功等条件下,管节无法夯入或变形、开裂;
      4)钢管夯入速率突变;
      5)连接器损伤、管节接口破坏;
      6)遇到未预见的障碍物或意外的地质变化;
      7)地层、邻近建(构)筑物、管线等周围环境的变形量超出控制值。
6.6.6 定向钻和夯管施工管道贯通后应做好下列工作:
    1 检查露出管节的外观、管节外防腐层的损伤情况;
    2 工作井洞口与管外壁之间进行封闭、防渗处理;
    3 定向钻管道轴向伸长量经校测应符合管材性能要求,并应等待24h后方能与已敷设的上下游管道连接;
    4 定向钻施工的无压力管道,应对管道周围的钻进泥浆(液)进行置换改良,减少管道后期沉降量;
    5 夯管施工管道应进行贯通测量和检查,并按本规范第5.4节的规定和设计要求进行内防腐施工。
6.6.7 定向钻和夯管施工过程监测和保护应符合下列规定:
    1 定向钻的入土点、出土点以及夯管的起始、接收工作井设有专人联系和有效的联系方式;
    2 定向钻施工时,应做好待回拖管段的检查、保护工作;
    3 根据地质条件、周围环境、施工方式等,对沿线地面、建(构)筑物、管线等进行监测,并做好保护工作。
 
条文说明
 
6.6.1 本规范的定向钻系指地表式定向钻,给排水管道工程应用定向钻机铺设小、中口径管道,长度可达数百米。通常用于均质黏性土地层,不适用于杂填土、自稳能力差的砂性土层、砾石层、岩石或坚硬夹层中钻进。
    夯管法指在不开挖沟槽的条件下,在工作井中利用夯管锤(气动夯锤)将钢管按管道设计轴线直接夯入地层中(通过撞击管道传力托架直接把管道顶进地下,不需要设置反作用力墙),实现不开挖铺管。夯进过程中,土体进入管内,待管道贯通后将管内土体清出。夯管法施工一般采用钢管,接口为焊接连接方式;通常用于短距离(小于70m)的中、小口径管道的铺设。该方法对土层的适应性较强,当周围施工环境许可时也用于大口径管道铺设。
6.6.2 本条具体规定了定向钻施工前应做好各项准备工作,包括设备、人员、施工技术参数、管道的地面布置,确认条件具备时方可开始钻进。应根据工程具体情况选择导向探测系统,包括无缆式地表定位导向系统或有缆式地表定位导向系统,在计算机辅助下随钻随测,以指导施工。
6.6.5 本条第4款关于夯管排土的具体要求如下:
    1 排土过程中应设专人指挥,禁止非作业人员在工作井附近逗留;
    2 采用人工排土时应保证管内通风有效;
    3 采用气压、水压排土时,在安全影响区范围内应进行全封闭作业;作业中无漏气、漏水现象,严禁管内土喷溅排出;
    4 采用气压、水压排土时,加压处的管口必须加固和密闭;严禁采用加压排出剩余土。

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