1、导向钻进引管技术在横穿河道的应用摘要针对长城窝堡矿井水源管路工程，横穿穿西马莲河一段的施工，采用了导向钻进引管技术，实现了施工速度快，质量好，对周围环境影响小等效果。 【关键词】泥浆护壁；超前支护；跟管钻进；反向扩孔；回拖铺管 中图分类号： P634.6+2 文献标识码： A 一、工程概况 本工程为长城窝堡矿井水源管路工程，施工场地位于沈阳市康平县张强镇。水源井至长城窝堡矿井管路全长 7526 米，采用 DN31518.7-1.0Mpa 给水 PE 管，电热熔连接，采用直埋方式铺设，管道覆土不小于 1.7米。管道工作压力 1.0Mpa，安装完毕后进行水压试验，试验压力1.5Mpa。其中管路横穿
2、西马莲河一段，即 DK1+815 至 DK2+051 之间，共计 236 米，采用导向跟管钻进技术进行超长引管施工。该段位处河道之下，地下土层为砂质粘土，采用泥浆护壁技术在险情段软弱围岩超前支护的辅助措施，单向一次性钻进引管长度 236m，在施工中取到了明显的成效。通过对“导向跟管钻进技术”原理、工艺、施工控制的应用，指出该技术的优点，希望对类似工程的施工有一定的参考和指导价值。 二、导向钻进引管铺设管道施工技术与应用 导向钻进引管施工技术主要包括导向孔钻进和扩孔拉管两部分。先利用导向钻机、导向仪及有关钻具，沿设计铺设管线的设计轨迹线上钻进一个导向孔，将孔径扩大到比预铺设管线的总直径大一级，同
3、时将管同步牵入孔内，实施非开挖铺设管道。 （1）施工工序：施工准备（包括地质条件、场地、地下管网复查、测量放样等）导向孔轨迹设计工作坑开挖钻机就位钻机安装导向钻进管道熔接扩孔牵管连接井砌筑恢复地面。 （2）施工机械及材料： GBS-20 型导向钻机 1 台（套） ；ECLIPSE（月蚀）导向仪 1 台（套） ；导向钻头、扩孔器等 1 套；8t 吊车 1 台；24kVA 电焊机 2 台；75kW 发电机 4 台；DN100 型泥浆泵 4 台；SHD-315 热熔机 4 台；DN31518.7PE 管 240 米。 导向钻机钻头和导向仪是导向钻进技术施工中的主要设备。导向钻头具有成孔、造斜和发射的
4、功能。成孔通过高压水射流和切削作用共同完成，造斜由带斜面的导向钻头与钻机导向仪器相互配合实现。造斜强度大小与地质条件、钻头斜面角度、给进力大小、高压射流压力和流速、钻杆柔韧性等有关。导向仪器是导向钻进的“眼睛” ，手持式导向仪由地下钻头、手持式地面接收仪和同步显示仪等 3 部分组成，以无线电波为信号载体传输信息，可随时反映钻头在地下的位置、深度、顶角、工具面向角以及温度和电池状况等参数，使操作人员及时、准确地掌握孔内的情况，随时调整钻进参数，达到准确钻进的目的。 （3）导向钻杆轨迹设计 设计钻杆的钻进轨迹是导向钻进技术施工的关键，受许多因素制约，其中最主要的是施工现场的地面和地下条件。地面条件
5、包括地形地貌以及周围建筑物、绿化带等；地下条件包括地下水和地质情况等。导向孔轨迹一般由第一段造斜段、直线段和第二段造斜段组成。 （如图 1）第一造斜段是钻杆进入铺管位置的过渡段，第二造斜段是钻杆出露地表的过渡段，直线长度是管线穿越障碍物河道的实际长度。 本工程管道为 DN315PE 管材，横穿西马莲河段的两端施工场地比较平坦开阔，平均埋深为 3 米，且地下为粉质粘土地质较均匀。根据 PE 管的柔性很好，为了节省工程造价，将本工程导向孔轨迹设计成如图 2 所示：由第一造斜段、直线段和接收坑组成。具体参数 L1 按 1/2 考虑如下：L1=1/2H(2R1-H)=23.8m(其中 H=3m，d=3
6、15mm，R1=1200d=378m);L=236m，即实际引管长度 236m。 （4）导向孔钻进。 钻机的安装和调试，钻机安装在入土点，与出土点在同一轴线上，左右误差不超过 30mm，钻机入土角为 12。定向钻机的锚固：钻机就位前入土点往后 1.5m 开挖锚坑 1 个（长 2m深 1.2m） ，钢筋砼现浇。强度为 C30，螺纹钢筋直径 25mm，垂直钢筋间距为 0.5m，纵向钢筋间距为1.0m，砼表面留置长度为 0.25-0.30m，便于和钻机焊接固定。 将钻机主机就位，并将地锚箱连接好、泥浆系统、钻杆、辅助动力源、工具房等。接好各种液压管线、泥浆管线及控制电缆等。全部组装完毕，仔细检查确认
7、后，设备进行试运转：调试钻机系统，认真观察各表盘指示是否正常，各操作手柄是否回位，调校控向系统，将测量数据存储在计算机内：调试泥浆系统。 导向孔施工是整个工程的关键，要严格按轨迹设计参数和水平定向钻进管线铺设工程技术规范施工。本次选用直径 150mm 导向钻头，直径73 加强钻杆进行导向孔的施工。钻机导向孔的钻具组合为：导向钻头+控向仪+钻杆，导向钻头里面的发射棒把信号发射到地面控制仪，便于随时掌控方位和深度。在定向穿越施工过程中，随时根据显示器提供的数据与设计的轨变对比，如钻进轨变出现偏差，则需将钻杆撤回重新钻，或向相反方向钻进矫正。施工过程中谨慎处理控向数据，并适当控制钻进速度。定向钻钻进
8、曲线应严格按照穿越施工规范和设计图纸曲线要求进行。出土点沿设计轴线的纵向偏差不大于穿越长度的 1%，且不大于10m；横向偏差不大于穿越长度的 2%，且不大约 2m。 （5）反向扩孔 导向孔完成后，卸下起始杆和导向钻头，安装回扩钻头进行逐级回扩，根据地层特点，合理控制回扩钻进速度，以利于排渣。分三次回扩、最后一次回扩合理采用相应挤扩式钻头，如回托力和回托扭矩较大，则需多回托一次，利于孔壁成型和稳定。考虑到穿越管道直径大，穿越长度长（近 236 米） ，地层复杂，设计最终回扩为直径 400mm。 （6）回拖铺管 扩孔成功后，可以进行回啦管道工序。在回拖前要进行管线连接的工序，用热熔机将实壁 PE 管连接成与成孔长度相当的管道。准备好后，将管道与扩孔器相连，回拉将管道牵引进入充满泥浆的孔洞中。完成牵引管路施工作业。 三、结论 导向钻进引管铺设管道施工技术是一种较新的施工管路的技术，在铁能集团施工的管路工程中很少使用，这次在长城窝堡矿井水源管路工程横穿西马莲河段的应用中，总结了施工经验，为今后的更多有特殊障碍的管路工程积累丰富的经验数据，为将来更复杂的管路工程施工提供一定的借鉴作用。 作者简介： 刘睿（1966-） ，男，汉族，1992 年毕业于辽宁工程技术大学（原阜新矿业学院） ，现为铁煤集团大强煤矿土建科主任工程师，高级工程师。
