陕西华伟建设带您了解非开挖技术
1.概况
1900年,美国采用**管法成功实现了非开挖铺设管线的技术。
1970年,美国率先使用“水平导向钻 进法”穿过河流铺设一条采用此技术的管道。
1980年,随着非开挖技术的不断成熟,人们又针对不同的管网情况,发明了“胀管法”(爆管法),此技术随后也逐步推行开来。
2000年,非开挖技术进入中国并率先在沿海城市广泛使用。
2005年,非开挖技术开始进入中国的其他城市使用,并先后使用该技术穿越长江、黄河等重要河流,且使DN300次高压燃气管线在长沙穿越湘江。
目前,世界非开挖技术设备已经成熟,针对不同的地质条件和环境可采取不同的施工工艺。
现今社会,大量新管线需要敷设;老旧管线 需要修复及更换。近几年,我国加快了城市建设的步伐,很多大中城市明文规定,新建、扩建、改建的城市道路交付使用后 5 年内、大修的城市道路竣工后3 年内不得挖掘。传统 的开挖技术敷设有很大的局限性,已不能适应相关的需求,如造成交通不便、影响环境、施工周期长、社会成本过高。此外,在有些无法进行开挖施工的区域,诸如高速公路、铁路、江河等等。因此,非开挖技术得以应运而生。非开挖敷设地下管线技术是指利用岩土钻掘、定向测控等技术手段,在地表不开挖和地层结构破坏较小的情况下,对诸如供水、燃气、通信污水等公用管线进行敷设和修复的施工技术。非开挖技术包括三方面内容:新管线的敷设、现有管线的修复及更换、隧道建设。
2.水平定向钻基本施工原理
2.1施工步骤
2.1.1导向孔施工,利用水平定向钻机与随钻测控系统相结合,由入口处钻进;从出口处钻出的钻进施工。
2.1.2扩孔,咸阳水平定向钻,根据设备能力及地层情况,利用扩孔钻头将导向孔扩大至被拖管线的尺寸要求。通常较终扩孔孔径为,被敷设管线直径的 1.2 至 1.5 倍(《油气输送管道穿越工程设计规范》(GB50423-2007)及《油气管道穿越工程施工规范》(GB50424-2007)规定为1.2倍)。
2.1.3. 管线回拖,当预扩孔径达到要求尺寸后,将需敷设管线敷设入孔道之中。
2.2导向孔轨迹设计(非开挖定向钻轨迹设计与原理)
非开挖铺管的关键技术在于导向钻孔轨迹的控制,确保避开原有地下管线及障碍物,按设计路线准确、顺利地铺管。它的基本步骤是:采用先进的导向探测仪对地下 钻头的前后倾角、深度、导向板面向角等进行测量,根据测量结果人为预定其导进方向,并不断地调整钻头面角进行推进或继续钻进。
几何关系的建立:在导向钻进过程中,钻头以回转钻进和只推进两种方式运动。回转钻进时,其方向不发生变化,轨迹线为直线;推进时,其方向会按一定的规律变化。这样整个钻孔轨迹由若干段直线和弧线组成
轨迹设计的基本要求 : ①设计的轨迹长度应与工程要求中所示的工程管线长度一致;②导向轨迹的深度与工程管线埋置深度要求一致;③轨迹每个弯曲段的曲率半径应大于工程管线的弯曲半径;④水平方向应与控制点方向相一致,水平偏差小于等于工程要求值;⑤工程管线的轨迹中应尽量避免有起伏不平段; ⑥对穿越信号干扰区或是河道,轨迹尽量设计成水平段。
轨迹设计的具体方法:工程踏勘、平面定位、导向孔轨迹设计、入土角与出土角的选取。
3.定位系统概述
3.1系统的组成:? 传感器(信号发射器、探棒或信号棒)? 信号接收器 ? 远程同步显示器
3.2基本工作原理:定位者(跟踪钻头方位的操作人员) 使用手持式接收器确定钻头的位置。该钻头位置信息通过无线遥感信号传递至钻机操作平台。接收器通过探测传感器磁场的三个具体位置:(两个定位点和一个定位线),来对信号发射器进行定位。
4水平定向钻(HDD)泥浆
4.1水平定向钻泥浆的作用:润滑、支撑护孔壁、悬浮钻屑、输送钻屑(良好的流变性)、降低泥浆漏失量。
4.2水平定向钻泥浆的主要成分:膨润土、外加聚合物。
4.3水平定向钻泥浆的主要技术指标:
(1). 粘度(马氏漏斗粘度)——适中;
(2). 胶凝强度 —— 高 ;
(3). 含砂量 —— 低;
(4). 滤失量 —— 低;
(5). 在膨润土泥浆中加入降滤失聚合物,膨润土;
(6). 密度 —— 适中。
4.4泥浆配比的确定:不一样的地层,不一样的泥浆,依据地层状况设计泥浆配比。
4.5泥浆用量计算:根据钻孔面积、钻孔体积、钻孔容积、泥浆用量进行计算。
定向钻与**管施工费用的对比分析
摘要:文章通过实际的案例,对比在施工工艺允许的条件下,定向钻穿越和**管穿越的施工费用,并得出由此选择穿越工艺的一种思路。
0 前言
由于自然条件的限制,水平定向钻穿越,在敷设燃气管道的建设中,不可避免的要穿越铁路、公路、河流、城市街道等特殊地段,这使得非开挖穿越技术的正得到越来越广泛的应用。崇明岛为冲积平原,水平定向钻施工方案,水网发达,土壤含水量较高,有流沙层,在崇明岛排管过程中非开挖工艺的使用更加广泛。
管道非开挖施工方法一般有3 种:
(1)**管法;
(2)定向钻法;
(3)盾构法。
其中盾构法施工造价十分昂贵,一般只有在管道需要穿越大型河流或者河流入海口、甚至就是海域范围时,才会考虑采用盾构施工的方式。故在崇明岛上所采用的非开挖工艺主要是定向钻工艺和**管工艺。为进行定向钻工艺和**管工艺的比较,在此以崇明岛上鼓浪屿路、港东公路敷设的0.4 MPa 天然气管道为例,该段排管至一条规划河流时,因该河流为崇明岛上的通航河流,不允许开挖,燃气管线穿过该条河流时不得不考虑采用非开挖工艺。工程边界条件为:规划河道现状宽度为15 m,规划蓝线控制宽度40 m;道路与河流交叉处有雨水管、污水管等管线。在分析上述现场条件后,结合崇明岛实际情况可得出以下结论:
(1)通常认为0.4 MPa 主干管网可采用钢管也可采用聚乙烯管。但由于崇明岛为冲积平原,水网发达,土壤含水量较高,且为海水,含有盐分,*造成钢管的腐蚀,故在此考虑采用聚乙烯管;
(2)从河道的规划条件分析,穿越长度大约需100 m 左右;
(3)根据崇明燃气规划,穿越管口径为D315 中压聚乙烯管;
(4)因崇明岛目前刚刚开始开发,大部分土地还在为农田,故规划河道两侧有较为开阔的施工场地。
在实际施工中,定向钻较深可以达到20 m,**管较深可达10 m。上海崇明地区的土质情况:标高2.0 m 以上一般是现状填土;-1.0~2.0 m 为粉质粘土;-8.0~-1.0 淤泥质粉质粘土;-17.0~-15.0 m 砂质粉土。
根据上述条件,从工艺技术的角度看无论是采用**管或者定向钻工艺,都可以进行穿越,故设计人员从施工费用角度比较,决定采用何种穿越方式更经济合理。