非开挖定向钻施工技术探讨

朱建华

光大成贤（福建）建设有限公司，福建 莆田 351100

摘 要：非开挖定向钻施工技术在管道铺设中的应用越来越广泛。通过分析非开挖定向钻施工的具体步骤，并对其施工工艺中的准备环节、参数计算、导向孔施工、扩孔与回拖等方面进行了详细阐述。关键词：非开挖；定向钻；施工技术中图分类号：TU992.05         文献标志码：B         文章编号：1006-2890（2019）12-0153-02

Discussion on Construction Technology of Trenchless 

Directional Drilling

Zhu Jianhua

Everbright Chengxian （Fujian） Construction Co.，Ltd.，Putian，Fujian 351100

Abstract：Trenchless Directional Drilling Technology is widely used in pipeline laying. The specific steps of

Trenchless Directional Drilling Construction are analyzed，and the preparation links，parameter calculation，guide hole construction，reaming and drag back in the construction process are described in detail.Key words：Trenchless；Directional drilling；Construction technology

1 非开挖定向钻施工步骤分析

这里以铺设污水管道工作为例，非开挖污水管道铺设主要是通过在地底、水底铺设符合轨迹与需求的通道后，利用专业的定向钻机将污水管等铺设在通道的管道之内。在铺设的过程中，需要使用定向水平钻机设备，主要包含三个层面的步骤。一是确定线路方案选取导向孔，二是扩大钻孔，并使其符合尺寸的要求。最后则是在孔中铺设管线，并完成最终的敷设工作。1.1 钻取导向孔

钻取导向孔的环节需要结合现有的施工条件，选择合理的钻孔设备，包括钻头、泥浆泵等，其工作原理是利用钻孔动力设备为其提供良好的驱动力，并且在不断的钻洞过程中朝着预定的方向而推进。当施工取得良好的进度时，则需要对孔的方位进行检测与纠正，避免出现严重的偏差，直至最终钻到预定的位置而不出现严重偏差。在目前的钻孔施工环节当中，也会遇见不同类型的钻头设备，在其正常工作的环节，一般包括回转，如果回转停止，斜面板的作用会使其方向产生改变，在钻头配置中也会包括一些探头装置，装置的作用也在于给施工人员提供工作信号，并根据信号提示了解现有的工作状态与工作进度，以便于为后续的工作做好规划和管控。1.2 扩孔

既有线路的施工当中，为了避免周围因素的干扰需要做好扩孔工作。扩孔是在完成导向孔的钻取工作后进行的后续操作，一般来说扩增的比例需要结合线路敷设的要求来决定，最终孔径一般大于敷设管线的50%以内，最少也应达到30%。而工作

作者简介：朱建华（1978-），男，福建莆田人，本科，工程师，主要从事市政工程施工工作。

流程首先会在钻头出口区域安装回扩器，然后通过钻杆回程来实现孔径的扩大。这一阶段的工作可以重复展开，按照施工要求进行重复操作，满足线路设计的要求，回扩直径的计算方式按照以下标准：

D1=KD

其中D1为目标孔径，K为安全系数，范围在1.2-1.5左右，并且按照地质差异与环境条件的不同可以适量调整。D为敷设线路的直径［1］。1.3 管线回拖

管线回拖在扩孔工作结束之后展开，首先将设置好的管线通过其它装置连接于钻杆之上，在回钻的过程中完成线路的具体敷设。需要注意的要点在于，如果管线回拖工作正式开展后，就需要保障工作的连贯性，避免长时间地打断施工过程，否则已经完成的孔径有缩小甚至坍塌的风险。此外，管线回拖的环节中，敷设的管路并不会随着钻杆的移动产生变化，所以泥浆会发挥润滑作用，防止管路在回拖过程中出现严重的损坏。2 施工工艺研究2.1 施工准备环节

需要注意的是采取非开挖定向钻进技术具有一定的技术风险，因此在施工现场的管理工作中需要保持高度关注，采取必要的应对策略。其次在进行各项工艺时，需要做好前期的准备工作，不仅能够避免施工风险，同时还能对钻孔设计提供明确的判断标准。另外在施工现场环境的勘查工作中，也能了解到周围环境情况、地表信息、低下信息等，必要时可以通过了解底层分布状况的方式来选择不同的定向钻进工艺流程，这是直接决定施工效率的关键因素。例如按照不同的土层性质选择不同的可钻土层和轨迹，确定钻孔设备后，固定泥浆配比，完成

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2019年12月江西建材施工技术与管理施工前期的各项准备工作。2.2 施工参数与计算

施工参数直接影响到施工成本与安全质量，包括地表坡度、地层深度、管道类型等众多因素都应被纳入考虑范围之内。同时，设计过程中还应该基于关键控制点的坐标来进行计算，如入土点、出土点、钻杆弯曲强度等。非开挖定向钻进离不开轨迹设计与公式说明，用以准确描述钻头的走向和钻孔轨迹问题［2］

。坐标系的设计也可以按照图1的要求来展开。

图1 钻孔轨迹坐标

轨迹设计中通过建立地理坐标系的方式来描述钻头的走向和钻孔轨迹。在坐标系建立结束后，需要将定向钻孔和轨迹进行组合，按照要求描述出各段轨迹的主要参数。此外参数设计时要优先考虑到孔身极限弯强，然后保障管道安全工作，确定这项参数后再确定入射角、出口角，将钻进轨迹控制在额定的弯曲强度之内。2.3 导向孔施工

导向孔施工的核心在于对钻机进行的合理设置，且进入实际的施工现场前就应该根据现实需求选择最佳的仪器和设备。当掌握了所有外部信息之后，就可以最终确定钻机类型。一般来说，线缆铺设的长度、地层状态、回孔器类型与尺寸等应该成为参考标准，并结合施工现场的要求来对尺寸进行约束。而地层的铺设状态本身具有可变性，那么在进行地层回填的过程当中就应该符合加厚状态，工作坑建立直接影响到钻杆节点的设置工作。在工作坑准备完毕后就可以安排钻机，精确计算钻进入土角之后来设计钻机角度与方向［3］。（上接第152页）的边坡上，设计时考虑到工期和成本的因素，就放弃了桩基基础。筏板基础的混凝土设计强度为C25，素混凝土垫层为C15。这里单说现浇混凝土，调度楼的筏板现浇采用的是自拌泵送混凝土，应该是达到了预期的效果。混凝土泵具有设备单一，可同时作水平或垂直运输。布料面大，可连续输送作业，广泛应用于大体积、大面积以及高层建筑现浇混凝土更有其优势。港口工程建设一般都采用了这种泵送做法。由于多种因素制约，商品混凝土往往难以送到港区现场。4 必须强化施工全过程的监测

（1）调度楼施工组织设计文案在编制中就把强化监测贯穿于施工全过程。比如基础工程施工前，选地位置的乱毛石基床按设计要求进行全面重锤低能夯实后，委托具有工程检测资质的单位对地基承载力进行了载荷板试验等，结果普遍在120KPa，大于设计100KPa要求后才可的转入下一道工序。除·154·

在控向设备的选择方面，需要考虑到位置与状态数据的监测，然后将信息与预设定信息进行比较分析，起到调整的作用，选择合理的控向设备同时，选择精度最佳的定位系统。而在进行导向钻进时，一般通过钻头接收信息后，再由探测设备传递至地面，工作人员利用接收设备接收后了解到信息强度最大的特点。2.4 扩孔与回拖

钻孔作业完毕后需要增加孔径，一般借助扩孔器来实现。但管径较小时可以不需要增加额外孔径，而是将回孔设备与污水管道直接导入管径之中，反之，就需要扩大至满足待铺设污水管道之中。增加孔径时的旋转节点后可以安装钻杆，辅助增加孔径。如果孔径扩大至需要的程度之后，就可以在出土坑中加入成品污水管道，钢管材料的接头也可以利用焊接的方式进行连接。需要注意的是如果扩孔工作中发现钻头质量不高，那么钻头有出现磨损的可能性，也会影响到施工作业的有效进行。所以本次研究主要针对某些辅助设备，并确保扩孔器能够完成相应的扩孔作业。如果回拖速度、扭矩、流量参数记录数据与实际工作不一致，则需要按照项目部的要求作出调整。2.5 施工部分注意事项

非开挖定向钻施工本身具有一定的危险性，实际的穿越过程中也应该考虑到穿越距离、管道直径与管道壁厚等影响因素，包括卡钻等技术失误。实际的项目施工作业中也需要确保方案的可行性和设备质量的稳定性。另外在回拖管线的过程中要精确增加管道直径，工作人员也会诊断扭矩、拉力等相关资料的分析和计算来调整孔径速度，减少管道内泥浆损失与变形的情况出现。3 结语

非开挖定向技术在市政工程中发挥了至关重要的作用。从实际情况来看，在理论深度研究方面还可以进一步地进行分析，重点解决过于依赖直观经验的问题。在今后的研究当中，可以针对非开挖施工技术来研究精度和效率的控制方案，并且保障整体施工技术的高效性，为工程建设发挥技术保障的功能。参考文献

［1］郭宏，姚爱国.基于加速度计和磁强计的非开挖定向钻进无线姿

态测量［J］.仪表技术与传感器，2012（5）：40-41.

［2］陈传裕.非开挖定向钻进牵引拖拉埋管技术在风力发电工程中的

应用［J］.水利水电技术，2013，44（4）：103.

［3］尹德战，张先军.非开挖定向钻进牵引拖拉埋管技术在南水北调工

程中的应用［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2014（8）：73-75.

了原材料和混凝土配合比按批次要求及时送检外，该工程的基础四周一直布设有沉降和位移观测点，直至工程竣工验收还按规定委托第三方进行了复测。

（2）调度楼工程竣工阶段复核测量结果显示，主体建筑物累计沉降量为-70mm~-117mm，由于建筑物的基础为软基基础，沉降量及变形速率仍均偏大。主体建筑物垂直度最大向外偏移30mm，即向海侧偏移。建筑倾斜度为0.0015，符合建筑地基基础设计规范中的建筑物变形允许值。有关专家现场核查最终同意本调度楼交付使用。

（3）罗源湾博澳码头2018年6月开港已1年多了，生产调度楼也在港口装卸生产中发挥了正常的使用功能。其工后的沉降和位移观测仍在不停顿的进行中。笔者认为，在淤泥质海滩上建成的这座生产调度楼，其设计到施工全过程中质量管理的做法至今仍值得借鉴和思考。