定向鉆孔在穿越南水北調(diào)中線總干渠的應(yīng)用-論文.pdf

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1、南水北調(diào)《河南水利與甯水北調(diào)》2o14年第13期定向鉆孔在穿越南水北調(diào)中線總干渠的應(yīng)用口劉百靈口鄭臣明口楊志飛(河南省豫北水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院)摘要：水平定向鉆敷管技術(shù)是一種現(xiàn)代非開(kāi)挖敷設(shè)管道的施工新技術(shù)，主要用于各種管道穿越河流、公路、鐵路等障礙物。水平定向鉆的基本原理是：按預(yù)先設(shè)定的軌跡鉆一個(gè)小直徑導(dǎo)向孔，隨后在導(dǎo)向孔出口端的鉆桿頭部安裝擴(kuò)孔器回拉擴(kuò)孔，當(dāng)擴(kuò)孔達(dá)到要求后，在擴(kuò)孔器的后端連接旋轉(zhuǎn)接頭、拉管頭和管道，回拉敷設(shè)地下管道。，關(guān)鍵詞：水平定向鉆；非開(kāi)挖技術(shù)；穿越曲線；導(dǎo)向孔；分級(jí)反擴(kuò)孔；管線回拖圖文分類號(hào)：TV52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-

2、8853(2014)13-0052—021工程概況水平定向鉆拖拉管的布置方案受多種因素影響，其中最主亞新鋼廠供水管道是河南省安陽(yáng)市湯陰縣琵琶寺水庫(kù)為亞要的是現(xiàn)場(chǎng)地上和地下條件?，F(xiàn)場(chǎng)地上條件包括地形、地貌以及新鋼廠供水管道，為單根DN450mm玻璃鋼管壓力管道。原供周圍建筑物、河流等；地下條件包括工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、現(xiàn)有地水管線在南水北調(diào)中線總干渠樁號(hào)IV180+967．20處與南水北下管道、地下水和地下隱蔽工程等。因此，在水平定向鉆設(shè)計(jì)前調(diào)中線總干渠交叉。供水管線與總干渠軸線交角63。，交叉段必須取得第一手的地質(zhì)資料，為編制設(shè)計(jì)方案和計(jì)算工程造價(jià)起點(diǎn)位

3、于長(zhǎng)沙溝以南、總干渠以西，終點(diǎn)位于長(zhǎng)沙溝以北、總干提供依據(jù)。這些資料一般包括穿越地層的土質(zhì)類型和結(jié)構(gòu)，土質(zhì)渠以東，交叉段原管道長(zhǎng)度為231m。的主要物理力學(xué)特性(特別是土的抗剪強(qiáng)度和土層的內(nèi)摩擦角)、2方案比較含水量、透水性、巖石硬度、含卵石或礫石的比例等。方案一：供水管道采用水平定向鉆PE管穿越南水北調(diào)總3．2穿越曲線設(shè)計(jì)干渠，然后采用溝槽開(kāi)挖玻璃鋼管道直接埋地穿越長(zhǎng)沙溝與原穿越曲線設(shè)計(jì)即尋找最理想的鉆進(jìn)路徑，是水平定向鉆拖有玻璃鋼管道連接。該方案工程投資200．21萬(wàn)元。拉法設(shè)計(jì)的核心。拖拉管的穿越曲線由造斜段與水平段組成。方案二：采用玻璃鋼管倒虹

4、穿越南水北調(diào)總干渠和長(zhǎng)沙溝，項(xiàng)目區(qū)穿越南水北調(diào)中線總于渠段兩側(cè)地形開(kāi)闊，有足夠平行于長(zhǎng)沙溝倒虹吸軸線方向采用玻璃鋼管倒虹吸(總干渠底的施工場(chǎng)地，采用水平定向鉆方案，穿越長(zhǎng)度為265．30m。定向部做套管)自西向東垂直穿越總干渠，在總干渠東側(cè)征地線外轉(zhuǎn)鉆穿越入土角為l0。，出土角為8．50o，穿越段的曲率半徑為向正北，垂直穿越長(zhǎng)沙溝，與原供水管線連接。該方案工程投資1000D。管道位于南水北調(diào)中線總干渠渠底護(hù)砌高程以下8m，298萬(wàn)元。滿足南水北調(diào)工程及水平定向鉆相關(guān)要求。上述方案二為大開(kāi)挖方案，施工工藝簡(jiǎn)單，但是對(duì)南水北調(diào)水平定向鉆導(dǎo)向孔軌跡由斜直線段

5、、曲線段、水平直線段組中線總干渠渠底泥灰?guī)r地質(zhì)破壞比較大，投資大；方案一不影響成。管道穿越控制點(diǎn)位置按下列公式計(jì)算：施工環(huán)境，對(duì)渠道泥灰?guī)r破壞小，管道在地下不受擾動(dòng)，使用壽a2=Rxsin0人；b2=R×(1-COS0入)；bl=hr-b2；命較長(zhǎng)，施工周期短，投資小，故推薦采用方案一，即采用水平定al=btitan0人；cl=R×sin0出；d2=R×(1-cos0出)；向鉆PE管倒虹吸穿越總干渠方案。dl=h2-d2；c2=d1／tan0＆；Ll=L—aI—a2一cl—c23穿越段管道設(shè)計(jì)式中：_入土端曲線的水平長(zhǎng)度(m)廠人土端曲線的3．1設(shè)計(jì)前

6、的準(zhǔn)備工作高度(m)．b一人土端直線段的高度m)．c1一出土端曲線的水平、-、矗、寫＼!．、石；，I、長(zhǎng)度(m)；d2-一出土端曲線的高度(m)；d一出土端直線段的高度作者簡(jiǎn)介：劉百靈(1980一)，男，工程師，主要從事水利規(guī)劃設(shè)計(jì)(m)；Lt—底部直線段的長(zhǎng)度m)；R一曲率半徑(m)；0一人土工作。角o)；h一入土端地面與底部直線段的高度(m)．a(chǎn)1一入土端《河南水利與南水北調(diào)》2o14年第13期南水北調(diào)直線段的水平長(zhǎng)度m)；0一出土角(。)；h：_出土端地面與(鉆進(jìn)長(zhǎng)度)內(nèi)，深度偏差控制在0．50％L(鉆進(jìn)長(zhǎng)度)內(nèi)。底部直線段的高度(m)；c廠出土

7、端直線段的水平長(zhǎng)度m)；I一4．4分級(jí)反擴(kuò)成孔穿越長(zhǎng)度m)；導(dǎo)向孔完成后，即可卸下控向用鉆具，連接擴(kuò)孔器，試噴泥經(jīng)計(jì)算，入土端斜直線段長(zhǎng)32．40m，第一曲線段長(zhǎng)86．80漿正常后，開(kāi)始擴(kuò)孔作業(yè)。穿越采用三級(jí)擴(kuò)孔，每次預(yù)擴(kuò)孔都進(jìn)m，水平直線段長(zhǎng)20．O0m，第二曲線段長(zhǎng)73．90m，出土端斜直行鉆桿和鉆具的倒運(yùn)及鉆具連接。線長(zhǎng)32．20m。擴(kuò)孔級(jí)別如下：3．3鉆機(jī)選型第一級(jí)用350mm擴(kuò)孔器進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔；鉆機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)、孑L底鉆具、鉆頭類型和尺寸根據(jù)地質(zhì)條件、第二級(jí)用550mm擴(kuò)孑L器進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孑L；穿越深度、土層或巖層的造斜能力、造斜配套工具等綜合比較選第

8、三級(jí)用750mm擴(kuò)孔器進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔；用型鉆機(jī)。第四級(jí)用750mm桶式擴(kuò)孔器進(jìn)行洗孔。回托力采用下