陕西华伟建设带您了解非开挖技术

1.概况

1900年，美国采用顶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极小的情况下，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，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。通常最终扩孔孔径为，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。

水平定向钻施工造价构成及主要影响因素 

 由于水平定向钻施工的应用范围较广，因此涉及到的专业工程计价依据也较多。例如，市政定额、交通定额和石油天然气定额中均有相关的定额子目。由于施工工艺不同，计价的方法和内容均有所不同，但涉及到报价时所需考虑计价要素基本类似，笔者根据多年来工作经验，以石油天然气工程报价为例简要介绍如下。  石油天然气工程水平定向钻施工报价主要包括管线预制、定向钻穿越、土石方工程、三通一平、泥浆处理等费用，有的还包括了过渡段管线敷设及其他零星工程。招标文件及图纸一般只标明或说明定向钻穿越的材质、规格、及穿越的长度，预算人员还需要根据水平定向钻施工组织设计和施工方案，并结合施工现场实际情况计算分部、分项工程量，以保证报价的准确性和合理性。

甘肃西和县一钻400米岩石山体引水管道穿越圆满竣工！-陕西华伟建设

近日，陕西华伟传来好消息，该企业非开挖工程甘肃西和县一钻400米岩石山体引水管道穿越圆满竣工！该非开挖工程项目的出色完成，标志着华伟企业在岩石管道穿越上又有了新的突破。

   项目简介：本次项目施工的地点西和县隶属于甘肃省陇南市，因古西和州而得县名。西和县素有“宝贝的复新地带”之称。先后年被评为“中国半夏之乡”和“中国乞巧文化之乡”。在陕西华伟的技术工程师和工人们夜以继日的努力下，终于将400米岩石山体的引水管道穿越完成，给西和县人民的引水工程作出了巨大贡献。本项目比预期工期提前2天竣工，体现了陕西华伟施工的迅速、高效以及优质的服务质量。

   在管道施工过程中,当遇到公路、铁路、河流、建筑物等地上障碍物时,采用传统的明开挖工艺无法施工,采用顶管、沉管等施工工艺造价较高,工期较长。采用非开挖定向穿越—拉管施工,即经济又能大大缩短施工周期。本次400米岩石山体引水穿越施工流程：1测量放线→2设备搬迁、进场布置→3系统安装、调试→4磁方位测量→5试钻→6 钻导向孔→7五级预扩孔+清孔→ 8 管道回拖→9设备撤场、竣工整理。

   工程图片：