水平定向钻施工技术规章Word文档下载推荐.docx

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7.2试验与检测

7.3工程竣工验收

附录A福建省岩土的工程分类）

附录B福建省常见土层物理力学性质指标

附录C福建省常见岩石物理力学性质指标

附录D探测地下管线的物探方法选择表

附录E导向钻进原始记录

本规程用词说明

条文说明

1总则

1.0.1为加强福建省定向钻铺管设计、施工及质量验收的统一工程标准，做到安全适用、技术先进、经济合理、质量可靠，特制定本规程。

1.0.2本规程适用于福建省定向钻铺管的设计、施工及质量验收。

1.0.3定向钻铺管工程应符合国家及地方有关城市规划、土地管理、环境保护等法律法规的规定。

1.0.4定向钻铺管工程的设计、施工及质量验收，除应符合本规程外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。

凡未注明日期的引用文件，其最新版本适用于本规程。

2术语

2.0.1非开挖技术TrenchlessTechnology

在不开挖地表的条件下或以最小的地表开挖工作量进行各种中小直径地下管线铺设、更换、修复和定位的施工技术。

2.0.2水平定向钻孔HorizontalDirectionalDrilling

利用水平定向钻机以可控钻孔轨迹的施工方法，在不同地层和深度进行钻进，通过导向系统使钻头沿着设计方向（轨迹）钻进并到达设计位置出口。

2.0.3起始工作坑EntryShaft/Pit

为水平定向钻进施工导向孔、扩孔钻进及拉管就位存储、回收泥浆和确定起始入口位置而开挖的工作坑。

2.0.4出口工作坑ExitShaft/Pit

为回收、储存水平定向钻进施工中排出的泥浆和确定出口位置而开挖的工作坑。

2.0.5穿越Crossing

在地表下避开障碍物进行非开挖铺设管线。

2.0.6钻井泥浆DrillingMud

指水和膨润土或聚合物的混合物，有时还需加入某些处理剂主要用于钻进施工中的冷却、润滑钻具、护壁和悬浮携带岩屑。

2.0.7导向孔PilotHole

利用水平定向钻机，沿设计轨迹施工完成的初始钻孔。

2.0.8导向孔轨迹PilotPath

导向孔钻进时，导向钻头移动路线的变化位置。

2.0.9入、出土角Entry/ExitAngle

在水平定向钻进，施工过程中钻头进入地层或从地层钻出时，钻杆柱与水平面的夹角。

2.0.10顶角PitchAngle

钻孔轴线在给定点的切线与通过该点与水平面之间的夹角。

2.0.11方位角AzimuthAngle

钻孔轴线在水平面上的投影或钻孔轴线在给定点上的切线在水平面上的投影与正北方向之间的夹角。

2.0.12导向系统/定位仪Locator/WalkoverSystem

提供方位角、顶角及导向孔施工状态等参数的系统。

2.0.13扩孔ReamingBore

为达到与水平定向钻进管线铺设相适应的孔径，用回扩钻头扩大孔径的施工过程。

2.0.14回拉PullBack

生产管通过钻杆从钻孔的出土点一侧，沿扩孔后的孔洞，回拉至钻杆入土点一侧的施工过程，亦称拉管就位。

2.0.15生产管ProductPipe

为各种建设目的而铺设的各类永久性地下管线。

2.0.16随钻测量MeasurementWhileDrilling

水平定向钻进导向孔施工过程，连续不断地检测有关钻孔信息的测量技术。

3.0.1工程设计前应进行工程勘察，调查分析施工区域内有关各方面情况，充分掌握现场资料。

3.0.2既有地下管线分布情况应查明。

3.0.3定向钻铺管使用管材通常为钢管、PE管和PVC管等，其材质及性能应符合国家有关现行标准及相应规定。

3.0.4施工中所配制的钻进泥浆应根据地层条件合理使用，并做好环保、安全防护，文明施工。

3.0.5施工时和施工完成后，铺设管线的上覆土层及相邻建筑物不得沉陷、坍塌或隆起，相邻或相交管线及地下构筑物不受损坏。

3.0.6定向钻铺管设计、施工、监理等单位必须具有专业资质。

3.0.7定向钻铺管施工操作人员必须经培训考核合格后，方能上岗操作施工，同时应遵守相应的安全操作技术规程。

3.0.8定向钻铺管工程质量应符合各类地下管线的质量标准。

4.1一般规定

4.1.1定向钻铺管施工前应进行工程勘察。

工程勘察应符合《岩土工程勘察规范》GB50021、《岩土工程勘察规范》DBJ13-84和《城市地下管线探测技术规程》CJJ61的规定。

4.1.2工程勘察时，应由建设单位（甲方或业主）提供以下相关资料：

1管线工程平面图（1:

200～1:

1000）；

2既有管线地下管网图；

3工程技术要求。

4.1.3工程勘察应包括工程地质、水文地质、地形、地貌、地面建

（构）筑物及既有地下管线探测、管线铺设路由勘察等。

4.2工程地质勘察

4.2.1现场踏勘应查明地形、地貌、地面建（构）筑物对工程施工的不利条件，应查清水域覆盖面积和深度，应查实有无影响施工的干扰源。

4.2.2定向钻铺管施工应通过工程勘察取得所要穿越地层的详细资料。

4.2.3福建地区岩土的工程分类应符合《岩土工程勘察规范》GB50021、《岩土工程勘察规范》DBJ13-84的规定，其中岩土的工程分类见本规程附录A，福建省常见土层物理力学性能指标见本规程附录B；

福建省常见岩石物理力学性质指标见本规程附录C。

4.2.4工程勘察报告中，水文地质内容应包括：

地下水类型、含水层性质、测定初见水位和稳定水位。

当场地存在多层对工程有影响的地下水时，应分层测量地下水位，并查明主要含水层的分布规律，地下水补给和排泄条件，提供设计、施工所需的其他水文地质参数。

4.2.5需要进行岩土试验的项目应根据定向钻施工和所铺设的生产管线的要求来确定，试验项目应按《岩土工程勘察规范》GB50021、《岩土工程勘察规范》DBJ13-84的规定执行。

4.2.6勘探取样钻孔的平面钻孔位置和深度应符合下列规定：

1勘探孔的位置应在定向钻铺管的穿越线路两侧3～5m内，勘探孔结束施工后应进行灌浆封孔；

2勘探孔数量的确定应按定向钻穿越长度及地层的复杂程度确定。

在均质地层上布孔，可沿穿越路由方向进行，孔距50～100m；

在地质构造复杂且地层不连续的情况下，应加密布孔；

3穿越公路、铁路、地表障碍物宜在其两侧布孔，孔数不宜少于2个；

穿越河谷、河谷两岸及河床应布置勘探孔，孔数不应少于3个。

4一般情况下，勘探孔的深度应在定向钻铺管轨迹以下6m；

5勘探孔钻进遇砂层、卵石层时，宜将该层穿透；

6在必须采用降底地下水位进行施工的地域应查清地下含水层的厚度。

4.3既有地下管线探测

4.3.1既有地下管线探测，宜遵循下列程序：

搜集资料→现场踏勘（确定探测方法）→实地调查（仪器探察、人工探察）→地下管线图绘制→报告书编写→成果验收。

4.3.2既有地下管线探测的范围应不小于穿越路由两侧5m，并查明既有地下管线的性质、类型及所在的地下空间位置。

4.3.3既有地下管线的探测方法选用仪器（物探方法）探测时，可参照本规程附录D。

4.3.4既有地下管线的探测应符合《城市地下管线探测技术规程》CJJ61的规定。

4.3.5既有地下管线探测后，应通过地面标志物、检查井、闸门井、人孔、手孔等进行复核。

4.4.1定向钻穿越路由勘察应先进行初步勘察，以判断路由的可行性，最后确定穿越路由。

4.4.2沿穿越路由绘制施工断面图。

4.4.3穿越路由应安全适用、经济合理、技术可行，并明确起、止点位置及长度。

4.4.4穿越路由勘察应遵循下列原则：

1输送可燃性介质管线应远离车站、桥梁及重要构筑物；

2穿越河流宜选择在河段顺直、水流平缓、河床和坡岸稳定、两岸有足够施工场地的有利位置；

3应避开高压电塔、电站、变电站等高压危险区；

4应避开不良地质和不利于施工的地形、地貌；

5保护生态环境，少占农田、绿地等。

5工程设计

5.1一般规定

5.1.1定向钻铺管工程一般情况下宜按两阶段设计：

初步设计和图件设计。

5.1.2对重大的、技术复杂的穿越工程应进行初步设计。

初步设计应根据国家现行标准、规范，在充分调查研究基础上，结合管线的使用功能和建设方意见，优化设计方案。

5.1.3定向钻铺管施工图设计应包括下列内容：

1工程概况：

项目、地点、内容、主要工程量、计划施工周期；

2既有地下管线；

3施工方法、技术工艺；

4施工机具及材料；

5检验及验收标准。

5.1.4设计文件应提交施工图审查，审查合格后方可使用。

5.1.5设计变更应填写设计变更通知书及变更内容，并经原审图机构审查确认后方可继续实施。

5.2管材

5.2.1定向钻铺设钢管应具有足够强度、韧性、良好的焊接性能和抗腐蚀能力。

5.2.2采用泥浆扩孔回拉的钢管，其壁厚应根据埋深、回拉长度和土层条件等确定，钢管最小壁厚可按表5.2.2选用。

表5.2.2定向钻铺设常用钢管的最小壁厚表

管径（D）mm

管壁厚（T）mm

≤168

6

168～273

6～8

273～426

8～10

426～630

10～12

630～1000

D/T＜50经验公式

注：

管径大于630mm，小于1000mm的钢管设计的壁厚由计算确定。

5.2.3定向钻铺设PE管的主要设计标准应满足在给定压力条件下的流量要求和铺设过程中的荷载（摩擦力、弯曲应力、浮力、水动力、张应力等）作用的总应力以及回拉力的要求。

PE80、PE100管材公称压力SDR值应按表5.2.3选用。

表5.2.3PE80、PE100聚乙烯管材公称压力和标准尺寸

标准尺寸比

SDR33

SDR26

SDR21

SDR17

SDR13.6

SDR11

公称压力（Mpa）

PE80

0.40

/

0.60

0.80

1.00

1.25

PE100

1.60

SDR指管径与壁厚的比值

5.2.4PE管材的物理力学性能应符合表5.2.4的要求。

表5.2.4PE管材物理力学性能

序号

物理力学性能

要求

1

断裂伸长率（％）

≥350

2

纵面回缩率（110℃）％

≤3

3

氧化诱导时间（200℃）min

≥20

4

耐候性（管材累计接受≥3.5GJ/m2老化能量后）

80℃静液压强度（165h）

不破裂不渗透

断裂伸长率％

≥10

5

静液压强度（环向压力）Mpa

20℃1h

11.80

80℃170h

3.90

质量（g/cm3）

≥0.93

5.3导向孔轨迹设计

5.3.1定向钻导向孔轨迹设计应包括下列内容：

1钻孔类型和轨迹形式；

2选择造斜点；

3确定曲线段的曲率半径；

4计算各孔段钻孔轨迹参数。

5.3.2定向钻导向孔轨迹宜由斜直线段、曲线段、水平直线段等组成。

其设计应根据生产管线技术要求、施工现场条件、施工机械等进行轨迹综合组合。

5.3.3定向钻导向孔轨迹设计可采用作图法或计算法确定。

1作图法：

入、出土角和曲线段的确定可按图5.3.3进行。

图中：

α1——入土角

α2——出土角

A——入土点

D——出土点

B——第一曲线段和直线段轨迹变化点

C——直线段和第二曲线段轨迹变化点

h——轨迹（铺管）深度

L1+L2+L3——定向钻铺管水平长度

2计算法：

入、出口角和曲线段的计算可按本规程图5.3.3及下列公式计算。

L1＝

=2arctg

L3＝

5.3.4入土角应符合下列条件：

1入土角应根据机具设备性能确定；

2入土角应根据施工场地条件确定；

3入土角应根据穿越路由上既有地下管线（构筑物）的分布情况确定；

4入土角（点）距穿越障碍物起点的距离应能完成造斜段的钻进；

5入土角（点）应能达到铺管深度要求；

6入土角宜为80～200。

5.3.5出土角应根据定向钻铺设管线类型、材质、管径确定：

1小直径钢管的出土角宜为00～150；

2铺设较大管径的钢管第二曲线段轨迹变化点C，宜选择在下管工作坑内。

在场地条件满足情况下，第二曲线段应在下管工作坑内，可按图5.3.5选用；

图5.3.5铺设较大管径钢管轨迹设计图

3PE管、PVC管的出土角宜在00～200。

5.3.6在地面上采用始钻式钻机钻进导向孔时，第一直线段轨迹应是入土角的斜直线段，该段最小距离不应小于一根钻杆长度；

大型设备该段距离不宜小于10m。

5.3.7定向钻穿越公路、铁路、河流、地面建筑物时，最小覆土深度应符合专业规范要求；

当专业规范无特殊要求时，最小覆土深度应符合表5.3.7的规定。

表5.3.7最小覆土深度

项目

深度

城市道路

与路面垂直净距＞1.5m

公路

与路面垂直净距＞1.8m；

路基坡角地面以下＞1.2m

高速公路

与路面垂直净距＞2.5m；

路基坡角地面以下＞1.5m

铁路

路基坡角处地表下5m；

路堑地形轨顶下3m；

0点断面轨顶下6m

河流

一级主河道百年一遇最大冲刷深度以下＞3m

二级河道河底最低标高以下＞3m，最大冲刷深度以下2m

地面建筑

根据基础结构类型，经计算后确定。

最小覆土深度还应必须大于生产管管径5～6倍以上。

5.3.8定向钻铺设的管线与建筑物或既有地下管线的距离应符合下列规定：

1铺设在建筑物基础以上时，与建筑物基础的水平净距不得小于1.5m；

2铺设在建筑物基础以下时，与建筑物基础的水平净距必须在持力层扩散角范围以外，尚应考虑土层扰动后的变化，扩散角不得小于450；

3在建筑物基础下铺设管线时，必须经过验算后确定深度；

4与既有地下管线水平铺设时，φ200mm以上的管线，净距应为最大扩孔径的2倍以上；

φ200mm以下的管线，净距不得小于0.6m；

5从既有地下管线上部交叉铺设时，垂直净距应大于0.6m；

6从既有地下管线下部交叉铺设时，垂直净距应符合下列要求：

1）粘性土地层应大于扩孔直径的1倍；

2）粉土地层应大于扩孔直径的1.5倍；

3）砂土地层应大于扩孔直径的2倍；

4）小直径管道（φ＜110mm）垂直净距不得小于0.5m。

7遇可燃性管道和特殊管线及弯曲孔段应考虑加大水平和垂直净距。

若达不到上述距离时，应增设有效的技术安全防护措施。

5.3.9定向钻铺设钢管最小允许曲率半径应采用公式（5.3.9）计算，也可用不小于1200D估算。

Rmin＝206D

（式5.3.9）

式中：

Rmin－最小曲率半径（m）

206－常数（Mpa·

m）

D－钢管外径（mm）

S－安全系数，一般取1～2

K2－钢管屈服极限（Mpa）

5.3.10定向钻铺设PE管的最小允许曲率半径可采用公式（5.3.10）计算：

＝

（式5.3.10）

－曲率半径（cm）

E－弹性模数（Mpa）

DH－管外径（cm）

－弯曲应力（Mpa）

铺设PE管时，钻孔轨迹的曲率半径应同时满足钻杆的曲率半径。

5.3.11钻杆的曲率半径应由钻杆的弯曲强度值确定。

根据工程实践经验，一般情况下钻杆弯曲半径为1200D以上（D为钻杆外径）。

5.4工作坑

5.4.1定向钻铺管应根据场地条件、管线类型、管径、材质、埋深、地质条件、既有地下管线分布情况及定向钻施工的设计参数确定工作坑的形状、大小和深度。

5.4.2工作坑支护形式分有钢板桩、钢筋混凝土排桩、喷锚支护及放坡支护等，支护方法和适用条件可按表5.4.2选用。

表5.4.2工作坑支护方法和适用条件

工作坑支护

适用条件

排桩、喷锚

土质比较松软，且地下水又比较丰富；

渗透系数＞1×

10-4cm/s的砂性土，覆土深度较大时

钢板桩

土质比较好，地下水又较少，深度＞3m时；

渗透系数在1×

10-4cm/s左右的砂性土

放坡

土质条件较好，地下水又较少，深度＜3m时

1、工作坑距建筑物较近，应采取特殊措施；

2、采用的支护方式，其整体刚度、稳定性和支撑强度必须通过验算；

施工时应进行全过程位移观测；

3、工作坑内降水方法，根据水文地质条件确定；

4、放坡施工的工作坑，坡顶必须无荷载，余土应弃在2m以外；

5、工作坑支护方式应符合《建筑基坑支护技术规程》JGJ120中的有关规定要求。

5.5.1定向钻回拉力宜按公式（5.5.1）计算：

F拉=πLf【

泥-dδ1（D-δ1）】+K粘πDL（式5.5.1）

式中:

F拉－计算的拉力（t）

L－穿越长度（m）

f－摩擦系数，0.1～0.3

D－生产管直径（m）

泥－泥浆密度（t/m3）

δ1－生产管壁厚（m）

K粘－粘滞系数，0.01～0.03

5.5.2定向钻机宜根据式5.5.1计算值的1.5～3倍来选择。

6.1一般规定

6.1.1定向钻铺管施工应符合设计要求，技术措施安全可行、减少环境污染、不破坏相邻管线与建筑物。

6.1.2定向钻铺管施工前，应制订施工组织设计或专项施工方案，并做好技术交底。

6.1.3材料进场时，应进行质量检验，并附有质量证明合格文件。

6.2定向钻铺管钻机

6.2.1定向钻铺管钻机分类和技术性能可按表6.2.1选用。

表6.2.1定向钻机分类及其技术性能

分类

小型

中型

大型

给进力或回拉力（kN）

﹤100

100～450

﹥450

扭矩（kN·

﹤3

3～30

﹥30

回转速度（r/min）

﹥130

100～130

﹤130

功率（kW）

100～180

﹥180

钻杆长度（m）

1.50～3.00

3.00～9.00

9.00～12.00

给进机构

钢绳和链条

链条或齿轮齿条

齿轮齿条

铺管直径（mm）

﹤350

350～600

600～1200

铺管长度（m）

﹤300

300～600

600～1500

铺管深度（m）

﹤6

6～15

﹥15

导向测量系统

手持式导向仪

手持式导向仪或随钻测量仪

随钻测量仪

6.3定向钻铺管施工

6.3.1定向钻铺管施工设备安装应符合下列条件：

1设备应安装在生产管中心线延伸的起始位置；

2调整机架方位应符合设计钻孔轴线；

3按设计入土角调整机架倾斜角度；

4钻机定位后，应用锚杆锚固。

土层坚硬且干燥可适用直锚杆；

土层松散可采用砼基础或沉箱螺旋锚杆锚固定位。

6.3.2导向系统配置应根据机型、穿越障碍物类型、探测深度及现场测量条件等选用，使用前应符合以下要求：

1操作人员应熟悉仪器性能、适用范围、操作方法；

2导向仪应定期进行计量鉴定。

施工前尚应进行现场校准，合格后方能使用。

6.3.3孔底钻具组合应按采用导向系统、土层条件、穿越深度等要求确定；

孔底钻具组合形式可参照表6.3.3选用。

表6.3.3孔底钻具组合形式

定位系统

土层条件

钻具组合

手提步履式导向仪

软土层

提供倾角、方位角、深度的泥浆喷射铲式钻头、探头（棒）室及钻杆组合

中、硬土层

铣齿牙轮钻头、提供倾角、方位角、深度的方向控制的弯接头，探头（棒）室及钻杆组合

硬土或岩土层

铣齿牙轮钻头、预先安置的泥浆马达无磁钻铤和钻杆组合

有缆式导向仪

钻头、弯接头、浮动接动、装有探头（棒）的定向钻头、泥浆马达、无磁钻铤和钻杆组合

钻头、泥浆马达、浮动接头、定向接头、无磁钻铤和钻杆组合

6.3.4导向钻头类型和尺寸应按岩土类型、岩土层造斜能力、造斜配套工具等要求确定钻头类型和尺寸，可参照表6.3.4选用。

表6.3.4钻头类型和尺寸

岩土类型

钻头类型和尺寸

淤泥

较大掌面的铲形钻头

淤泥质粘土

中等掌面的铲形钻头

粘土

较小掌面的铲形钻头，掌面宽度应比探头室直径大12mm以上，铣齿钻头或马掌面冲击钻头

砂层

小锥形掌面铲形钻头

砂、卵、砾石层

镶焊硬质合金、中等尺寸弯接头钻头

岩层

孔底动力钻具

6.3.5钻杆使用应符合下列要求：

1向钻钻杆机械性能主要是强度和扭矩，其规格、型号应符合孔底钻具工作扭矩、钻机顶力及回拉生产管时总拉力要求；

2钻杆曲率半径应不小于钻杆外径1200倍；

3钻杆丝扣应保持洁净，旋扣前应涂上丝扣油；

4弯曲和损伤钻杆不能使用，钻杆内应避免杂物进入。

6.3.6导向孔施工应符合下列要求：

1钻机开启后应进行试运转，确定机具各部分都运作正常后方可钻进；

2第一根钻杆入土钻进时，应轻压慢转稳定入土位置，符合设计入土角后方可实施钻进；

3导向孔钻进时，造斜段测量计算频率一般情况每0.5～1.0m/次，直线段测量计算频率一般每根钻杆一次；

测量参数应符合设计轨迹要求，且应按下列要求进行数据记录：

1）采用手提步履式导向仪钻孔轨迹测量方法的现场记录内容，应符合附录E要求，并按记录绘制钻孔轨迹剖面图。

2）采用有缆式导向系统钻孔轨迹测量，钻孔轨迹监视和调控应随时观察计算机处理的随钻数据，