河北省水利工程局河北石家庄050021
摘要：输水管道（DN630PE管道）穿越河流工程，采用定向钻机钻导向孔，然后将导向孔扩孔，最后将产品管线沿着扩大的导向孔拉至钻孔中设计位置，完成管线穿越施工。
关键词：钻导向孔、将导向孔扩孔、拖DN630PE管至钻孔中
1.工程概况
河北省地下水超采综合治理试点（2016年度）景县农村生活用水置换工程施工，本工程置换的乡镇为杜桥镇，王谦寺镇，龙华镇，青兰乡和广川镇五个，五个乡镇供水能力为杜桥水厂2865立方米/天，现状实际供水人口17.06万人，年实际供水量217万立方米。主要建设内容及规模：DN630PE管道安装，混凝土路面施工，管道附属建筑物施工。
本文重点介绍导向钻进铺管法在河北省地下水超采综合治理试点（2016年度）景县农村生活用水置换工程施工4标施工中的应用。该工程输水管道为DN630PE管，拉管长度140米。管道需穿越河流底部铺设。
2.导向钻进铺管法工作原理
使用水平定向钻机进行管线穿越施工，其工作过程是通过导向仪进行导向和探测，先钻出一个与设计曲线相同的导向孔，然后再将导向孔扩大，把产品管线回拖到扩大了的导向孔中，完成管线穿越的施工过程。施工过程一般分为三个阶段：第一阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔；第二阶段是将导向孔进行扩孔；第二阶段是将产品管线沿着扩大了的导向孔拖到钻孔中，完成管线穿越工作。
3.导向钻进铺管法方案实施
3.1导向孔钻进
3.1.1导向孔钻进施工工艺
导向钻进是铺管成功的关键环节之一，这个过程需要至少两名操作人员，一名钻机操作者，操作钻机，控制钻具在地下的状况；另一名是定位探测仪操作员，负责监测、探测钻头在地下的走向和进尺情况。钻头上装有可发射无线信号的探头，它可穿过地层发出一种特殊的电磁波，操作员手中的探测器可以接受这些信号，并经过处理后，让钻机操作者及时了解钻头目前的位置，显示的信号包括钻头走向、深度、造斜率和面向角等信号，以便及时调整钻头的方位，确保钻头按照事先设计好的轨迹钻进。钻机操作者可以在钻机上，通过仪表掌握钻进过程中施加给钻杆的压力和回转扭矩。在钻机仪表盘上，还可以看到来自探测装置反馈过来的一切信息，钻机操作者通过这些信息来调整钻头方位，操作台上的液压仪表和远距离信息显示仪表，就像操作者的眼睛一样，可以随时观察孔底情况。
3.1.2施工要点和施工注意事项
（1）要严格按照设计规划好的穿越曲线钻进，主要是控制好钻进曲线不同位置的深度和造斜率。如果前一段钻进没有完全符合设计曲线，所出现的差值可以通过下一段来修正，并记录实际钻孔与钻孔的偏差，通过计算来调整钻进的参数。（2）设计钻孔轨迹时重点考虑以下影响因素：回拖管线的材质、尺寸、曲率半径；钻杆弯曲极限；地层条件；地上、地下障碍物状况。（3）导向孔钻进时，采用带斜面的非对称钻头。若一边旋转一边推进，钻孔呈直线延伸，即钻出一个直孔，若钻头只推进不旋转，由于地层给斜面钻头的反力的作用，使钻头朝斜面法线的反方向钻进，即实现造斜功能，钻出曲线或造斜孔。（4）钻机配有控向探测仪器，其作用就是及时探测钻头在地下的实际位置，并将探测结果传输到地面接收显示器和施钻操作台上的远程显示器。（5）在改变方向的过程中，钻孔的转角或转弯半径应该控制在一定的范围内（R=50D，即导孔轨迹的弯曲半径应大于8m），只考虑钻杆的弯曲半径即可，使实际的钻孔曲线尽量平缓，以利于回拖。（6）钻机场地准备好钻机到达现场安装调试完毕后，开始钻导向孔。（7）为顺利完成导向孔曲线的钻进，关键要注意以下几点：a．钻头转向6点钟的位置，开动钻液泵，确信钻头喷嘴中有钻液流动，开始朝前推进并穿透地面保持钻头进入地面的斜度，第一根要没有任何转向直钻。
b．接上第二根钻杆之前，要将这根钻杆转动并将钻头抽回入口坑，再将该钻杆旋转钻入地下。（8）钻进前都要确认泥浆泵是开着的。并观察压力表指示。应及时调整钻液流量，以便入口坑有泥浆流回这有助于操作员判断环形空间是否仍然畅通。（9）在钻孔的全程，定位员要决定钻孔的斜度、深度和与计划路径相关的实际钻孔路径。然后由操作员调整钻位置来达到。
3.2预扩孔施工
3.2.1预扩孔施工工艺
预扩孔就是在实际铺设管线之前，经过一次或多次的扩孔来扩大钻孔的直径，以减小回拉铺管的阻力，确保施工顺利完成。最终成孔直径一般比管子直径大200毫米（或是管径的1．5倍）。
导向孔钻完成后，将钻头从钻杆上卸下，安装上合适的反扩孔钻头和分动器，然后在分动器后面接上回拉钻杆，进行扩孔钻进。扩孔的速度和地质及钻机的参数等因素有关，要选用合适的扩孔工艺参数才能顺利完成扩孔工序。
3.2.2预扩孔的施工原则和注意事项
（1）预扩时，回扩头后面带的不是管子而是钻杆，钻杆是通过万向节与回扩头连接被拖入钻孔中的；
（2）在将后面的钻杆安装之前，要确信钻机是被锁定的；
（3）当扩孔完成，拉完足够的钻杆后，将钻机锁定，用液压管钳在出口点卸开钻杆接头，接上回扩头、万向接和钻杆转换连接杆；
（4）按照安全操作步骤进行预扩。保持机组成员与操作员密切联系，确保整个连接过程的安全。
（5）扩孔时视工作坑反浆情况，合理调配泥浆的粘度、比重、固相含量等技术参数。
3.3回拖管线施工
3.3.1回拖管线施工工艺
经过预扩孔后，才可以进行PE管的回拖工作，PE管道一次焊接成型后进行回拖施工。PE管在回拖前先进行焊缝检验，对待回拖管进行强度试验，都合格后方可进行回拖施工。回拖管线时PE管在扩好孔的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与洞之间由泥浆润滑。经过钻机多次预扩孔，最终成孔直径一般比管子直径大150毫米，所以不会伤害PE管外壁。
先将拉管头与待铺管道联接起来，然后将拉管头与分动器联接，随着钻杆的回拉，管道慢慢进入孔内，直到完成全部管道的铺设。然后卸下扩孔钻头及分动器，取出剩余钻杆取下拉管头，铺管工作完成。
3.3.2回拖管线注意事项
（1）回扩的过程中，主要是目标是将回扩头切削下的钻屑与钻液混合成泥浆，以便将泥浆排出，为新装管线提供足够的空间；
（2）回拖的过程对于成功地完成一个钻孔是非常重要的，这时需要合适性能和足够的钻液；
（3）将回扩头与钻杆连接起来之前，检查万向节是否可用手自由转动。
4、结语
导向钻进铺管法俗称“拉管施工”，是简便快捷的管道铺设施工工艺。不用进行管线位置的大开挖，减少好多工作量。解决了有些不能进行大开挖施工造成的难题。随着文明施工和环保意识的增强，该项施工工艺避免了大开挖引起的交通不便、环境污染及安全隐患，在本工程中避免影响管道上方河道的通水需要。随着现代化施工的不断发展，“导向钻进铺管法”施工越来越受到人们的青睐，施工工艺也将更加完善。
参考文献：
1、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008
2、《水电水利工程钻探规程》DL/T5013-2005
3、《沟槽式连接管道工程技术规程》CECS151：2003
4、《河北省地下水超采综合治理试点（2016年度）景县农村生活用水置换工程施工》招标文件（招标编号：FYZB2017-006-SG）及设计施工图纸。
作者简介：梁瑞华：（1974-），女，籍贯河北井陉县人，汉族，单位河北省水利工程局，高级工程师，研究水利施工技术管理工作。