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牵引管法在管道施工工程中的应用

时间:2011-04-23  作者:秩名

论文导读:增槎路(增步桥至庆丰收费站)绿化带喷淋设施工程位于增步桥至庆丰收费站,在已另行报装的9套DN100水表后敷设供水管道约33967m,其中牵引管780.2m,雾喷头1809套,手喷取水点202套,汽车补水点3套,WLSK离心式可调塑料微喷头1768套,PYSSD10低仰角摇臂式双喷嘴工程塑料喷头雾喷头41套。
关键词:牵引管,管道工程,施工技术
 

增槎路(增步桥至庆丰收费站)绿化带喷淋设施工程位于增步桥至庆丰收费站,在已另行报装的9套DN100水表后敷设供水管道约33967m,其中牵引管780.2m,雾喷头1809套,手喷取水点202套,汽车补水点3套,WLSK离心式可调塑料微喷头1768套,PYSSD10低仰角摇臂式双喷嘴工程塑料喷头雾喷头41套。供水干管采用钢塑管,喷淋支管采用UPVC管,牵引管道采用UPVC管(护管为镀锌钢管)。

由于本工程有部分管线不适宜开挖施工,根据设计要求,有589.1米DN200及191.1米DN100钢管套管管道采用导向钻的牵引管施工方法。采用导向钻进法铺设地下管线时,地层条件、原有地下管线状况以及周边环境对施工工期、施工成本、甚至铺管工程的成败有直接影响,本工程地层软硬不均、地下水丰富、原有地下管线纵横交错、上下重叠,地质条件十分复杂,导向钻进难度大,必须具体情况具体分析。

1、设备机具

我们根据工程要求及前期的工程经验,工程使用设备为GBS-10型导向钻机。

GBS-10型钻机是全液压动力头钻机,由80HP柴油机驱动。论文检测。该机由主机操作系统和拖车泵站组成,重量轻、定位方便,回拉力较大,为10t,但扭矩较小,只有2400Nm。泥浆泵为柴油机联合驱动,排量为32~1501/min,最大泵压为10MPa。采用钻杆为2.5mm×50mm整体方扣钻杆,钻头为单嘴高压射流切割土层,带有15度斜面的导向钻头,用于铺管前的导向孔施工。导向孔钻进是根据导向孔设计轨迹,在导航仪的定位下进行的。导向钻机回转与给进同时操作时,则导向钻头为保直钻进;当只给进不回转时导向钻头为纠偏钻进。成孔采用分级扩孔的方式进行,有从110mm到500mm的锥形高压射流反螺旋挤压钻头,450mm和550mm螺旋出土钻头,以及675mm和775mm两径筒式出土扩孔钻头。论文检测。

2、测量放线与地质钻探

2.1建立工程测量控制网

组织测量组按设计单位提供的测量控制点进行复测,复测无误后建立工程测量控制网,对工程进行点面相结合的测量控制。

2.2地质钻探

在打导向孔之前,必须有明确的地质质料,对当地土质要充分了解,从而,确定钻进的施工方法。

3、工作坑施工

根据现场情况设置工作坑,清理现场,破除工作坑位置处混凝土路面,开挖工作坑,按设计要求施工基坑控制桩,边开挖边支撑,在坑底做混凝土基础,设集水井,以便及时排水。土方开挖采用加抓斗与人工配合,支撑设置完毕即向下挖土,井基底余30cm厚泥土由人工挖掘整平。开挖土方采用汽车外运弃土,不在井边堆放。工作井开挖至合适深度进行封底。先做垫层,采用30cm碎石砂作垫层并夯实,在垫层上绑扎单层双向钢筋,复核验收绑扎筋均符合规范规程。底板混凝土采用C30混凝土,抗渗强度S6,厚度取300mm,采用一次成型浇筑法。

4、导向孔钻进

打导向孔是本工程牵引施工很重要的一部分,导向孔的轨迹便是管线安装轨迹,所以必须严格按照设计图纸的要求进行施工。

4.1导向孔轨迹设计

导向孔轨迹设计主要受以下几个因素的影响:原有地下管线和构筑物;地层条件;铺管直径;周边环境等。

⑴导向钻孔起点

选择最佳的钻孔轨迹端点作为钻孔的起点,考虑可利用的空间,以便适当地安放钻进设备,包括设备的防电击系统。须使车辆和行人距离设备至少3m,将钻进泥浆系统水平放置,考虑地面坡度会给钻进设备的安放、钻杆的弯曲半径和钻进液体由钻孔中的流出带来何种影响。钻孔轨迹,从入土点到出土点,其设计必须在钻进开始前完成。可用标记漆或小旗将设计的钻孔轨迹标记在地面上,或绘在纸上供操作人员参考。

⑵导向钻头入射角

钻头入射角是钻进装置的倾斜度与地面坡度之差,可通过以下两种方式来确定:把顶角测量探头放在地表,读出倾角值。然后将测量探头安放在钻进装置上,再读倾角值。以钻进装置倾角值减去地面倾角值,即可得入射角。先后测量地面到钻机架前端和后端的高度,以后端高度减去前端高度得到高度变化,然后测出前后端点间的距离,以高度变化去除前后端点间距,其结果乘以100,即得入射角。入射角较小时,可较容易地过渡到水平面,钻杆弯曲程度较轻,加大入射角,可使钻孔轨迹变深、变长。在设计钻孔轨迹时。以上两点是应该考虑的重要因素。最小过渡段长度是钻头入射点到钻头进入水平段那一点的距离,如果过渡段太短,钻杆会超过其弯曲极限而发生破坏。因为钻杆必须逐渐发生弯曲才能获得最佳造斜效果,钻头入射角和钻杆最大弯曲半径这两个参数决定钻头在转入水平段那一点时达到的深度。欲减小这一深度,可减小钻头入射角。欲加大这一深度,可加大钻头入射角或过渡段长度。

⑶导向孔轨迹

单从减小阻力,便于铺管方面考虑,钻孔轨迹越平直越好。但足为了避开原有地下管线和地下构筑物,减少工作抗的开挖工作量,或工作坑开挖的大小受地质条件和周边环境的限制时,往往需要将钻孔轨迹披计为曲线。其最小曲率半径受所铺设的管道的材质和直径的限制。即:Rmin≥1200D (其中,D为铺设管直径)需要特别指出的是,在杂填土层进行导向孔设计时,应使设计轨迹线与原有地下管线之间留有足够的距离。因为当导向钻头遇到石块或砖块时,很有可能使钻孔轨迹方向发生较大的改变,即可导性差。在这种情况下,钻孔轨迹都有可能偏离设计轨迹线,有钻到原有地下管线的危险。论文检测。这是复杂条件下导向钻进的难点之一。因此,钻进过程中需要精确测量钻头的空间位置和钻进方向。通过调整导向钻头结构形式和变化钻进工艺参数,使实际钻孔轨迹与设计钻孔轨迹基本上吻合。

4.2导向钻头的结构形式

斜面导向钻头结构形式对钻孔的导向强度有很大影响。其结构参数包括:斜面角度、面积和形状。为了增加钻头的导向效果,一般选择斜面面积较大的平头导向钻头,但在含有石块的杂填土地层进行保直钻进时,斜面面积较大的平头导向钻头会产生较大的回转阻力和振动,甚至产生钻具扭断现象。

⑴软土质层钻进

在软土质层使用钻进液喷射辅助破碎方式钻进,钻头底唇面采用非平衡结构设计。钻头唇面是一个斜面,当钻头连续回转时钻进直孔,而保持钻头不回转加压钻进时,则钻孔偏斜钻进。

⑵岩石质层钻进

岩石质层改用斜面面积较小的尖型钻头钻进,进行导向钻进时,钻杆是不回转的,钻头破碎岩石的扭矩,来自于钻头后部的孔底动力机,如螺杆马达或涡马达。

4.3导向钻杆的结构形式

钻杆要求很高的物理机械性能,必须有足够的轴向强度承受钻机给进力和回拖力,足够的抗扭强度承受钻机施加的扭矩;要有足够的柔韧性以适应钻进时的方向改变;还要尽可能地轻,以方便运输和使用;同时,还要能耐磨损与擦痕。

4.4导向系统

导向系统以一个装在钻头后部空腔内的探测器或探头为基础。探头发出的无线电信号由地面接收器接收,除了得到地下钻头的位置和深度外,传输的信号还往往包括钻头倾角、斜面面向角、电池电量和探头温度。这些信息通常也转送到钻机附属接受器上,以使钻机操作者可直接掌握孔内信息,从而据此作出任何有必要的轨迹调整,人工控制钻孔的轨迹,达到设计要求。

5、回扩

导向孔完成后必须将钻孔扩大至适合生产管铺设的直径。一般,在钻机对面的出口坑将回护钻头连接于钻杆上,再回拉进行回扩,在其后不断地加接钻杆。根据导向孔与适全生产管铺设孔的直径大小和地层情况,回扩可一次或多次进行。最终回护直径按下式计算:

D′=K1D

式中:D′— 适合生产管铺设的钻孔直径

D — 生产管外径

K1 — 经验系数,一般K1=1.2~1.5,当地层均质完整时,K1取小值,当地层复杂时,K1取大值。

扩孔的目的是将导向孔孔径扩大至所铺设的管径以上,以减小铺管时的阻力。扩孔时将扩孔钻头连接在钻杆后端,然后由钻机旋转回拉扩孔。随着扩孔的进行,在扩孔钻头后面的单动器上不断加接钻杆,直到扩至钻机一侧的工作坑,即完成了此级孔眼的扩孔,如此反复直至达到设计的扩孔孔径为止。

6、回拉(牵引管线)

回扩完成后,即可拉入待铺设的生产管。管子最好预先全部连接妥当,以利于一次拉入。当地层情况复杂,如:钻孔缩径或孔壁垮塌,可能对分段拉管造成困难。回拉时,应将回扩钻头按在钻杆上,然后通过单动接头连接到管子的拉头上,单动接头可防止管线与回扩钻头一起回转,保证管线能够平滑地回拉。

7、安装内套管

钢管内的UPVC管道采用卷扬机在工作坑一头进行牵拉进入钢套管内,安装就位后根据设计要求对钢管与UPVC管内的空隙进行封闭处理,连接外部管线。

8、结束语

事实证明,利用非开挖牵引技术铺设管道有利于现代化城市的建设,它的先进性和优越性符合时代发展的需要。

 

 

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