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【摘 要】单边定向钻充分利用了中小型定向钻机体积小、钻杆短、操作灵活、便于控向的特点，同时中小型定向钻机转场方便、费用低、周期短、便于短距离内实施多次施工。单边定向钻适用坡度范围大，坡度控制难度小，施工的泥浆量少，具有施工灵活、工期短、破坏地貌小、质量好、施工安全性高的优点。
【关键词】定向钻;费用;周期;质量;安全性
0.前言
在黄土高原山区地段，沟谷发育，冲沟尤为险峻，两侧皆为60~80°悬崖陡坎，垂直高差一般为15～100m，部分陡崖高差达120m以上，该地形给管线土石方工程带来极大困难。根据现场实际情况，对黄土山区部分管线的极陡坡地段采取单边定向钻施工工艺，取得了良好的效果。
1.工作原理
传统定向钻曲线一般为U形，包括入土段、水平和出土段，而单边定向钻只进行冲沟单侧的钻孔，通过两次或多次钻孔来完成一个冲沟的穿越，不进行管线回拖作业。
单边定向钻施工采用中小型定向钻机，在穿越导向孔完成后，在孔洞底部开挖操作坑，连接扩孔器，进行扩孔作业。孔洞符合要求后，用吊车、挖掘机、卷扬机等配合将管道发送进入斜井内，两侧进行连头作业。单边定向钻适用于单次穿越长度30m～250m之间，角度20～45°的大型黄土冲沟地段管线施工，适用范围广泛。
2.施工程序及要点
2.1施工工艺流程
2.2施工准备及要求
(1)平整、夯实施工场地，保证钻机地基有足够承载力。做好施工区域内排水，对陡坡边坡做防护措施，以防发生塌方、滑坡事故。
(2)由于黄土山区水源稀缺，工程用水均须外运供水。在穿越陡坎的坡脚、中部和坡顶设蓄水池，运水车运水到现场后，将水放入坡地底蓄水池，采用抽水泵及聚乙烯管将水送至坡顶蓄水池，以备钻机扩孔所需泥浆用水和穿越管段的试压用水。
(3)施工过程中，谨慎处理控向数据，并适当控制钻进速度，保证导向孔光滑，保证入土角与设计一致，出土点覆土深度2.5米。
2.3测量放线
根据图纸坐标测量放线，放出钻孔中轴线、钻机场地控制线及设备摆放位置线，确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。
2.4扫线、开挖蓄水池和泥浆池
清除施工场地上障碍物，修整、夯实地面，根据现场地形开挖蓄水池和泥浆池。
2.5钻机就位
(1)配套设备就位：将钻机及附属配套设备安放在预定位置，进行系统连接、试运转，保证设备正常工作。
(2)测量控向参数：导向时在地表用月蚀控向仪（接收机）对钻头进行监测，实时跟踪测量倾角，根据实际情况测量方位角、深度，并进行纠偏，以确保导向孔按轨迹进行。使出土位置偏差控制在规范允许范围内，并做好记录。
2.6配置泥浆
按管径大小、设计要求及地质情况预设配制方案，确定正确的混合次序，按不同的地层用清洁的淡水配制出符合要求的泥浆，并每两小时检测一次泥浆性能参数。
2.7导向钻孔及扩孔
2.7.1钻机试钻
各系统就位后试转，钻进1—2根钻杆后检测各部位运行情况。
2.7.2钻导向孔
按设计图纸钻导向孔，开钻前仔细分析地质资料，确定控向方案，随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况，谨慎处理控向数据，并适当控制钻进速度，保证导向孔光滑。
2.7.3 预扩孔
导向孔完成，装上扩孔器进行预扩孔，按照不同管线规格确定需扩孔次数。孔径一般大于主管线直径300～500mm，便于管线穿洞。
在最后一级扩孔后，用钻机钻杆将管段安装牵引用钢丝绳拖至钻孔内，出、入土点两端各各伸出20m。
2.8拆卸钻机并将泥浆外运
扩孔完毕后，拆除钻机及相关装置，将泥浆运至相关部门指定位置，以免污染农田。
2.9管段预制
管段预制和钻机钻、扩孔同时进行，在钻机拆除时完成管段预制。对预制场地进行修整后，视管线长度分段预制，以D711管线为例，一般预制长度在24m~36m为宜。
2.9.1锥形封头安装
在第一根下管的管头上焊接带牵引鼻孔的椭圆形封头，且封头与管端连接处采用聚乙烯热收缩套保护，防止管口对孔壁的划损以及下管时泥土進入管内。
2.9.2管道包裹保护及光缆套管固定
在管线焊口位置补口带之前加设1条热收缩带作为牺牲带，补口带与牺牲带接口位置相互错开；穿越管段外缠5mm厚橡胶板，外面包裹竹片，均用铁丝捆扎结实，以保护管道，方便溜管。
光缆套管与管道同沟敷设，为稳固光缆套管沿管线每5m，设管卡一对。
2.10预制管段就位连头
采用吊车、挖掘机、卷扬机、地锚配合运管、管道就位安装，各管段在下管过程中连头贯通。
2.10.1就位场地平整及地锚、卷扬机安装就位
施工前，平整入口处就位安装场地，设置就位袋装土支墩，地锚、卷扬机按预定位置就位。
2.10.2预制管段就位、安装
第一节预制管段在就位场地预制，摆放位置与洞口角度一致，其余几段在预制场地提前预制，管段就位采用2台吊车、2台挖掘机、2台卷扬机通过吊带、管卡、钢丝绳等固定管段配合吊装就位。
第一节管段预制完成后，将钻孔内的牵引用钢丝绳固定到第一节预制管段椭圆封头牵引鼻孔上，挖掘机、卷扬机配合将预制管段牵引至预定位置后，用地锚锁紧管段，以防管段由重力产生下遛；用吊车将第二节预制管段吊装至就位安装位置后，并配合预制管段组对、焊接，由卷扬机1拉紧第二节管段，以防管段下滑。焊口探伤合格后，进行防腐补口、包裹保护。再由挖掘机、卷扬机配合将管段牵引至预定位置，依次安装第三、四节管段，至完成穿越管段安装就位，穿越管段安装就位后进行纵向弯头的安装，要求无损检测100%射线、超声波探伤。
2.11穿越管段单体试压
预制管段穿越完成后应进行单独试压。
2.12连头、孔洞回填及封堵
试压合格后，单边钻两端连头作业。将孔洞下口用3：7灰土分层夯实封堵，夯实系数应不小于0.9；然后从孔洞上口灌注稠泥浆，为防止已封堵的孔洞下口渗漏冒浆，灌注稠泥浆分多次次完成直至灌满，孔洞内灌满泥浆后可进行孔洞上口封堵。
3.结束语
单边定向钻较之传统的大开挖施工施工具有施工周期短、安全系数高、造价低廉的优点，减小了对地貌的破坏，降低了黄土陡坡地段的施工难度。
【关键词】定向钻;费用;周期;质量;安全性
0.前言
在黄土高原山区地段，沟谷发育，冲沟尤为险峻，两侧皆为60~80°悬崖陡坎，垂直高差一般为15～100m，部分陡崖高差达120m以上，该地形给管线土石方工程带来极大困难。根据现场实际情况，对黄土山区部分管线的极陡坡地段采取单边定向钻施工工艺，取得了良好的效果。
1.工作原理
传统定向钻曲线一般为U形，包括入土段、水平和出土段，而单边定向钻只进行冲沟单侧的钻孔，通过两次或多次钻孔来完成一个冲沟的穿越，不进行管线回拖作业。
单边定向钻施工采用中小型定向钻机，在穿越导向孔完成后，在孔洞底部开挖操作坑，连接扩孔器，进行扩孔作业。孔洞符合要求后，用吊车、挖掘机、卷扬机等配合将管道发送进入斜井内，两侧进行连头作业。单边定向钻适用于单次穿越长度30m～250m之间，角度20～45°的大型黄土冲沟地段管线施工，适用范围广泛。
2.施工程序及要点
2.1施工工艺流程
2.2施工准备及要求
(1)平整、夯实施工场地，保证钻机地基有足够承载力。做好施工区域内排水，对陡坡边坡做防护措施，以防发生塌方、滑坡事故。
(2)由于黄土山区水源稀缺，工程用水均须外运供水。在穿越陡坎的坡脚、中部和坡顶设蓄水池，运水车运水到现场后，将水放入坡地底蓄水池，采用抽水泵及聚乙烯管将水送至坡顶蓄水池，以备钻机扩孔所需泥浆用水和穿越管段的试压用水。
(3)施工过程中，谨慎处理控向数据，并适当控制钻进速度，保证导向孔光滑，保证入土角与设计一致，出土点覆土深度2.5米。
2.3测量放线
根据图纸坐标测量放线，放出钻孔中轴线、钻机场地控制线及设备摆放位置线，确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。
2.4扫线、开挖蓄水池和泥浆池
清除施工场地上障碍物，修整、夯实地面，根据现场地形开挖蓄水池和泥浆池。
2.5钻机就位
(1)配套设备就位：将钻机及附属配套设备安放在预定位置，进行系统连接、试运转，保证设备正常工作。
(2)测量控向参数：导向时在地表用月蚀控向仪（接收机）对钻头进行监测，实时跟踪测量倾角，根据实际情况测量方位角、深度，并进行纠偏，以确保导向孔按轨迹进行。使出土位置偏差控制在规范允许范围内，并做好记录。
2.6配置泥浆
按管径大小、设计要求及地质情况预设配制方案，确定正确的混合次序，按不同的地层用清洁的淡水配制出符合要求的泥浆，并每两小时检测一次泥浆性能参数。
2.7导向钻孔及扩孔
2.7.1钻机试钻
各系统就位后试转，钻进1—2根钻杆后检测各部位运行情况。
2.7.2钻导向孔
按设计图纸钻导向孔，开钻前仔细分析地质资料，确定控向方案，随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况，谨慎处理控向数据，并适当控制钻进速度，保证导向孔光滑。
2.7.3 预扩孔
导向孔完成，装上扩孔器进行预扩孔，按照不同管线规格确定需扩孔次数。孔径一般大于主管线直径300～500mm，便于管线穿洞。
在最后一级扩孔后，用钻机钻杆将管段安装牵引用钢丝绳拖至钻孔内，出、入土点两端各各伸出20m。
2.8拆卸钻机并将泥浆外运
扩孔完毕后，拆除钻机及相关装置，将泥浆运至相关部门指定位置，以免污染农田。
2.9管段预制
管段预制和钻机钻、扩孔同时进行，在钻机拆除时完成管段预制。对预制场地进行修整后，视管线长度分段预制，以D711管线为例，一般预制长度在24m~36m为宜。
2.9.1锥形封头安装
在第一根下管的管头上焊接带牵引鼻孔的椭圆形封头，且封头与管端连接处采用聚乙烯热收缩套保护，防止管口对孔壁的划损以及下管时泥土進入管内。
2.9.2管道包裹保护及光缆套管固定
在管线焊口位置补口带之前加设1条热收缩带作为牺牲带，补口带与牺牲带接口位置相互错开；穿越管段外缠5mm厚橡胶板，外面包裹竹片，均用铁丝捆扎结实，以保护管道，方便溜管。
光缆套管与管道同沟敷设，为稳固光缆套管沿管线每5m，设管卡一对。
2.10预制管段就位连头
采用吊车、挖掘机、卷扬机、地锚配合运管、管道就位安装，各管段在下管过程中连头贯通。
2.10.1就位场地平整及地锚、卷扬机安装就位
施工前，平整入口处就位安装场地，设置就位袋装土支墩，地锚、卷扬机按预定位置就位。
2.10.2预制管段就位、安装
第一节预制管段在就位场地预制，摆放位置与洞口角度一致，其余几段在预制场地提前预制，管段就位采用2台吊车、2台挖掘机、2台卷扬机通过吊带、管卡、钢丝绳等固定管段配合吊装就位。
第一节管段预制完成后，将钻孔内的牵引用钢丝绳固定到第一节预制管段椭圆封头牵引鼻孔上，挖掘机、卷扬机配合将预制管段牵引至预定位置后，用地锚锁紧管段，以防管段由重力产生下遛；用吊车将第二节预制管段吊装至就位安装位置后，并配合预制管段组对、焊接，由卷扬机1拉紧第二节管段，以防管段下滑。焊口探伤合格后，进行防腐补口、包裹保护。再由挖掘机、卷扬机配合将管段牵引至预定位置，依次安装第三、四节管段，至完成穿越管段安装就位，穿越管段安装就位后进行纵向弯头的安装，要求无损检测100%射线、超声波探伤。
2.11穿越管段单体试压
预制管段穿越完成后应进行单独试压。
2.12连头、孔洞回填及封堵
试压合格后，单边钻两端连头作业。将孔洞下口用3：7灰土分层夯实封堵，夯实系数应不小于0.9；然后从孔洞上口灌注稠泥浆，为防止已封堵的孔洞下口渗漏冒浆，灌注稠泥浆分多次次完成直至灌满，孔洞内灌满泥浆后可进行孔洞上口封堵。
3.结束语
单边定向钻较之传统的大开挖施工施工具有施工周期短、安全系数高、造价低廉的优点，减小了对地貌的破坏，降低了黄土陡坡地段的施工难度。