地質(zhì)調(diào)查
A、探孔數(shù)量
探孔數(shù)量取決于計劃穿越地點的地層情況及穿越長度。如果穿越長度為300米（1000FT），在兩側(cè)的穿越工地各鉆一個鉆孔就足夠了，如果鉆孔結(jié)果表明該地區(qū)地質(zhì)狀況比較單一，就不必進行進一步的鉆探取樣。如果勘探報告表明該地區(qū)地質(zhì)條件比較復(fù)雜，或者發(fā)現(xiàn)有巖石或有粗沙層存在，這時就需要做進一步的詳細的地質(zhì)調(diào)查。長距離大口徑穿越施工時，如出現(xiàn)粗砂，卵石，風化巖或硬巖應(yīng)每隔180米----240米（600--800FT）取樣一次，若有明顯跡象表明地質(zhì)結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，這時就需要打更多的地質(zhì)探孔進行更多的采樣工作。所有采樣探孔都應(yīng)沿穿越斷面方向，采樣深度以計劃的穿越深度為準。如有可能，取樣探孔選在穿越中線一側(cè)約8米（25FT）處?？碧饺蝿?wù)完成后，探孔必須封好以防止在施工過程中的泥漿泄漏。
B、探孔深度
所有的探孔深度都應(yīng)至少達到穿越點以下12米（40FT）或預(yù)定的穿越深度以下6米（20FT），兩者之中取其大者。有時將穿越深度定的深一些或?qū)嶋H穿越曲線比設(shè)計的位置深一些，無論對承包商還是對業(yè)主來說都是很有益的，關(guān)鍵是穿越位置要選在地層結(jié)構(gòu)一致的利于成孔的地層中進行，這樣才利于穿越的成功。
C、土壤的標準分類
一名合格的地質(zhì)技師或地質(zhì)學者，應(yīng)能依據(jù)統(tǒng)一土壤分類系統(tǒng)或ASTM設(shè)計書D-2487和D2488對材料進行分類。能夠擁有一份由現(xiàn)場技師或鉆探公司提供的現(xiàn)場鉆探記錄，對以后的施工將是非常有益的，此記錄會包括對材料的目測分類以及由鉆探公司根據(jù)取樣結(jié)果對地層結(jié)構(gòu)所做的解釋和評價。
D、標準穿刺測試
SPT為了更好地確定顆粒材料的密度，地質(zhì)工程師通常會依據(jù)ASTM規(guī)范D1586做標準穿刺測試SPT。這是一種現(xiàn)場測試方法，利用標準重量的重錘將勺形取樣器打入土層中的一定深度，記錄下進入到12寸深時的擊打次數(shù)。所獲數(shù)據(jù)即為標準穿刺阻力值并可用于估算試驗地點非聚合土壤的相對密度。也有些鉆探公司會選擇在結(jié)合性土壤或巖石地區(qū)進行小范圍的這項試驗，以此來確認密實土壤的一致性及巖石的硬度。
E、取芯取樣法
多數(shù)地質(zhì)勘探公司更喜歡使用取芯取樣器來獲取地下巖心的樣本，這些測試一般根據(jù)ASTM規(guī)范D-1587進行。除取樣器為液壓驅(qū)動的有鋒利切割刃的薄壁無逢鋼筒外，此類測試類似上述標準穿刺測試。需要的液壓數(shù)值可在現(xiàn)場記錄中找到，這種方法可取到相對完整的樣本以便對其進行更詳細的試驗室分析。樣本可在現(xiàn)場利用手持式穿刺儀分析，對于定向穿越來說，通常使用上述切割式勺狀取樣器即可滿足施工需要。
F、顆粒度分析
將樣品進行顆粒度篩網(wǎng)分析，是對于用切割式勺狀取樣器在施工現(xiàn)場取得的顆粒狀物質(zhì)所進行的一種機械試驗，這些樣品被送到試驗室，在通過一系列的篩網(wǎng)后，根據(jù)其顆粒的大小和重量得出不同粒徑的百分比，這是最重要的試驗之一。
G、巖石情況
如果在土壤勘測中發(fā)現(xiàn)巖層的存在，必須確定巖層類型，相對硬度和非限定性壓縮強度，要由專業(yè)勘探公司利用金剛石鉆頭取芯桶進行取樣，典型的巖心樣本直徑為50毫米（2英寸）。巖石類型由地質(zhì)專家根據(jù)巖心與總?cè)⌒拈L度關(guān)系對巖石進行質(zhì)量分類，巖石硬度依據(jù)巖石與以知硬度的十種材料相比較得知，壓縮強度通過精確測量巖心然后進行壓縮實驗取得。這些數(shù)據(jù)屬于巖石的物理參數(shù)，以便于確定采用什么類型的穿越設(shè)備和鉆頭，并且穿越進尺也可以估計到。

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工程概況
本工程為中壓燃氣工程，φ219的鋼管，直線距離84米，定向鉆穿越拖拉管施工。
2、施工準備計劃
2.1、臨時設(shè)施、水源、動力準備
a．現(xiàn)場施工人員的辦公、住宿房采用臨時租用民房；
b．施工用電采用市電或部分地段采用自帶發(fā)電機（50KW）；
c．施工用水就近取河水；
d．泥漿處置：水平定向鉆進施工會產(chǎn)生大量的泥漿，泥漿處理租用灌車外運棄泥。
2.2、材料準備
本工程采用水平定向鉆方式敷設(shè)管道，由于水平定向鉆進為長距離穿越鋪管，工程開工前，拖管設(shè)備、管材、各種焊材需提前進場。
2.3、設(shè)備準備
擬采用DH-450/900-L非開挖導向鋪管鉆機，本鉆機為履帶式全液壓鋪管鉆機，具有機動性能好、質(zhì)量可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、整體性強、扭矩大、效率高、自動化程度高、操作簡單可靠、裝卸鉆桿方便省力等特點。特別適合復(fù)雜地形，大口徑、長距離管道穿越施工。性能參數(shù)見下表，以DH-450/900-L型為例。
動力頭輸出速度：0～100rpm
輸去扭矩：21000N.m
推拉力：450/900KN
主機自重：20T 外形尺寸：7200*2400*2600mm
泥漿循環(huán)系統(tǒng)容量：5~10m3
3、水平定向鉆施工工藝及方案
3.1、水平定向鉆進鋪管施工程序
設(shè)計水平定向鉆孔軌跡→開挖拉管工作坑施工→配制鉆液→鉆進導孔→回拉擴孔→清孔→回拉鋪管→清場。
拖管施工對場地的要求主要是在管道焊接時，需要有場地擺放管道，無障礙物，方能滿足施工段的正常拖拉。
3.2、施工工藝
水平定向鉆進鋪管的施工順序為：
地質(zhì)勘探、規(guī)劃和設(shè)計鉆孔軌跡、配制鉆液、鉆導向孔、回拉擴孔、回拉鋪管。
3.3、關(guān)鍵技術(shù)
（1）、地層勘探及地下管線探測
地層勘探主要了解有關(guān)地層和地下水的情況，為選擇鉆進方法和配制鉆液提供依據(jù)。其內(nèi)容包括：
土層的標準分類、孔隙度、含水性、透水性以及地下水位、基巖深度和含卵礫石情況等?？刹捎貌橘Y料、開挖和鉆探方法獲取。
地下管線探測主要了解有關(guān)地下已有管線和其它埋設(shè)物的位置，為設(shè)計鉆進軌跡提供依據(jù)。一般采用物探法和現(xiàn)場勘察法等。
（2）、鉆進軌跡的規(guī)劃與設(shè)計
導向孔軌跡設(shè)計是否合理對管線施工能否成功至關(guān)重要。鉆孔軌跡的設(shè)計主要是根據(jù):
工程要求、地層條件、地形特征、地下障礙物的具體位置、鉆桿的入出土角度、鉆桿允許的曲率半徑、鉆頭的變向能力、導向監(jiān)控能力和被鋪設(shè)管線的性能等，給出鉆孔路線
造斜段：
①造斜段距離L：L＝[h×(2R1-h)]×0.5
式中：h—埋深，R1—造斜段曲率半徑，取1500d
② 鉆桿入射角a：a＝0.5tg-1{[h(2R1-h)]0.5/h}
（3）、配制鉆液
鉆液在施工中起著非常重要的作用。鉆液是指在鉆進施工中用來與鉆孔過程中切削下來的土（或沙石）屑混合，懸浮并將這些混合物排出鉆孔的一種液體，而泥漿則是鉆液與鉆孔中鉆屑的混合物。鉆液具有冷卻鉆頭（冷卻和保護其內(nèi)部傳感器）、潤滑鉆具，更重要的是可以懸浮和攜帶鉆屑，使混合后的鉆屑成為流動的泥漿順利地排出孔外，既為回拖管線提供足夠的環(huán)形空間，又可減少回拖管線的重量和阻力。殘留在孔中的泥漿可以起到護壁的作用。
在不同的地質(zhì)條件下，需要不同成份的鉆液。鉆液由水、膨潤土和聚合物組成。施工中用水做鉆液的主要成份，膨潤土和聚合物用做鉆液添加劑。鉆液的品質(zhì)越好與鉆屑混合越適當，所制造的泥漿的流動性和懸浮性越好，回擴成孔的效果越理想，成功的概率越大。
本工程施工中施工人員配制適合地層性能的鉆液，在類似工程中我們已能夠熟練正確使用鉆液。特別是當施工中遇到不同地層時，能及時調(diào)整鉆液的性能以適應(yīng)工程要求。
（4）、鉆導向孔
鉆導向孔的關(guān)鍵技術(shù)是鉆機、鉆具的選擇和鉆進過程的監(jiān)測和控制?？筛鶕?jù)不同的地質(zhì)條件以及工程的具體情況，選擇合適的鉆機、鉆具和鉆進方法來完成導向孔的鉆進。
導向孔施工鉆具具有鉆孔、變向、通磁和輸送鉆液的功能。通過人機協(xié)調(diào)控制，嚴格按已設(shè)計的軌跡完成導向孔施工。鉆孔施工是以高壓鉆液射流和鉆頭板切削共同完成的；鉆頭板以及安裝板上的鉆牙，在鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進時起輔助的切削作用，在鉆桿推進時起變向作用；發(fā)射器容納管（探棒室）用來放置發(fā)射器（探棒），在容納管上開有通磁槽，并用非金屬材料密封以防止高壓鉆液進入，發(fā)射器發(fā)射的電磁波經(jīng)通磁槽向外發(fā)射。鉆桿和鉆頭內(nèi)部應(yīng)提供足夠大的通道以滿足對鉆液流量的需求。導向鉆頭的組成部分如下圖所示。