行业动态
联系我们
联系人:李经理
手机号码:13934549030
联系人:杨总
电话号码:13103513322
公司地址:山西省太原市晋阳街发展路2号联合大厦B座1单元15层

不挖开地面如何铺设地下管道?水平定向钻机大显神通,长见识了

发布时间:2020-12-01

我们经常会发现在居住的城市里马路经常被挖开,不管是新修的还是使用一段时间的马路,总觉得居住地周边的马路就没有完整过,天天都在开挖维修,让出行一点都不方便,还会造成环境的污染,这种将完整的马路挖掉一部分的现象还被人们称为“拉链路”。


造成这种拉链路的主要原因除了马路破损外,还有就是修建马路时没有规划好,而随着城市的快速发展,已有的地下管线跟不上城市的需求,另外就是一些新的管线也需要经过马路。



前几天就看到一个新闻,某地就规定新修的城市马路交付使用后5年内禁挖,这将有效杜绝城市马路经常被挖的现象,还能避免反复出现“拉链路”造成的经济损失。


但同时也对城市马路地下管网建设提出了的要求,不能对马路“开膛破肚”就需要进的地下管网铺设机械设备来完成。


你是否经常在城市的绿化带,或者人行道上看到一种机械在作业,它将旋转的铁管插入到地下打孔,而在不远处正在往机器打好的孔内塞入电缆和管道,这种机械就是水平定向钻机。


水平定向钻机就是在不需要开挖地面的情况下,铺设地下管线的机械设备,它能在地下一定半径内成功避开障碍物,能在地下为粘土,沙土等地层中作业,广泛使用于电力,通讯,石油以及天然气等领域的柔性管线铺设。


水平定向钻施工的特点

与对整条马路进行封路大挖大修不同,就像我们经常看到的那样,水平定向钻机只需要在马路边上就可以完成施工,并不会影响交通和人们的正常出行。


通过先进的设备计算和定位,能让整个钻头的穿越过程绕开障碍物到达预定的位置,施工精度。


与传统的施工方法比较,水平定向钻这种新型施工方法还有着施工效率高,成本低,不影响环境等诸多的优点。


但同时水平定向钻施工,在地下所开的孔在铺设好管线后,并不能像在地面直接开挖那样回填夯实,会留下一定的间隙,所以有时地面也会造成部分区域的塌陷。


水平定向钻机发展

水平定向钻这种技术,是将普通的管线铺设技术,与石油开采过程中使用到的钻井技术结合在一起的新型施工方法。


在还没有发明水平定向钻机的时候,要铺设管线穿过河道或者障碍物时,就需要采用挖坑,沉管等方式来完成,不但效率低而且成本还很高。


水平定向钻早出现在美国,在20世纪60年代美国一位工程师将油田所使用的定向钻井技术用于管道铺设中。


后来又发明了再扩孔技术,这也让大直径的管道铺设成为可能,从此也形成了一种新的水平定向钻技术。


中国在上世纪80年代引进了这项水平定向钻技术,近几十年来随着原油管道和城市管线的快速建设,水平定向钻在我国得到了快速的发展,不管是穿越长度还是管线直径都创造了很多纪录。


水平定向钻机是怎么工作的

水平定向钻机在施工前首先就是要根据施工图纸,确认好水平定向钻机开钻的位置以及出钻口的位置,通常这两个点都是在一条直线上,并记录好相关的坐标数据。


还要将泥土,水以及添加剂等原料制成泥浆,通过机械中的泥浆泵送入到钻头喷嘴中,泥浆的功能主要是冷却钻头和降低钻头的摩擦力,避免钻头卡阻现象的发生,泥浆是可以通过回收过滤后重复使用的。

将水平定向钻机固定在钻口位置后,选择合适的钻头,按照预定的位置和角度,让发动机为钻机提供动力,并驱动旋转的钻杆带动钻头前进,钻头工作时泥浆马达也会持续喷射泥浆,钻头穿过地面障碍物,终穿出地面形成导向孔。

其实水平定向钻也需要在地下按一定的弧度转弯,所以水平定向钻的钻杆实际上是弯曲的,这样的设计不仅是让钻头能在地下轻松活动,更主要的就是为了让钻头在地下好控制转弯。


之所以水平定向钻能在地下按设计要求精准的开孔,首先在钻头上安装了导向系统,其次在每节钻杆末端也安装有转向检测系统,这些导向和检测系统,能够实时将数据传递给地面操作人员,如果发现数据异常就需要操作人员控制钻头及时修正方向。

当钻头带着的钻杆穿出地面后,就会卸掉钻头,将扩孔工具与钻杆安装固定,扩孔工具直径要根据所铺设的管线尺寸决定,开始回拖扩孔作业,在回拖的过程中钻杆反方向旋转,钻机带动钻杆和扩孔头后退,进行回拖扩孔,终扩大地下管道的直径尺寸。


在扩孔回拖的同时,还要将需要铺设的管线固定在扩孔工具后面,钻机拖动钻杆,就会带着扩孔工具和管线同时进行回拖,后就将管线绕开地面障碍物拖出地面,完成整个管线的铺设施工。

扩孔过程中还要根据不同的土层选用扩孔工具,松软土层只需要选用挤扩式扩孔器,如软岩或者硬土层就需要带牙轮或者滚刀的扩孔器,如有岩石层就需要使用具有切削和排屑功能的扩孔器。


横向钻机技术

我们都知道开采石油需要很高的技术,这是因为它们都埋藏在看不见的地下,想要得到它就需要我们进行高难度的开采。


在开采的时候首先需要进行非常重要的打井工作,还要根据不同的地质而采用不同的方法来打井,这样才能获得石油资源。


传统的打井方法一般都是垂直打井,但是很多时候还需要采用在地下横向打井寻找石油,这种技术是在钻头上安装了先进的声波和伽马射线功能,在开采的时候通过钻头采集地层中的各项数据传递给地面操作人员,就可以实时采取更理想的钻井方案,能控制钻头在地下随意弯曲前进,这就相当于给地下钻头安装了千里眼,终找到石油。

这种横向进行的定向钻机技术自从出现后,让人类的钻井技术又提高了一个台阶,提高了开采效率还降低了工程风险。


随着人们对节能环保的要求越来越高,水平定向钻机这种非开挖的管线铺设设备,将会得到越来越广泛的应用。


1 流沙对沉井施工的影响在城市基础设施及基础建设的施工中,我们经常遇到混凝土小室的工程。由于市区的施工受到地下大型管道、建筑物等障碍的影响,不能大开挖施工,给设计、施工带来很大的难度,经多种方案论证,将沉井施工技术应用到了热力小室的施工中。  沉井下沉是沉井施工阶段的主要施工过程,就我国目前土建施工技术和施工装备水平看,采用排水法控制沉井下沉,是比较理想的施工方法。因为该施工方法劳动条件好,挖土准确,容易控制和纠偏,土层中如有障碍物则易发现和排除,且能直接检查地基土质情况,可进行干封底。采用这种施工方法,沉井在下沉过程中,经常会出现沉井突沉、偏斜、下沉过慢和不下沉等现象。而出现这些现象,往往与沉井所处土质和发生的“流沙”有关。发生流沙时,土完全失去承载力,不但造成施工困难,而且流沙严重时会引起基础边坡塌方,附近建筑物会因地基被淘空而下沉,倾斜,甚至倒塌。因此,预防和处理流沙,在沉井施工中具有十分重要的作用。根据分析,流沙一般出现在如下土层:  (1)土层中亚黏土或粉沙层厚度>25 cm以上;  (2)在粉沙土层中,黏土颗粒含量<10%,粉粒含量>75%的土层;  (3)土的含水量>30%;  (4)土的孔隙率>43% .地下水动水压力的水力坡度愈大(即水位差愈大)愈容易发生流沙。一般在可能发生流沙土层挖土深度超过地下水位0.5 m时,就会出现流沙。  2 处理流沙的施工方法土在一定条件下转化为流沙。如果改变动水压力的大小和方向,或者设法改变沉井刃脚外围上下土质物理力学性质,又可将流沙转变为稳定土。在沉井施工中处理流沙的途径有3种:一是设法减小动水压力,二是设法使动水压力向下,三是化学固结形成防渗帷幕。  2.1 减小动水压力的施工方法  2.1.1 争取在全年低水位季节施工如果在地下水位以下的土质属上述4种可能发生流沙的土质,则可以争取在全年低水位季节施工。因为地下水位低时,沉井内外水位差小,所以动水压力减小。即在沉井下沉施工过程中也就不易发生流沙,至少也可以减轻流沙,从而达到顺利施工的目的。  2.1.2 掷大块石在沉井下沉施工过程中,如果出现了流沙,沉井下沉缓慢甚至不下沉,往往首先向井底抛下大石块,来增加土的压重,减小动水压力。先减小或阻止流沙出现,然后即组织抢挖,使挖土速度超过冒沙速度,迫使沉井继续下沉,挖至标高后立即铺设芦席并抛大石块把流沙压住,此法用以解决局部或轻微流沙是有效的。如果井内冒沙较快,土完全失去承载力,则抛入井内的石块就会沉入井内的土中,无法阻止流沙。  2.1.3 水下挖土在沉井下沉过程中,如果出现了流沙或采用上述方法处理效果不理想,这时可采用不排水法施工。即使沉井内外在同一高度(同一高程)上,在井内利用潜水挖土或用机械抓斗进行水底作业挖土,使井内水压与井外地下水压相平衡,阻止流沙产生,从而使沉井继续下沉。  2.2 使动水压力向下的施工方法在沉井下沉施工过程中出现了流沙,如果沉井所处位置地层的地质情况和施工条件较好,可采用井点降水施工方法。井点降水主要是降低沉井外地下水位,使其动水压力方向朝下,因而也就较有效地整治流沙。此法采用较广,但是如果井点施工质量不良,井点降水将会失效,会给工程和附近建筑物沉降带来不良影响。  目前常用的井点降水设备有,轻型井点、管井井点、深井井点、喷射井点和电渗井点,供不同渗透系数、降水深度和工程特点选用。  2.2.1 轻型井点法轻型井点法是在沉井的四周将许多直径较细的井点管埋入地下蓄水层中,井点管的上端通过弯联管与总管相连接,利用抽水设备将地下水从井点内不断抽出,这样便可将原有地下水位降低至坑底以下。  目前,轻型井点抽水设备已有定型产品,主要设备包括:井点管(包括滤管)、总管和抽水设备等。抽水设备宜布置在地下水的上游,并设在总管的中部,以发挥其大效能。  2.2.2 管井井点法在遇有流沙的情况,除采用轻型井点外,还可以土法上马,采用管井井点,特别是在土的渗透系数大,地下水比较丰富的土层中,采用轻型井点解决不了的问题时,宜采用管井井点法。  管井井点是在沉井周围每隔一定距离设一个管井,每个管井单独用一台抽水泵不断地抽水,从而降低地下水位。根据管井的材料,管井可分为金属管、竹木管与混凝土管等。管井的埋设宜采用泥浆护壁钻孔法。  2.2.3 喷射井点法主要设备包括有扬水器的井点管、进水总管、回水总管、高压水泵和循环水池(或水箱)。主要原理是:地下水经高压水泵加压的工作水由扬水器而提升到地面。  2.2.4 深井井点法主要设备包括深井、深井泵(或深井潜水泵)和排水管路等。地下水依靠深井泵(或深井潜水泵)叶轮的机械力量直接从深井内扬升到地面排出。  2.3 化学固结形成防渗帷幕的施工方法利用化学溶液或胶黏剂,通过压力灌注到沉井外围刃脚下的土层,而将土粒胶黏起来,以改善沉井外围刃脚下土层的物理力学性质,这种处理方法叫化学加固法。其主要目的不仅是提高岩土的力学强度和变形模量,而且还能降低土的渗透性,减小地下水的渗流量,提高土的抗剪强度和抗渗能力,使其在沉井下形成一层新的闭合防渗帷幕,截阻地下水流和治理流沙,使沉井能继续下沉施工,或者预先通过化学加固沉井下沉位置附近可能出现流沙的土层,以形成强度高,抗渗力好的新土层,从而为日后沉井下沉施工创造良好条件,杜绝流沙的产生。化学加固能否得到预期的效果主要决定于能否根据各土层具体土质条件,选择适当的化学浆液(溶液和胶黏剂)和有效的施工工艺。  目前化学加固的浆液主要采用,黏土水泥浆、黏土水玻璃浆、水泥粉煤灰混合物、丙凝Ac-Ms、铬木素以及无机试剂为固化剂的硅酸盐浆液等。目前发展高强、无毒、易透的浆液是化学加固法的发展方向。  2.3.1 高压喷射注浆法利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,以高压设备使浆液成为20 m左右的高压流从喷嘴中向四周围喷射,冲击破坏土体,使土粒与浆液混合。旋喷时,喷嘴一面喷射一面旋转和提升,胶结硬化后,即在土层中形成直径比较均匀的圆柱体,当旋转喷射位置环绕沉井外围一定的均匀距离施工时,便成一个闭合的帷幕。高压旋喷法的主要设备是高压脉冲泵和带有特殊喷嘴的钻头。其他设备有钻机和浆液搅拌机等。喷射注浆的基本方法有:单管法、二重管法和多重管法。  2.3.2 灌浆法用气压、液压把某些能固化的浆液注入沉井位置下的土层中,以改善土层的物理力学性质,它是一种静态的高压喷射注浆法,其中以“袖阀管法”较为先进。其施工工艺是:钻孔插入袖阀管,浇注套壳料,灌浆,有时也采用边钻孔边灌浆的施工方法。  2.3.3 电硅化法利用硅酸钠(水玻璃)为主要的混合液进行化学加固土层的方法叫硅化加固。该法是在透水性较大的土中,利用一定的压力将浆液通过一根下端带孔的管子注入土中,使土中的硅酸盐达到饱和程度。硅酸盐在土中分解形成凝胶变为固态胶结物,把土粒胶结起来,也可分别注入硅酸钠和氯化钙两种溶液。氯化钙溶液的作用主要是促进硅胶的形成,其反应Na2nSO2+CaCl2+nH2O →nSO2(m-1)H2O+Ca(OH)2+2NaCl,所生成的是凝胶氢氧化钙和氯化钠。  硅化加固的效果与所用的化学溶液的浓度、土的透水性及压力有关。对于渗透系数在1×10-6 m/min~1×10-5 m/min的土应用本法加固。如果渗透系数小于1×10-5 m/min的黏性土,则具有压力水玻璃溶液难以注入的孔隙中,那就要借助于电渗作用,使水玻璃液能进入土的孔隙中。施工时,先在沉井两边土中打入两个电极(即两根金属管子),然后将水玻璃溶液和氯化钙溶液先后由阳极(下端有金属管子)压入土中,通以电流,使溶液在土中电渗,这种加固方法称为电动硅化法。  采用电动硅化法加固土层,不但对土的加固作用快,抗剪力强,而且抗渗能力极好,是理想的制止流沙、堵塞泉眼的施工方法。 球墨管托管施工 定向钻下钻施工 球墨管拖管施工 定向钻托管施工 定向钻多管施工 160吨机器进场施工 施工视频 非开挖管道钻孔施工 600米DN630钢管成功回拖 定向钻下管施工