影响 定向钻精确定位 因素 分析 及 相应对策

王孟哲 毛雄明

中交第 三航务工程 局有限公司 交建工程 分公司 上海市 200000

【摘要】水平定向钻属地下施工，可降低对地面设施的影响，在市政管道工程中应用广泛。但遇到地下管线较多、地面结构物复杂、管道流水坡度要求高时提高定向钻的精度至关重要。本文以玲岗路污水管道工程为实例分析定向钻导向精确定位的影响因素及相关对策。

【关键词】 定向钻：精度控制：措施

随着城市不断发展，城市改造和扩建增加的设施越来越全面，地下管线施工普遍存在，市政地下管线施工时面临地面结构物复杂、地下管线众多、征地拆迁困难等诸多问题，而定向钻施工可以避开上述问题，其通过地面导向，直接控制定向钻定位，在市政工程中运用越来越广泛。为保证其定位精度，需要我们进一步探讨影响导向定位的因素及相应措施。

一、工程概况

玲岗路新建污水管道工程位于江西省南昌市，管道总长约1.685Km，分为定向钻施工和明挖施工，其中水平定向钻施工段长1.517Km。工期3个月，线路地层结构自上而下依次为素填土、粉质粘土、全风化泥质砂岩、强风化泥质砂岩。

管材采用1.6MPa DN500 PE管，管道沿线穿过山丘、农田、湖泊、燃气管道、高速公路、居民区等复杂地形，管道最大埋深12m。因该管道为市重点企业排污管道，受限与进出口高程，污水管设计坡度较小，流水面纵坡仅为千分之1.2，管道最大埋深12m，其中1028m长度范围内管道埋深超过5m，占线路长度61%。

二．影响精度因素分析

1.地质不均、孤石

大部分市政工程工期较紧，且存在地勘不及时或者地勘资料不完善的情况，这将导致施工单位无法依靠准确的地勘资料确定与该地质情况相匹配的钻头，如果遇到地质不均或者地质强弱交界时，极容易引发钻头偏位或者卡钻。钻进施工过程中可能遇到地质孤石，钻杆于孤石相接处会发生打滑，钻头会发生偏移，这样就加大了实际孔位与设计曲线之间的偏差，严重影响定位精度。

2.信号和地表物干扰

定向钻的导向依靠导向仪感应探棒内磁场发射器发射的磁场来进行定位，定位过程中可以控制钻头高程与平面位置，当我们施工现场有输电电缆、信号发射塔及高压电线等信号源时，外界信号干扰强度过大，导向精度就会达不到规范标准。污水管在施工时需要下穿一处湖泊，此处导向需要船上进行，船的颠簸极容易导致定向钻导向精度不足。

3.操作人员的综合素质不高

定向钻的导向完全依靠地面的导向员和司钻员相互配合与控制，人员的工作疲劳、经验不足、操作失误、责任心差等综合素质的不足，都会导致定向钻的定位精度不足。

4.空间位置理解不足

定向钻施工是在地下封闭式环境下施工，没有直观的空间控制概念，操作人员对施工任务的空间理解存在偏差。且本项目需要穿越山丘、农田、湖泊、燃气管道、高速公路、密集居民区等复杂地形，管道最大埋深达12m，加大了导向人员的控制难度。

三、相关措施与对策

1.针对地质不均与孤石因素

施工前采用探地雷达对线路进行提前探测，标记出孤石的位置，根据探测出的孤石大小及分布情况而采取不同的处理措施，并与既有的地勘报告进行对比，选定与该段地质条件相匹配的导向钻头。

导向过程中遇到地质不均或者地质强弱变化较大时，如果土质地况突变为石质地质时，采取将钻头回退拔出；如果埋深较浅，且有开挖工作面时，可直接开挖至钻头位置，将导向钻头更换成牙板钻头或三牙轮钻头进行定向钻导向钻孔；如果土质地况突变为石质地质时，需将牙板钻改为泥土钻，可以保证钻孔精度，并且提高工作效率。

针对地质孤石，为防止导向施工时滑钻，在导向施工前采取施打泄压井取出措施，用旋挖钻将孤石取出并钻至管道底标高，作为后期扩孔及拖拉管的泄压井，泄压井的存在，可以降低扩孔和托管时的泥浆压力，提高施工功效，并且最终可以将泄压井改为管道检查井，节约施工工期和工程造价。

2.针对信号与地表物干扰因素

施工前对线路有关干扰源进行了逐一调查和排除工作，提前做好交底工作，并与相关单位提前做好沟通，请求在施工时提供协助。现场信号干扰源主要有输电电缆、信号发射塔及高压电线，施工前在主要干扰源处进行试钻，确定干扰源对定向钻信号影响程度，经过测试，信号发射塔对定向钻信号影响程度最大，在发射塔范围20m范围内导向仪无法探测到钻头位置，只能采取盲钻，极大影响定向钻精度。为保证在信号塔附近精确定位施工，提前与信号发射塔相关部门进行沟通协商。该段定向钻施工时，切断信号发射塔电源，使其停止发出干扰信号。针对湖泊段，因下跨距离较长，船上定位不准确等影响，在定向钻导向施工前沿管道线路方向填坝，在土坝上进行导向桩布置，并沿导向桩进行导向钻孔施工，该措施能够减少船舶点位不准，湖泊底地质情况复杂，且距离湖底埋深较浅可能导致的冒顶造成的精度不足问题，但该措施会对原环境造成一定的破坏，在施工完成后需对湖泊进行恢复，保护该处环境。

针对操作人员综合素质不高因素

提高操作人员的综合素质需要有完善的项目管理制度和施工技术人员项目管理能力，项目在施工前需根据地质、设备参数、现场具体情况认真编制施工方案，施工前对进场人员进行岗前培训，技术交底，培训合格后方可上岗。每天施工前，技术人员现场开班前会。加强对司钻员和导向手的操作考核，项目施工前对主要操作人员进行理论知识考核，满足要求后进行实操考核，通过给定一段长度和坡度要求，司钻员和导向手试钻完成后对成孔情况进行检查，其结果需满足规范及图纸要求，检测结果需满足要求方可进入现场进行实际施工，如果实操考核不合格，需要进行改进和重考，第二次实操考试仍然无法满足规范要求需更换操作人员，通过理论和实操的考核，评定一个相关操作人员的综合素质，极大避免了因人为因素造成的精度不足问题，完善项目相关管理制度。同时需加强施工过程控制，做好钻进记录，对钻孔过程的扭矩、泥浆、钻进长度、高程及平面位置偏差需详细记录，每段钻孔完成后及时复测，如果有超出规范要求的部分及时查出原因，避免再次发生。

针对空间位置理解不足因素

施工前需充分做好现场情况调查工作，做好导向过程中定位精确度影响因素的预判，做好技术交底，对于复杂的空间情况，利用BIM技术建模，运用其可模拟性，对现场施工工序、信号干扰、筑坝、导向桩布置、探测孤石、泄压井施工、下穿湖泊、下穿燃气管道、下穿高速等内容进行施工模拟，让大家在施工前就能充分了解施工范围内的管线、燃气等地下空间布置，通过BIM技术对工序的动画模拟交底，让施工人员对上述措施的实施有一个理性认识，提高工人施工前的认真度，做到有目的性施工，从而更好通过精准的现场操作达到质量控制目标，最终实现导向精确定位的可控性。同时通过运用BIM技术打造项目上的BIM团队，通过建立三维模型，提高图纸的可视性，在此基础上，利用已有的模型，进行施工管理，制定施工流程，进一步提高工程的施工和管理质量。

结束语

城市化建设和改造为我们的生活提供了优越便捷生活方式，也对建设工程提出了更高施工的要求，定向钻施工为我们越来越复杂和完善的管网工程施工提供了一种方便的施工工艺，通过本工程的施工，在结合当今大力推广的BIM技术下，使水平定向钻施工形象化、精细化，为定向钻运用于更加精确、复杂的情况提供了宝贵经验，展现出来水平定向钻较为广阔的应用前景。

参考文献：

水平定向钻在市政管线工程中的应用[J].腾金文，何亚丽，张东辉.工程建设与设计.2018（06）.

水平定向钻精确定位在施工中的应用[J].杨恩铎.袁梦平.建筑工程技术与设计.2018（11）.

水平定向钻机在燃气管道铺设工程中的应用[J].张东辉.尹振羽.何丽亚.煤炭技术.2015（01）.