1.一种水平螺旋钻机与水平定向钻机协同工作顶管施工方法，其特征是：首先利
管工作井(4)内，然后在工作井(4)内将水平定向钻机(1)的钻杆与水平螺旋钻机(5)的
钻头、螺旋钻杆连接，水平螺旋钻机(5)在掘进顶管过程中水平定向钻机(1)同步牵
完成要求精确标高控制的管线所述的施工方法，其特征是：在水平定向钻机钻先导孔前，应
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征是：水平定向钻机的钻杆通过分动连
4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征是：在水平螺旋钻机在掘进顶管过程
中，应用导向控测仪实时监测管线所述的施工方法，其特征是：在水平螺旋钻机在掘进顶管过程
本发明涉及一种地下管道的施工方法，具体涉及一种利用水平螺旋钻机与水平定向
管道施工中经常会遇到公路、铁路及河流等障碍物或无法采用明挖方式施工的情况，
需采用非开挖的方法穿越这些障碍物。水平螺旋钻机顶管施工作为一种重要的穿越
方式，慢慢的受到人们的关注，它不影响铁路、公路、河流的正常交通和通航；采
用土压平衡原理掘进不破坏地层，无泥浆排放不会对环境造成污染；施工效率高周期短，
费用较低；劳动强度低。缺点是虽然有些具备一定的方向控制能力，但一般不可控
制铺管方向，因而施工精度有限。水平定向钻进铺设管线是在传统顶管法和不能定
向的水平钻进铺管法的基础上，引进现代的导向技术而发展起来的铺管技术。它利
用地面放置的铺管钻机，沿待铺管线的设计轨迹先钻成一个先导孔，然后将导孔扩
大，并将工作管拉入孔内，实现不开挖铺管的一种先进的技术。与顶管法相比具有如
下突出优点：导向孔施工时，方向、深度和其他参数可以由导向仪测量，并根据设
计轨迹进行校正调整，因此铺管精度高，成功率高。缺点是成孔孔径大于铺管管径，
本发明的目的是提供一种水平螺旋钻机与水平定向钻机协同工作顶管施工方法，
本发明提供的一种水平螺旋钻机与水平定向钻机协同工作顶管施工方法是：首先利
用水平定向钻机在接收井一侧沿待铺管线的设计轨迹钻成一个先导孔至顶管工作井
内，然后在工作井内将水平定向钻机的钻杆与水平螺旋钻机的钻头、螺旋钻杆连接，
水平螺旋钻机在掘进顶管过程中水平定向钻机同步牵引，使管线始终按照水平定向
钻机先导孔的待铺管线的设计轨迹前进，最终完成要求精确标高控制的管线铺设。
(1)可应用地下管线探测仪对现有地下管线分布和地下障碍物进行探测，事先确认
(2)在水平定向钻机钻进先导孔的过程中，可探测到管线设计轨迹路径上地质及障
(3)水平定向钻机与水平螺旋钻机同步行进，由水平定向钻机钻杆为水平螺旋钻机
(4)在水平螺旋钻机在掘进顶管过程中，水平定向钻机向土体注入膨润土减阻润滑
(5)适合在软土、粘土、砂土、流砂、粉细砂、中砂、粗砂等地层中进行顶管施工，
只需更换不同直径的螺旋钻杆铰龙和鞍形座及鞍形适配器即可进行305～2000mm
(6)水平螺旋钻机采用可拆卸设计，便于吊装及运输，安装方便；管内泥土由铰龙
运送随出随运，施工场地占用少，工作效率高；施工周期短，人员少，成功率高，
(7)顶管施工全套工艺流程中，可通过导向探测仪时时监测管线顶进状况，超出误差范围及
图1为本发明水平定向钻机在接收井一侧沿待铺管线的设计轨迹钻先导孔至顶管工
图2为本发明水平螺旋钻机与水平定向钻机在掘进顶管过程中按照待铺管线的设计
下面以广州市海珠区康乐涌截污工程顶管段施工为例具体说明本发明，需要说明的
长度及深度：本施工段的顶管工程为DN1000mm钢筋砼污水管，全长约120米，
工作井、接收井：根据设计图及结合现场实际，工作井及接收井采用挂壁井结构，
管材：顶管专用III级钢筋砼管内径D＝1000mm，管壁厚度t＝100mm。每节管长
2000mm，砼强度C50，采用“F”型接口，管端采用3mm胶合板作衬垫，管接口采
施工工艺选择：根据该段土质情况，该顶管段采用本发明办法来进行非开挖顶管施工。
本工程位于海珠区康乐涌西侧，地下水位较为丰富，主要是穿越珠江中学运动场，
根据地质资料反映，顶管段工作井一侧运动场下多为淤泥质粗砂，砂粒较大淤泥含
量不多，接收井一侧约50米范围内顶管深度含有大量的建筑垃圾，含大量混凝土
本工程位于海珠区康乐涌西侧，主要是穿越珠江中学运动场，施工范围已探明无地
顶进断面为砂质淤泥和建筑垃圾，已制定严密的技术措施防止顶进过程管节之间漏
水流砂，避免引起周边地层压力损失引起周边土体沉降过大，并造成对珠江中学运
动场破坏。应对措施为一方面需要有施工经验比较丰富的施工队伍和技术力量负责施工，
严格控制顶进的工艺，真正的完成泥水土压联合平衡的状态，实现对旁边的环境的影响
程度降到最低；另一方面，严控“F”型接口钢筋混凝土管的检验环节，杜绝使
用不契合设计及规范要求的管材，避免管节在承受顶力方面和防水方面出现施工事
该工程的最长一次顶进距离约120m，属于顶管顶进距离较长的工程，阻力大，需
鉴于现有的水平螺旋钻顶管及水平定向钻进铺设管线两种工艺存在的优缺点，本工
程采用水平螺旋钻机与水平定向钻机协同工作顶管的施工方法，该方法首先利用水
(如图1所示)，然后在工作井内将水平定向钻机的钻杆与水平螺旋钻机的钻头、螺
旋钻杆连接，水平螺旋钻机在掘进顶管过程中水平定向钻机同步牵引，使管线始终
在施工一侧的工作井坑内安装水平螺旋钻机，钻机的后部有坚固结实的挡板墙，调
整好方向开始钻进，边旋转钻头边顶进套管，钻头切削下来的泥土通过套管内铰龙
的旋转送至出泥口处，用设备排出坑外，随着泥土不断被排出坑外，套管也不断的
被顶入土中，顶进第一根套管后，退回钻机，对接铰龙，组装(焊接)第二根套管，
继续钻进，如此反复操作，顶进第三根管子、第四根管子，直至钻进到规定长度，
钻进系统：由钻头、铰龙、离合变速器组成，离合变速器带动铰龙、钻头转动，钻
钻头分为泥土钻头、泥岩钻头、岩石钻头等三种，泥土钻头和泥岩钻头一般安装的
有飞刀，采用铰接式，当正转时飞刀打开，钻头旋转使直径大于套管外径，以形成
一定的超挖，减轻外壁和土的摩擦阻力，反转飞刀收回，钻头的直径小于套管内径，
顶进系统：由液压缸、液压泵、液压油箱组成，与传统顶管法的千斤顶相同，用来
套管适配器：每种规格套管配不同的套管适配器，它的作用是卡住套管，保证套管
鞍形座及鞍形适配器：鞍形座位于钻机轨道的前端，用来承载最大配置的套管，鞍
导轨：分主导轨(长4米)和加长导轨(长3米)，主导轨始终作为轨道的最后部分，
加长导轨与主导轨用螺栓连接，穿越时如果套管较长就需要连接两个或三个加长导
采用美国威猛D75×100型水平定向钻机为该顶管施工提供导向及泥浆减阻润滑服
美国威猛D75×100型水平定向钻机是美国威猛工程有限公司专门为铺设中等口径
和中长距离工程的管线而设计的产品。该机是电子控制全液压驱动的钻机，具有强
劲的动力、先进的电子系统。可铺设直径(800mm)以下的各种管材管道；一次性可
铺设管道六百多米，代表了新新一代水平定向钻机的性能和效率。该设备最大推拉
力为36t，最大扭矩为13.6KN.m，设备上限功率为138KW。水平定向钻穿机主要
由穿越主机、动力系统、泥浆系统、控向系统和钻具五大部分所组成，泥浆系统主要
由泥浆加料系统、泥浆搅拌系统、泥浆回收系统及配套的动力部分所组成，控向采用
a、管线探测：应用英国雷迪公司RD400地下管线探测仪对现有管线分布和地下障
b、测量放线：根据设计施工图纸及甲方要求确定铺管线路。对地面标高、地下管
c、导向钻进：导向钻进是铺管施工的最重要阶段，它决定了铺设管线的最终位置。
水平定向钻机进场，开挖工作坑，然后根据设计的具体方案，利用美国DCI公司生产的
新型Eclipse带遥控显示器的导向探测仪进行导向孔施工，钻进中做到多测多量，
确保导向孔各点达到设计的基本要求。如果钻孔的一部分超出误差范围，应抽回钻杆重新
d、水平定向钻机与水平螺旋钻机同步行进：在完成导孔钻进后，换上专用分动连
程中，由水平定向钻机钻杆为水平螺旋钻机钻头、螺旋钻杆提供按设计轨迹方向的
拉力，以确保顶管方向的准确性。为达到平衡地下水压力和土压力、润滑顶管外壁、
冷却钻头的目的，需使用触变减阻膨润土泥浆。施工全套工艺流程中应监控和维持泥浆粘度、
基坑导轨应有充足的强度和刚度。本工程基坑导轨是设备原装进口可保证满足刚
度和强度要求。在底板基础上应事先预埋钢板，预埋钢板的位置与基坑导轨相吻合，
以便导轨与之焊接。预埋钢板上的锚固钢筋要焊牢并有足够的锚固强度，导轨安放
后，还应在二侧用型钢支撑好，必要时再浇筑混凝土，确保导轨在受撞击的条件下，
承压壁是承受和传递全部顶力的后座墙，更应有充足的强度和刚度，并有足够安
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