水平定向鉆施工作業中的有關計算2007年02月12日來源：中國水協設備網[摘要]：本文結合實際施工實例，詳細，全面，列舉了水平定向鉆施工作業中的有關計算，為施工的順利完成提供了數據保障。對于工程施工有重要的指導意義。[關鍵詞]：水平定向鉆鉆徑軌跡計算隨著全國市政建設的高速發展，市政公用設施——城市地下管線的修復更換，安裝完善工作也得以高速發展。隨著人們環境意識的增強，無開挖，無污染，高速高效施工方法——水平定向鉆頂管敷管法已在全國范圍高速發展，水平定向鉆施工企業也在全國迅速膨脹，水平定向鉆施工技術，實際操作經驗也逐漸提高。為適應這樣趨勢，本文匯總了水平定向鉆施工作業中的相關計算，與施工作業者討論。1管重及回拖力計算（1）．管子重量計算：計算管子重量時，查找各種材料手冊比較方便。也可用以下公式進行計算；Q=π(DW-S)Sγ/1000對于鋼管則用下式計算重量：Q=0.02466S(DW-S)式中Q——管子重量,㎏/mDW——管子外徑，mmS-——管子壁厚，mmγ-——管子材質密度，t/m3，如鋼取7.85，鑄鐵取7.2（2）．所需回拖力計算：回拖產品管線所需回拖力也就是管壁和孔壁之間摩擦力w，其由下式計算；w=[2p(1+ka)+p0]fL式中：w——管壁和孔壁之間摩擦力，KNp——土對每米管道壓力,KN/mka——主動土壓力系數，一般取0.3p0——每米管道重量,KN/mf——管壁和孔壁之間摩擦系數,02~0.6L——管道長度，m由上式可知，摩擦力主要取決于土對管道壓力p和摩擦系數f的大小。土對管道壓力主要與土層的性質和導向孔的曲率有關。沙土的粘聚力小，對管道的壓力大，p一般按所敷管線直徑1~2倍高度土質量計算；粘性土的粘聚力大，對管道壓力小，p一般按所敷管線直徑0.5~1倍高度土質量計算。導向孔的曲率半徑R對p影響也較大，但當R﹥1200D（D為管線直徑）時，可以不考慮其影響。2、鉆徑軌跡的設計計算：鉆徑軌跡的計算是施工作業成敗的關鍵環節。其是頂鉆施工實際操作的理論指導依據。只有合理的，切乎實際的正確計算，嚴格按其操作，才能保證施工作業的圓滿成功。鉆徑軌跡的設計計算是建立在回拖產品管線的抗拉強度，彎曲半徑以及使用鉆機大小，回拖能力，鉆桿彎曲極限和施工土壤結構等眾多因素基礎之上的，是一項綜合性計算。在實際操作中，施鉆人員應根據地下障礙管線，和場地具體情況，結合土壤結構等眾多因素，合理規劃計算出每根鉆桿的頂鉆角度，深度，然后按其逐步施工。對于實際操作中和設計計算不否者，要在滿足地下障礙管線安全前提下，重新進行計算，以至施工完畢。例如：進行一個特定的水下穿越，測量水最深處為6.0米，客戶要求在水下留3.0米距離，回拖產品管線為de200pe管，進行鉆進軌跡計算。根據施工條件，我們選用回拖力為15噸鉆機進行施工，鉆桿為3.0米，彎曲度為3°/每根，每根3°的變化將改變深度變化為⊿y=sin3°×3M。設定入鉆角度為-15°，為作出過渡曲線及使鉆頭在目標深度水平，需要5根鉆桿（如圖）。要求計算鉆機的最小回退距離L=？我們知道兩個已知量入鉆角度-15°，目標深度9米5根鉆桿以3°/每根的過渡曲線產生的深度變化為：根據條件：低塑性，中等硬質黏土，流量因素取f=3配置鉆井液黏度為50秒/夸脫井筒體積V=D2×L/25=24×24/25=23加侖/英尺需要的泥漿體積流量：Q=V×f=23加侖/英尺×3=69加侖/英尺69加侖/英尺×15英尺/每根鉆桿=1035加侖/每根鉆桿差值：50秒/夸脫-26秒/夸脫=24秒/夸脫泵送效率：100%-24%=76%調整泵的額定排量：150加侖/分鐘×76%=114加侖/分鐘進尺速度：T=1035加侖/每根鉆桿÷114加侖/分鐘=9.07分鐘/每根鉆桿因此，在將4.5英寸導向孔一次性擴孔到24英寸時，擴孔速度必須以9.07分鐘/每根鉆桿的速度進行或者更低的速度進行，才能保證在泥漿泵額定排量范圍內井孔內泥漿量達到足夠。如果在速度計算中僅依照井筒體積和泥漿泵的額定排量計算，而不進行調整，進尺速度為：23加侖/英尺×15英尺/每根鉆桿÷150加侖/分鐘=2.3分鐘/鉆桿對以上計算結果進行比較，數值相差很大，如果未正確進行計算，而盲目施工，將難以保證井孔內泥漿量達到足夠，直接導致回拖產品管線失敗。4、結論：因水平定向鉆穿越所施工的區域和地層不同，地質條件和巖性結構也不盡相同，所以在實際施工中，要求現場技術