DB13/T 5188-2020 地下管道非开挖铺设工程水平定向钻施工技术规程

ICS27.140

P55

DB13

河北省地方标准

DB13/T5188—2020

地下管道非开挖铺设工程水平定向钻

施工技术规程

2020-06-28发布2020-07-28实施

河北省市场监督管理局发布

DB13/T5188—2020

目次

前言.................................................................................II

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4一般规定...........................................................................3

5水平定向钻施工.....................................................................3

6工程质量检验......................................................................12

7工程质量验收......................................................................14

8安全生产、文明施工与环境保护......................................................15

附录A（资料性附录）水平定向钻施工记录表............................................17

附录B（资料性附录）工程验收记录表.................................................20

I

DB13/T5188—2020

前言

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本标准由河北省水利厅提出并归口。

本标准起草单位：河北省水利工程局、河北省水利科学研究院、徐州徐工基础工程机械有限公司。

本标准主要起草人：王文田、朱永涛、张云涛、张忠海、刘冉、王洪培、韩俊杰、武孟元、呼锋、

霍学平、卢玉超、赵斌、侯艳丽、苑红伟、马云龙、王路广、任志雄、韩铁钢、张超伟、陈立珍、吴

晓光、王超。

II

DB13/T5188—2020

地下管道非开挖铺设工程水平定向钻施工技术规程

1范围

本标准规定了水平定向钻铺设地下管道工程施工及验收的技术要求。

本标准适用于水利行业水平定向钻铺设管道工程的施工、质量检验和验收，其他行业管道铺设工

程在满足工艺要求的前提下可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T12605无损检测金属管道熔化焊环向对接接头射线照相检测方法

GB20904水平定向钻机安全操作规程

GB50202建筑地基基础工程施工质量验收规范

GB50236现场设备、工业管道焊接工程施工规范

GB50268-2008给水排水管道工程施工及验收规范

GB50289城市工程管线综合规划规范

GB50497建筑基坑工程监测技术规程

GB50683-2011现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范

CJJ63-2018聚乙烯燃气管道工程技术规程

CJJ95-2013城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程

CJJ101-2016埋地聚乙烯给水管道工程技术规程

GA182道路作业交通安全标志

JGJ46施工现场临时用电安全技术规程

DB13/2934施工场地扬尘排放标准

DB13(J)/T154绿色施工管理规范

3术语和定义

GB/T25603界定的以及下列术语和定义适用于本文件，为了便于使用，以下重复列出了GB/T25603

中的某些术语和定义。

3.1

非开挖技术trenchlesstechnology

在不开挖或少量开挖地表的条件下进行地下管道的探测、铺设、修复和更换的施工技术。

3.2

水平定向钻horizontaldirectionaldrillingtechnology

1

DB13/T5188—2020

水平定向钻进铺管技术的简称。指使用水平定向钻机、控向仪器等设备，实施按预先设计的轨迹

进行导向孔钻进、扩孔和回拖等工序，完成地下管道铺设的施工方法。

3.3

泥浆drillingslurry

由水和膨润土或聚合物等构成的混合浆液，其作用是冷却钻头、润滑钻具、携带钻屑及稳定孔壁

等。

3.4

马氏漏斗黏度funnelviscosity

从装满泥浆的马氏漏斗黏度计中连续流出946mL泥浆所需时间（单位s）。

3.5

起始工作坑（起始坑）entryshaft，entrypit，startshaft，stratpit

靠近水平定向钻导向孔钻进开始位置，用于收集和暂存泥浆、拆卸钻具、切割拉管头等的工作坑。

3.6

接收工作坑（接收坑）receptionpit，receptionshaft，exitpit，exitshaft

靠近水平定向钻导向孔钻进结束位置，用于收集和暂存泥浆、安装钻具与拉管头等的工作坑。

3.7

导向仪steeringtool

导向孔钻进过程中用于测量并传输导向钻头的空间状态和工作状态参数的仪器，分为有缆式和无

缆式两类。

3.8

导向孔pilothole

按设计轨迹钻进的最初的小直径钻孔。

3.9

对穿工艺opposingdrilling

采用两台定向钻钻机分别从障碍物两侧对钻导向孔，通过对接钻孔完成导向孔施工过程的一种水

平定向钻施工方法。

3.10

入/出土角entry/exitangle

水平定向钻施工时，钻具钻入地层或钻出地层时钻具与水平方向所形成的夹角。

3.11

扩孔reaminghole

利用扩孔器扩大导向孔孔径的施工过程，扩孔可分级进行。

3.12

回拖pull-back

将待铺设管道从接收工作坑向起始工作坑方向拉入钻孔内的过程。

3.13

浮力控制buoyanvycontrol

2

DB13/T5188—2020

在大直径管道回拖过程中，为减少管道与孔壁的摩擦力，通过增加配重等方式改变穿越管道单位

重量以获得所需浮力的方法。

4一般规定

4.1施工前应取得穿越场地的工程地质及水文地质资料，并对管道穿越地层进行工程地质评价。同时

掌握施工现场占地、周边的建（构）筑物的位置、交通状况等。

4.2施工单位应编制施工组织设计或施工方案，涉及危险性较大的分部分项工程、重要部位、关键环

节等还应编制专项方案。

a)工程概况应包含工程地点、工程规模、工程地质与地下水情况、工程难点与重点等内容；

b)施工总体部署应包含施工机械的数量、人员配置、材料规格和用量、施工工期等内容；

c)施工现场平面布置图应包含：施工平面图与剖面图等内容。施工平面图应包括钻机位置、工

作坑位置、泥浆配制位置、施工用水或泥浆存放位置、临时用电设施位置。剖面图应绘出钻

头钻进轮廓线、既有地下管线或设施的分布与埋深；

d)施工技术方案应包含工作坑开挖与支护、导向孔轨迹设计、施工机具的选择、回扩与清孔、

管道焊接工艺、管道回拖、泥浆的使用等内容；

e)主要施工保证措施应包含进度保证、质量保证、安全管理、文明施工管理、环境保护、季节

性施工保证、交通组织、建（构）筑物及文物保护、应急措施等内容。

4.3施工组织设计或施工方案的审批程序应符合相关规定。

4.4进场前应对钻进设备进行维护、调试，并应对设备、仪器、钻杆、钻具进行进场验收。

4.5施工铺设的管道规格、材质、性能应符合国家现行标准的规定；金属管道接口焊接应符合GB50236

等标准的要求和设计要求，化学建材管道接口熔接应符合CJJ63-2018第5章、CJJ101-2016中5.3

等专业管线标准的要求和设计要求。

4.6施工现场安全文明施工应符合DB13(J)/T154相关内容的要求。施工现场临时用电应符合JGJ46

相关内容的要求。钻机操作应符合GB20904相关内容的要求。现场扬尘控制应符合DB13/2934相关

内容的要求。

4.7铺设管道涉及与相邻管道、管件连接时应按设计要求采取温度应力控制措施。

4.8涉及道路、公路、河湖、绿化带的开挖、回填、穿越等施工作业应按管理部门的要求进行申报、

作业、恢复处理；占道作业时交通安全设施的设置应符合GA182的要求。

4.9穿越既有交通设施、地下管线、建（构）筑物等按规定应采取防护或保护措施并符合有关行业要

求。

4.10施工单位应根据设计人员的现场交底和工程设计图纸，对设计管道穿越段进行探测，核实施工

现场既有地下管线或设施的埋深和位置，管线探测后超过六个月才开始施工的工程，施工前应重新进

行地下管线复核探测。

5水平定向钻施工

5.1一般要求

5.1.1施工用管道施工前检验应符合以下要求：

a)管道壁厚、单次铺管长度及管道接口应符合国家现行标准与设计要求；

b)单次铺管长度应结合埋深、地层岩性、管道材质类型等校核；

c)管节长度应综合考虑生产工艺和现场的施工工艺确定。

3

DB13/T5188—2020

5.1.2导向孔钻进轨迹的确定应满足以下要求：

a)轨迹内容宜包含：轨迹分段形式、出土点、入土点、直线段最大深度、曲线段的曲率半径、

出土角、入土角、直线段长度、曲线段长度等；

b)轨迹宜根据设备的特性、待铺设管道允许的最小曲率半径、已掌握的地下障碍物情况、地质

条件状况、周边环境、地下水及地层情况等采用作图法或计算法确定；

c)轨迹参数计算宜参照如下规定：

1)钢管或钻杆的曲线段允许的最小曲率半径宜按公式（1）计算。

……………………(1)

RDgg

式中：

Rg--钢管或钻杆的导向孔的曲率半径最小值，m；

β--曲率半径系数，β=1200～1500；

Dg--钢管或钻杆的外径，m。

2)聚乙烯管曲线段允许的最小的曲率半径宜按公式（2）计算，同时应满足施工使用的定向

钻机配套钻杆的弯曲性能。

…………（2）

Rpp(EDp)/(2)

式中：

Rp--PE材质管的导向孔的曲率半径最小值，m；

E--PE材质弹性模量，MPa；

Dp--PE材质管的外径，m；

σp--PE材质管允许的最大弯曲应力，MPa。

3)改性聚丙烯管曲线段允许的最小的曲率半径宜按公式（3）计算，同时应满足施工使用的

定向钻机配套钻杆的弯曲性能。

…………………（3）

RDmm75

式中：

Rm--改性聚丙烯管的导向孔的曲率半径最小值，m；

Dm--改性聚丙烯管的外径，m。

4)导向孔轨迹如图1所示，参数宜按公式（4）～（12）计算，参数计算应结合入土角和出土

角与工程的实际需求等确定最佳的已知量，实际导向中参数的控制还应适当修正。

图1导向孔轨迹示意图

4

DB13/T5188—2020

a2Rsin入…………………(4)

…………………(5)

b2R1cos入

…………………(6)

b1h1b2

…………………(7)

a1b1/tan入

…………………(8)

c1Rsin出

…………………(9)

d2R1cos出

…………………(10)

d1h2d2

c2d1/tan出…………………(11)

…………………(12)

L1La1a2c1c2

式中：

a2--入土端曲线的水平长度，m；

R--曲率半径，m；

θ入--入土角，º；

b2--入土端曲线的高度，m；

h1--入土端地面与底部直线段的高度，m；

b1--入土端直线段的高度，m；

a1--入土端直线段的水平长度，m，应大于10m；

c1--出土端曲线的水平长度，m；

θ出--出土角，º；

d2--出土端曲线的高度，m；

h2--出土端地面与底部直线段的高度，m。

d1--出土端直线段的高度，m；

c2--出土端直线段的水平长度，m，应大于10m；

L1--底部直线段的长度，m，不宜小于10m；

L--穿越长度水平距离，m；

5)定向钻穿越入土角、出土角应根据穿越长度、管道埋深、穿越管径、弹性敷设条件、地

形条件确定。入土角：塑料管宜为8°～30°、钢管宜为8°～18°；出土角：塑料管

宜为4°～20°、钢管宜为4°～12°，穿越管径较大时出土角宜取低值，特殊条件下可

进行调整；

6)下列情况宜采用导向孔对穿工艺：

穿越长度大于2000m时；

出土、入土两端均设套管时。

5.1.3最终扩孔直径应根据管径、穿越长度、地质条件和钻机能力确定，扩孔可采取分级、多次扩孔

的方式进行。一般情况下，最小扩孔直径与穿越管径的关系应符合表1的规定。

5

DB13/T5188—2020

表1最小扩孔直径与穿越管径关系表单位为毫米

管道直径扩孔直径

＜219管道直径+100

219～6101.5倍的管道直径

＞610管道直径+300

5.1.4应根据设计管道外径、铺管地层等条件，合理选择单次铺管长度、最大的扩孔直径、始钻方式、

导向仪、钻具、钻机、导向及司钻人员等，以满足施工质量要求。

5.1.5定向钻铺设管道的最小覆土厚度不宜小于待铺设管道外径的2倍，且不应小于0.8m。

5.1.6定向钻铺设管道与其他管线、建（构）筑物的最小净距应符合以下要求：

a)与排水设施（含管线）的净距应符合GB50289的规定。

b)与其它既有管线的净距应符合国家现行标准和设计要求，或可按下列要求确定：

1)与既有管线并行时，水平净距不宜小于最终扩孔直径的2倍，且不应小于0.6m；

2)在既有管线上部交叉时，垂直净距不宜小于0.5m；

3)在既有管线下部交叉时的垂直净距：在粘性土地层，不宜小于最终扩孔直径的1倍；在

粉性土地层，不宜小于最终扩孔直径的1.5倍；在砂性土地层，不宜小于最终扩孔直径

的2倍；待铺设管道直径200mm以下时不宜小于0.5m。

c)与建（构）筑物、公路、道路、河道的净距，应按下列要求控制：

1)应符合各相关行业标准及部门规定，并满足产权或管理单位的要求；

2)待铺设管道在建（构）筑物基础标高以上时，与建（构）筑物基础外沿的水平净距不宜

小于1.5m；在建（构）筑物基础标高以下时，应经验算确定；

3)穿越城市道路时，与路面垂直净距不宜小于1.5m。穿越公路时，与路面垂直净距不宜小

于1.8m，且与路基坡脚地面净距不宜小于1.2m。穿越高速公路时，与路面垂直净距不

宜小于2.5m，且与路基坡脚地面净距不宜小于1.5m；

4)穿越铁路时，与铁路基础下沿的垂直净距不宜小于4m；

5)穿越一级主河道时，与河底规划标高的垂直净距不宜小于3m，应位于河道最大冲刷线下

2m；穿越二级主河道时，与河底规划标高线的垂直净距不宜小于3m，且应符合水行政部

门防洪评价规定。

5.1.7穿越管道回拖力的计算和钻机的选择应符合下列规定：

a)穿越管道为钢管时回拖力宜按公式（13）计算：

²D2

FL²f²-²²2D²Wk²²D²L…………(13)

p4m4sb

式中：

Fp--计算的拉力，kN；

L–管道长度，m；

f--摩擦系数，取0.1～0.3；

D--钢管的外径，m；

3

γm--泥浆重度，取11.5～12，kN/m；

3

γs--钢管重度，取78.5，kN/m；

δ--管子壁厚，m；

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DB13/T5188—2020

Wb--定向钻回拖过程中单位长度配重，kN/m；

k--粘滞系数，取0.1～0.3。

b)穿越管道为塑料管道时回拖力应按下列方法进行估算：

1)无水平或垂向弯曲的水平孔内拖拉管道的回拖力，应按公式（14）计算：

………………（14）

TfhfL

式中：

fh--塑料管道与孔壁的摩擦系数，可取0.3；

ωf--单位长度空管道所受的净浮力，kN/m；

L--管道长度，m。

2)沿着曲线或弯曲轨迹拖拉管道的回拖力，应按公式（15）计算：

fh…………………（15）

Te()fhfL

式中：

fh--塑料管道与孔壁的摩擦系数，可取0.3；

ωf--单位长度空管道所受的净浮力，kN/m；

θ--管道弯曲角度，°；

L--管道长度，m。

3)无水平方向弯曲的钻孔，其典型轨迹由曲线段—直线段—曲线段组成，如图2所示。宜

采用递推关系式（16）～式（19）计算需要的回拖力。

图2钻孔典型轨迹图

………………（16）

……（17）

………（18）

TeffhhTfLHe()fLefR…（19）

DChf44fRP

式中：

TA--A点处管道所受回拖力，kN；

TB--B点处管道所受回拖力，kN；

TC--C点处管道所受回拖力，kN；

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DB13/T5188—2020

TD--D点处管道所受回拖力，kN；

L1--由于管道焊接和热收缩而额外增加的管段长度，m；

L2--管道入土端曲线段所对应的水平长度，m；

L3--管道最大埋深处水平延伸距离，m；

--管道出土端曲线段所对应的水平长度，m；

--塑料管道与地面之间的摩擦系数，可取0.5；

fh--塑料管道与孔壁的摩擦系数，可取0.3；

P--单位长度管道重力，kN/m；

--单位长度管道所受的净浮力，kN/m；

--入土角，°；

--出土角，°；

H--管道最大埋深，m。

c)水平定向钻机回拖力宜按上面公式计算值的1.5～3倍选择，均质稳定地层宜取小值，复杂地

层宜取大值。

5.1.8钻具选择宜符合以下要求：