導向鉆進技術在城鎮燃氣管道施工中的應用

安姍

摘 要 我國城鎮化建設的快速發展，推動了建筑工程建設的大力實施。各種線路與管道共同構成了城市的電力、通訊與能源網絡，因此在城鎮燃氣管道的施工過程中，運用非開挖鋪設地下管道進行施工，成為城市管道施工的主流方案。本文主要對導向鉆進技術在城鎮燃氣中的應用進行分析研究。

關鍵詞 城鎮燃氣；管道敷設；導向鉆進

中圖分類號 TU9 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）15-0045-01

城鎮道路網絡的日益復雜化，對城鎮水流調運、城鎮燃氣管道的施工帶來挑戰。當前城鎮燃氣管道無法使用直接開挖的方式進行施工，只能夠根據道路走向進行非開挖地下鋪設管道的方案進行施工。導向鉆進技術是針對非開挖地下鋪設管道的挖槽技術，這種技術的挖槽范圍小、精度高，能夠較好完成城鎮燃氣管道的施工任務。

1 導向鉆進的技術原理與施工工藝

1.1 導向鉆進技術原理

導向鉆進技術是非開挖鋪設地下管道最主要的施工技術，它能夠應用在各種砂土、粘土的城鎮燃氣管道施工中。在不同的地形地貌與土層條件下，燃氣管道的鋪設直徑也有著較大差別，一般在DN40mm～DN4 000mm范圍內。在城鎮燃氣管道的鋪設過程中，大多使用法蘭焊接管或無縫鋼管作為主要施工材料，壓力低的燃氣管道使用法蘭與螺母連接的鐵管，連接的燃氣管道口的直徑在DN15mm～DN1 500mm之間。非開挖鋪設導向鉆進技術的施工，主要分為導向鉆進、擴孔、HDPE實壁拉管3個步驟，使用的主要施工工具為水平定向鉆機、無線隨鉆測量儀、導向探測與管線探測等儀器。水平定向鉆機會按照鋪設的路線鉆進導向孔，結合管線探測儀調整鉆頭、避開管線，鉆頭導向孔的鉆進方式分為干式鉆進、濕式鉆進（干式鉆進主要應用于土質較為松軟的地形地貌中，濕式鉆進則應用于硬土與大塊砂石的地質環境）；然后將鉆頭拉出以擴大導向孔，反復多次進行操作直到導向孔符合施工要求；最后使用HDPE實壁管將燃氣管道拉入其中，完成非開挖城鎮燃氣管道的施工。

1.2 導向鉆進施工工藝

1）燃氣管道工作坑的構筑。在起始工作坑進行開挖完畢后，水平定向鉆機進入目標工作坑，完成擴大導向孔與管道拉入的工作。在工作坑的選擇過程中，會使用管線探測儀對周圍的管道與線路排布情況進行檢測，避開存在管線與暗流的位置。一般對于城鎮燃氣管道的鋪設，都會選擇靠近道路的綠地或者空地，先開挖出起始工作坑的位置。起始工作坑的坑道長度至少比城鎮燃氣管道長1 000mm，工作坑的坑道寬度也要比燃氣管道寬1 000mm。

2）導向孔軌跡的設計。導向孔軌跡的設計分為以下幾個步驟：首先是對于整個導向孔軌跡的左半部分弧度（或右半部分弧度）的設計，然后是直線段設計，最后為右半部分弧度（或左半部分弧度）的設計，其中直線段的設計是保證燃氣管道準確的穿過障礙物。第一部分弧度設計在于幫助燃氣管道進入HDPE實壁管，第三部分弧度設計是保證燃氣管道順利穿出鋪設管道。在城鎮燃氣管道導向鉆進施工過程中，導向孔軌跡的影響因素包括：起點與終點的確定（起點B、終點C）、鋪設管道的深度（h）、左半部分弧度（或右半部分弧度）曲線的曲率倒數等。

其中水平定向鉆機在導向孔的鉆洞工作過程中，鉆機傾斜角度也就是整個導向孔軌跡的傾斜角度，定向鉆機的最大傾斜角度不超過45°。對于城鎮燃氣管道中的小口徑部分，水平定向鉆機的開挖角度一般小于15°；對于燃氣管道的大直徑部分，水平定向鉆機的開挖角度要大，開挖的坑道長度也隨著曲率半徑ρ的增大而增大。而在右半部分弧度部分的城鎮燃氣管道設計中，大多使用直接開挖工作坑的方式進行管道暗訪，以最大限度的節約成本。對于左半部分弧度的設計，由于左半部分管道大多使用法蘭與無縫鋼管的焊接制成，其剛性遠遠高于柔性，因此左半部分管道的施工，也使用水平定向鉆機開挖目標工作坑。但從整體的項目施工來看，施工技術的選擇受到地質底層、施工環境、鉆機最大傾斜角度、燃氣管道的曲率半徑等多方面因素限制，所以在施工過程中應從多方面進行考量，制定出較為合理的施工路線。

2 導向鉆進技術在城鎮燃氣管道施工中的應用

2.1 導向孔鉆進

導向孔鉆進有兩種情況：導向孔鉆頭在前進過程中旋轉，定向鉆孔會沿直線進行前進，整個鉆孔的開挖路線是直的；入土后，如果導向孔鉆頭只前進不旋轉，鉆柱的彎曲受到土層壁的限制，而使鉆頭對井壁產生斜向力，實現鉆孔的曲率傾斜。在水平定向鉆機鉆進過程中，鉆機數據分析器會對鉆機的鉆進位置、最大傾斜角度、鉆進深度等數據準確表示，以方便鉆機工作人員實施調整施工路線。在城鎮燃氣管道導向孔鉆進施工中，由于燃氣管道為精度高的無縫鋼管，因此使用旋轉式導向孔鉆進方式能夠滿足施工要求。

2.2 擴孔

水平定向鉆機導向鉆進后，即開始擴孔的工作。擴孔地點為鉆進目標工作坑，水平定向鉆機會在擴孔過程中不斷更換鉆頭，以達到最終的施工要求。擴孔的土層結構為回填土，是在基礎、墊層隱蔽工程后，進行5m以內的取土回填，擴孔的過程使用干式鉆進技術，擴孔直徑大小為DN300mm。在擴孔直徑滿足要求后，將燃氣管道拉入HDPE實壁管。擴孔過程中應時常進行泥漿鉆頭冷卻活動，以保證鉆具對燃氣管道的順利鋪設。

2.3 套管的鋪設

套管鋪設工序在擴孔之后，拉管頭被安裝在水平定向鉆機鉆頭后，對將要鋪設的燃氣管道進行反向，鋪設完成后即會歸于原位。燃氣管道的兩端直徑較小，以保證施工的沙土不流進管道。在第一段燃氣管道拉入HDPE實壁管后，就開始第二段無縫鋼管的施工工作，重復此步驟直到整個鋪設施工工序的完成。其中燃氣管道外包裹的套管要使用耐腐蝕的絕緣材料，法蘭與無縫鋼管的焊接部位要嚴格檢查。在鋼管焊接部位也要涂抹防腐蝕材料，然后將其拉入HDPE實壁管。

2.4 燃氣管安裝

城鎮燃氣管道在安裝過程中，需要在燃氣管道、套管間加入防腐絕緣層，以保證套管絕緣層的完好無損。在燃氣管道與套管之間還存在滑動管耳，來進行燃氣管橫斷面的支撐（滑動管耳橫斷面上間隔為120°，及一周有3個滑動管耳展開平均排布）。在第一段燃氣管道拉入實壁套管后，進行套管外的管組焊接工作，重復此步驟直至燃氣管道安裝完成。

3 結論

非開挖鋪設導向鉆進技術是新興的城鎮燃氣管道施工技術，它具有快速高效的導向、鉆孔方向易控制的特點，而且能適應各種地質條件的施工要求。導向與管線探測儀可在施工過程中檢測障礙物，以幫助定向鉆機完成燃氣管道的施工。

參考文獻

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