淺析非開挖水平定向鉆技術在天然氣管道穿越施工中的應用

石維濤

摘 要：天然氣管道是城鎮公共事業中的重要基礎設施，占據重要地位。然而由于城鎮天然氣管道的特殊性，其在施工過程中如采用常規的開挖施工不僅需要辦理復雜的手續，且施工困難，成本較高。針對此難題，近些年在城鎮天然氣管道施工領域開始推廣應用了非開挖定向穿越施工技術，通過應用非開挖水平定向鉆穿越施工的方法，鉆孔孔壁可準確確定管道位置，保證管道走向，合理安排管道埋深，有效降低施工成本，確保施工質量，同時利于保護環境。本文就非開挖水平定向鉆技術在天然氣管道穿越施工中的應用進行了詳細闡述。

關鍵詞：天然氣管道 穿越施工 非開挖水平定向鉆技術

一、技術應用背景

相較于水網及熱網等基礎設施來說，作為城市重要基礎設施的天然氣管道施工難度要大的多，其施工往往與城市道路開挖之間存在諸多矛盾，城市道路開挖不僅施工手續復雜，且施工困難存在較大的安全環保風險，導致成本較高。因此迫切需要非開挖技術來應對城鎮天然氣管道的穿越施工，常用的非開挖技術包括頂管法、水平定向鉆法等。其中水平定向鉆法實際上就是利用高砂泥漿來頂進整個施工工程的方式，具備施工速度快、土質范圍廣、安全系數高、影響小等優勢，相比較其他施工方式來說，還具備施工質量好、造價低、環保效果好等特點，適合應用在城市天然氣管線的施工中[1]。

二、天然氣管道非開挖水平定向鉆穿越施工方法

城鎮天然氣管道非開挖水平定向鉆穿越施工，主要施工步驟如下：

（一）將水平定向鉆機置于工作坑旁并加錨桿固定。需要注意的是：加錨桿固定，錨桿位于水平定向鉆機的前端。所述錨桿固定的作用為在作業時對整機起穩定、錨固作用，提高整機作業的穩定性。

（二）按照設計的管道軌跡曲線進行導向孔施工，在穿越曲線上每隔3～5m設數據控制點。通過在穿越曲線上每隔3～5m設數據控制點，以此控制導向孔不偏離設計管道軌跡曲線。

（三）鉆完導向孔后，利用擴孔鉆頭進行擴孔，同時通過所述擴孔鉆頭向導向孔內加入鉆井液，分級將導向孔擴至滿足管道的尺寸;所述擴孔鉆頭通過水平定向鉆機的鉆桿驅動。

（四）將最后一次擴孔的鉆桿與所述高壓天然氣管道通過拉管頭連接，回拉所述鉆桿將高壓天然氣管道拉入導向孔內，在管道拉進過程中用導航系統監控，確保管道按照所述管道軌跡曲線拖動;

（五）在所述天然氣管道和所述導向孔之間的間隙注入水泥漿液直至水泥漿液填充滿所述間隙。

對具體施工技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及施工流程，做出其它各種相應的改變。通過上述流程完成的天然氣管道非開挖水平定向鉆穿越施工的方法，能大大縮短工期：基本3～5天左右就可完成，明顯比暗挖施工減短工期;拉管施工成本更低;施工環境是影響強：對于地下水位高、冬雨季施工等基本不受影響;適用場地限制范圍廣：只要能排管和放置設備即可施工，即使在車流量大、行人多的地方也可以進行施工;能確保安全文明施工：不需要大面積開挖基坑，僅需要局部小作業開挖施工操作坑，施工難度明顯降低[2]。

三、非開挖水平定向鉆穿越施工關鍵點

山東博興實華天然氣有限公司在興福鎮的管道施工過程中大量采用了水平定向鉆穿越施工，采用該工藝節省了資金成本，縮短了工期，但是在施工過程中需要把握以下關鍵點：水平定向鉆機由鉆機系統、動力系統、控向系統、泥漿系統、鉆具及輔助機具組成，其中泥漿系統由泥漿混合攪拌罐和泥漿泵及泥漿管路組成，為鉆機系統提供適合鉆進工況的泥漿。在大多數的實際非開挖過程中，某一現場中并非由單一土層構成，同時由多種地層同時存在，彼此之間交互作用和影響，提供的泥漿對非開挖水平定向穿越施工的效率等影響很大，若提供的泥漿不合適，將會具有塌方危險，所以施工進行前公司安全管理人員均會對泥漿進行檢查，確保符合當地地質情況。因此，施工隊伍在水平定向鉆擴孔過程中需要借助專門配制的泥漿來維持孔洞的穩定。

通常泥漿鉆井液選用鈉基膨潤土和增粘劑、防塌劑、降失水劑、磺化酚醛樹脂等復配，使得各成分能夠充分發揮各自的特性及協同作用，使得鉆井液具有較強的穩定性和攜帶性、良好的流變性能、抗鹽侵入和低濾失性能，獲得較高的綜合性能，鉆孔孔壁可及時獲得鉆井液的支撐，保證孔壁穩定，降低因塌孔導致的施工風險，在非開挖水平定向穿越施工中可以應付松散破碎等復雜地層，能大大降低施工風險、提高鉆進效率、減小廢漿處理難度并節約工程成本和保護環境。

四、結語

城市天然氣管道穿越施工采用的非開挖水平定向鉆穿越施工，所采用水平定向鉆機利用高砂泥漿來頂進整個施工工程的方式，具備施工速度快、土質范圍廣、安全系數高、影響小等優勢，相比較其他施工方式來說，還具備施工質量好、造價低、環保效果好等特點。通過采用水平定向鉆穿越施工，博興實華完成了興福鎮高壓天然氣管道施工過程中的穿越河流施工和穿越省道施工，并在對工業用戶的入廠施工中大量采用，節省了公司資金成本，降低了管道施工風險，有利于燃氣管道安全運營。

參考文獻

[1]王心建.城市石油天然氣管道定向井穿越技術研究[J].中國石油和化工標準與質量，2017，19（5）：106—107.

[2]陳文才，李祥瑞.聚乙烯（PE）管應用于城鎮燃氣定向鉆的探討[J].中國新技術新產品，2016，12（3）：112—114.