水平定向鉆技術在燃氣管道中的應用

邢波

摘要：本文介紹水平定向鉆技術的施工基本原理及施工工藝，基本規定，施工方法，導向孔鉆孔，擴孔，回拖，定向鉆質量控制要點，及定向鉆施工主要風險及防范措施。

關鍵詞：定向鉆施工方法;施工基本流程;基本規定;主要風險及防范措施

前言：伴隨城市快速發展，天然氣越來越成為家庭不可缺少的部分，燃氣工程建設已趨向規模化，水平定向鉆技術以其對周圍環境影響小，受外界干擾影響小，總和成本低等優點，越來越廣泛應用于工程建設，特別是近幾年城市對燃氣需求越來越大。但城市管網錯綜復雜，再加上燃氣管道施工危險性大，定向鉆施工技術在燃氣管道施工中顯得特別重要，下邊就定向鉆施工做一下介紹。

定向鉆施工基本原理，施工工藝流程，施工方法，主要風險及防范措施。

一、定向鉆基本原理

利用地表大功率鉆機，在導向儀的導向和監控下，按預先設定軌跡鉆孔，隨后在先導孔出口端的鉆桿頭部安裝擴孔器回拉擴孔，當擴孔至設計尺寸要求后，在擴孔器的后端連接旋轉接頭和管線，回拉鋪設地下管線從而完成管線施工。

二、定向鉆施工基本流程

1.技術交底，開工前由業主，設計，施工單位進行施工技術交底，把握設計意圖，進行現場調查，進行設計圖紙審核，編制實施性施工組織設計，進行施工技術交底。2.施工場地水平定向鉆施工需要兩個工作場地，設備場地和管線鋪設場地，設備場地大小取取決于設備大小，設備類型鋪管直徑，和鉆進長度。設備場地安放設備。施工操作需要充足工作面積。管線場地應有足夠長的工作空間便于鋪設管道，施工場地還要考慮開挖進出口坑和泥漿循環池。3.地下管線地下障礙物探查，必須進行現場管線和障礙物詳細調查，干擾探測，明確干擾源。4.施工工藝流程測量定位，平整場地，挖出入土坑，鉆機就位，鋼管管道焊接防腐探傷補口，PE管100%外卷邊檢查。鉆導向孔，泥漿制備，預（回）擴孔，管道單體試壓，清孔、回拖管線、現場清理及恢復，撤場竣工資料整理，竣工驗收。

基本規定，施工前進行現場調查，核對穿越設計和地形，編制施工組織設計并按規定報批，套管、燃氣管道所用的管材，焊接材料、鋼管防腐材料及相關工程材符合國家相關標準規定和設計文件的要求。

三、定向鉆施工方法

1.當穿越管道管徑大于DN400或長度大于300米時，宜選用鋼管，當采用PE管時，應采用SDR11

2.燃氣管道至規劃河床覆土厚度不宜小于3米，于橋梁墩臺水平凈距不宜小于10米。

3.地質勘探方式和探孔布置應符合下列要求;

1）勘探方式應采取鉆孔和精力初探想相結合

2）探孔應沿穿越管線的軸線兩側錯開布置，孔距不宜大于100米。每排空于穿越管線軸線的距離15-30米。

3）鉆機應選用不小于最大回拖力2倍鉆機

4）鋼質管道水平定向鉆回拖時的拉力應符合現行國家標準GB50424的規定。

5）鉆進液應符合下列規定，根據地質勘察報告配比，鉆進液根據地質和管徑確定，可采用馬氏漏斗測量，膨潤土含砂量應小于3%，水源為清潔淡水，鉆進液PPH值為8-10.

6）導向孔應根據設計曲線鉆進，鉆進導向孔時，每根鉆桿測量不得少于一次，出現偏離應及時糾偏。

7）擴孔應符合下列要求;最終擴孔直徑應根據穿越管道直徑，長度，地質條件和鉆機能力確定，穿越管道直徑小于200最小擴孔直徑DN+100，直徑大于或等于200小于等于600，最小擴孔直徑1.5DN，直徑大于600，最小擴孔直徑DN+300，當管徑大于DN300，擴孔采用多級多次擴孔的方式進行，擴孔過程中當扭矩拉力較大時，可采取洗孔作業。

8）當穿越管道補口時應采用定向鉆檢測，聚乙烯管道專用熱收縮帶。

定向鉆施工質量控制要點，首先隊伍招標階段加大審查力度，避免一些掛靠，及不適合施工隊伍進場，從源頭控制好施工質量，其次導向孔嚴格按設計圖紙的要求施工，測量放線必須使用全站儀，對出入土點進行詳細測量，使兩點之間成一直線，地面入土點縱橫向允許偏差正負20mm，地面出土點縱橫向允許偏差正負0.5Di，定向鉆穿越用聚乙烯管道必須采用熱熔連接，并符合熱熔連接要求，且焊口應進行100%切邊檢查。定向鉆穿越回拖前后進行測徑。水平定向鉆穿越的曲率半徑應符合設計要求，嚴禁小于該管材最小曲半徑，銷是否靈活結實，檢查各個部件是否滿足抗拉力要求，檢查各個螺母率是否扭緊，預擴孔的保證措施，根據地質勘察報告可以采用巖石擴孔器進行5級擴孔和至少一次清孔，在實際施工中每級擴孔的級差不允許大于200MM，根據不同土質更換不同擴孔器，同時放慢鉆桿行走速度。管道回拖前認真檢查分動器。U行換，連接導向孔進行預擴孔時，擴孔次數，擴孔孔徑應符合施工方案要求。采用滾動支架由于支架不牢固，容易劃壞防腐層，建議用濕土袋并配有吊車，避免防腐層損壞。定向鉆穿越完成后應校管道伸長量，并應在24小時后方可于兩管道連接。應測量出入土點坐標，做好施工記錄。應繪制管道軌跡圖，軌跡圖真實反映地下管道位置。

四、定向鉆施工主要風險及防范措施

主要風險1、鉆孔損壞原有地下設施2、工程失敗3、地面塌陷和崩裂4、泥漿污染。主要原因分析，對地下管線摸底調查不徹底，對地下管線物探不到位，設計問題，施工問題，管理問題。針對以上問題主要采取以下防范措施1、地下管線探查，施工前對地下管線和設施進行詳細調查研究，2、地質勘察選擇有資質地質勘察單位對地質情況進行勘探測量和對地下管線進行認真物探。在勘探測量物探具備完整資料后進行設計，選擇最佳線路。施工方案技術安全交底，施工前進行設計交底。施工單位對地下管線穿越點逐一落實，明確線路走向，明確責任到人，制訂行之有效的施工方案。業主監理甲方應密切配合。擴孔，回拖，塌孔失敗主要原因，鉆機能力不夠，導向孔不符合要求，預擴孔偏移量過大，孔內泥過多，塌孔。管道進孔不順暢，設備故障。出現以上問題應采取以下主要防范措施。選擇適宜鉆機，通常選擇鉆機主要考慮的主要考慮的主要參數最大推拉力和最大輸出扭矩，一般情況下，鉆機的最大回拖力不小于回拖管段自重的1/2.確保導向孔質量導向孔基本控制是出入土角曲線偏移和造斜段曲率半徑。控制預擴孔的偏移和波浪。水平定向鉆最終穿越擴孔直徑一般為管道直徑的1.3-1.5倍，針對地質條件選擇合適鉆具。確保泥漿的流變性。泥漿的主要作用之一就是懸浮和攜帶漿，確保泥漿的流動性。防止塌孔，選擇適宜的泥漿，選擇適宜鉆具，鉆具組合，盡可能縮短施工周期。

定向鉆防護方案主要從以下幾個方面著手：

所有作業人員必須經安全部門培訓，考試合格方能上崗，所有人員必須強化安全意識，把自身和它人安全作為工程施工的第一要務。操作人員施工前做好地下各種隱蔽構筑物會簽，對會簽沒有提及的構筑物，在開挖時發現要做好保護，積極聯系產權單位對構筑物進行確認，確認性質后方可施工。

結束語：綜上所述，定向鉆施工是一項成熟的技術，特別近幾年城市快速發展，客戶要求越來愈高，為避免不必要投訴，定向鉆在燃氣施工中越來越顯示其優越性，定向鉆施工和傳統開挖施工相比，它以其成本低，安全性高，施工速度快，對城市破壞性小，而越來越受到建設方青睞。伴隨著城市飛速發展，定向鉆越來越有廣闊的空間。

參考文獻：

[1]聞濤定向鉆在燃氣管線穿越河流中的應用（2014.07）建設管理