燃氣管道水平定向鉆技術施工時風險因素的影響

程青 馬隆遠

摘要：近年來，隨著城鎮燃氣需求量不斷增加，諸如西氣東輸、川氣東送等大型管道的施工工程越來越多，在管道施工中也應運而生了許多先進的創新技術。城鎮燃氣管道非開挖水平定向鉆技術便是這些創新技術中的一項。這種新技術為工程帶來了更大的優勢，保證了工程的質量，提高了施工的效率，降低了工程的成本。但是新技術運用過程中往往會經歷許多波折和失敗，在各個發展階段都會面臨各種各樣的問題，即工程中面臨的許多風險因素。若能及時發現這些風險因素并加以解決，將能促使該新技術變得穩定可靠。

關鍵詞：城鎮燃氣;水平定向鉆;非開挖施工;風險因素

引言

水平定向鉆技術是一種非開挖鋪設、修復或更換各種地下管道和電纜的施工技術，與傳統開挖施工穿越技術相比，水平定向鉆技術在提高施工效率、縮短工期、降低綜合成本和環境保護方面具有明顯優勢。目前水平定向鉆技術已在國內市政工程中得到廣泛應用，尤其是在燃氣長輸管道建設中扮演著越來越重要的角色，但是水平定向鉆穿越在帶來施工便利的同時也存在很多發生工程事故的可能性，造成工程施工困難、工期及成本不可控甚至工程失敗，這些事故體現在工程項目的各個施工工序中。因此，如何解決水平定向鉆施工過程中出現的各種技術難題、避免工程事故顯得尤為重要。本文結合實際施工經驗，通過對項目特點及施工難點分析，在導向軌跡設計、導向孔鉆進、回拖工藝及泥漿控制工藝等方面采取技術措施，有效解決了控向準確性不高、導向控制難度大、回拖卡管甚至失敗、泥漿易跑冒等施工難題，同時對工程施工中的技術要點、過程控制中的關鍵點進行總結，對以后的定向鉆施工提供技術依據和經驗借鑒。

1、水平定向鉆穿越概述

在燃氣輸送管道施工中，通常采用穿越的方法進行市政道路以及大面積水域等難以直埋的障礙物的管道施工。相比于傳統的隧道穿越、開挖穿越，水平定向鉆穿越具有控向精準、施工周期短、高效、可進行長距離穿越、有利于保護周邊環境等優點。經過數十年的發展，水平定向鉆技術的發展已初步成熟，設備型號齊全，可適用于各種規模的施工以及復雜多變的地形地質，現在水平定向鉆技術能夠穿越的距離達到了兩千米。水平定向鉆穿越設計不僅需要工程力學以及流體力學方面的分析，還與施工現場的管道外腐蝕、管道規格等設施密切聯系。

2、水平定向鉆施工優勢

（1）水平定向鉆穿越施工不會破壞綠地和植被，不會阻礙交通，不影響商店、醫院、學校和居民的正常生活和工作秩序，解決了傳統開挖施工對居民生活的干擾，對交通、環境和周邊建筑物基礎的破壞和不良影響。（2）現代化穿越設備的穿越精度高，易于調整敷設方向和埋深，管線弧形敷設距離長，完全可以滿足設計要求，并且可以使管線繞過地下的障礙物。（3）與其他施工方法比較，進出場地速度快，施工場地可以靈活調整，尤其在城市施工時可以充分顯示出其優越性，并且施工占地少、工程造價低、施工速度快。 3、影響水平定向鉆施工的風險因素

3.1時間因素

任何工程對于施工時間即施工工期都有嚴格的制約性，其中可能涉及到了施工效益或者其他經濟因素。定向鉆施工的時間限制不單單只是面臨到這些問題，還有更重要的一點就是其施工本身對于時間控制是非常嚴苛的。一般大型定向穿越都會選擇距離地面10m以下的位置進行施工，孔洞上方包括表面以上的構筑物和地下土石層會形成一個非常大的自重，對新形成的孔洞時刻進行著擠壓，伴隨著可能出現滲水而造成水土流失，會使得孔洞上部區域逐漸形成空洞，時間越長破壞越大，從而導致穿越路徑表面構筑物破壞或路面塌陷，造成不可挽回的損失。

3.2回拖阻力

硅芯管與鋼管套施工過程中，受到了管徑規格的影響，抗拉力有待進一步提升，如果強行回拖可能會造成斷裂問題。特別是在長距離的燃氣管道施工中，必須著重關注如何減少回拖阻力，這也是完成燃氣管道敷設工作的前提。可以在成孔施工階段想辦法減少回拖阻力，結合土質條件，配置更加細膩的泥漿，嚴格控制鉆進速度，利用懸浮法、擠壓法等，讓成孔內壁更加光滑，沒有過多的凹凸點，減少回拖摩擦力。

3.3鉆機停擺因素

在水平定向穿越施工過程中，鉆機停擺是一個經常會發生的狀況。有時候是機器故障或維護，有時候是鉆具耗損需要更換，有時候是鉆頭斷裂在孔洞內，需要將斷裂的零部件清理干凈才能再次施鉆。但是長時間的鉆機停擺狀態是非常危險的情況，因孔洞周圍的作用力會不停地擠壓孔洞邊緣，極易讓孔洞產生變形，一旦變形巨大形成不規則形狀會不利于再次施鉆擴孔，增加繼續擴孔的難度。因此鉆機停擺時間不宜過長，鉆機在整個定向鉆施工的過程中，需要盡可能保持運轉狀態

3.4敷設技術選擇

在燃氣管道敷設中，主要有兩種方法，即同孔敷設、分孔敷設。同孔敷設是將燃氣主管、光纜套管在同一個孔洞內敷設，該工藝施工效率高、成本低，但也會受到穿管距離、擴孔直徑等因素影響。如果無法保持兩個管穿越的平行性，套管和主管可能會發生纏繞情況，增加了回拖阻力，甚至造成套管斷裂。分孔敷設方法也就是將燃氣主管、光纜套管分開敷設，該方法可以在最大程度上減少回拖阻力，整個施工環節更加安全，但受到地形環境影響嚴重。

3.5孔洞上部擾動因素

水平定向鉆穿越一般會選擇地面有障礙物的環境下進行施工，這些障礙物可能是高速公路、鐵路或者大型公共建筑。這些構筑物帶來的車輛、火車和大量人流不可避免地對施工中的孔洞帶來擾動，從而加速孔洞上部結構的沉降，使得施工工作越發艱難。

4、風險因素的防范措施

4.1合理使用泥漿配比有助于擴孔和回拖工作

泥漿的使用是水平定向鉆施工最重要的輔助工序之一。在擴孔和回拖管材時往往需要依靠泥漿的潤滑效果來達到相應的目的。鉆頭經過硬石塊或碎石帶時一般都會留下粗糙的痕跡，而這部分由石塊形成的孔洞對于擴孔和管道回拖有著不利的影響，通過加大泥漿的黏稠度可以有效覆蓋掉這些石塊的表面，從而保護鉆具和管材，而在松軟土層則要減小泥漿的黏稠度，避免噴出的泥漿又變回泥塊，增加麻煩。

4.2加強質量管理

由于管道定向鉆穿越的特殊性，氣象環境也對施工進度和施工質量有著很大的影響，密切關注氣象因素，減少氣象對工程的影響十分有必要。在潮濕的環境中應做好充分的防潮措施，避免管道、設備因潮濕而腐蝕等現象。施工過程嚴格按照施工要求進行，做好質量檢測工作，不能因為任何原因而產生質量問題。

4.3地質勘查工作是施工順利完成的前提

施工前需合理正確地布局施工路徑上的勘察點位，探坑深度能夠有效達到定向鉆擴孔深度，查明地下結構以及硬石分布情況的詳細信息，最后形成與現場狀況正確一致的勘察報告。施工人員若熟知穿越路徑的地下分布情況，將會對整個定向鉆施工起到巨大的助力作用。

結束語

燃氣管道建設單位和施工單位要在水平定向鉆施工過程中逐漸形成一套較完整的、對燃氣管道外防腐層防護行之有效的方法和措施，才能在施工過程中更好地保證燃氣管道外防腐層的完整性，從而更好地控制工程施工質量。

參考文獻

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