鋼制保護管水平定向鉆工藝在電力管線施工中的應用

中交機電工程局有限公司 高瑞朋

1 鋼制保護管水平定向鉆施工工藝概述

鋼制保護管水平定向鉆是目前研究的高效管道施工技術，對于鋼制保護管水平定向鉆技術的導向系統，需要在早期勘察地下地質條件，然后根據現場施工條件，制訂實際作業路線。通過這樣的工序，可以保障定向鉆在施工時的施工精度，還能更好地提高施工效率，從而實現安全生產。尤其是在進行超過5m 的管道施工作業時，相比傳統開挖工藝，使用水平定向鉆極大減少了基坑過深的工作量，更好地降低施工成本，縮短工期。采用鋼制保護管水平定向鉆工藝施工，對比傳統的管道施工技術而言，其施工穩定性更高。定向鉆在具體進行水平鉆孔施工時，遇到較大障礙物或者掩體可以通過引導導向管升高或降低高程實現對障礙物的規避，這是傳統的管道開挖施工技術不具備的特質。這樣能夠使得項目作業達到連續性，穩定性的標準。該技術具備較高的適應性。通過導向系統，可以勘測出地下的實際情況，再結合現場狀況，可以制訂相應的工作路線。該項技術還有利于降低項目成本，實現經濟效益全面提升。定向鉆技術采用的是鉆孔擴孔技術，不用大規模破壞地面結構，占用的地面道路較少，能規避地下的各種較大障礙物或者掩體，從而極大地減少工作量，縮短工期，降低成本。

2 鋼制保護管水平定向鉆工藝原理

采用水平定向鉆施工前對現狀管線位置進行核對，通過電力定位系統，通過導向，分級擴孔的方法，確保鉆機按預定的軌跡完成導向孔，從而達到精確鋪管的目的，其原理如下。

第一，水平定向鉆施工前管線探測，通過對地下管線布置情況的探測，確定拉管線路走向。第二，采用專用鉆機進行鉆孔，通過導向監控設備對鉆頭鉆進方向及鉆進軌跡進行實時監控。第三，根據鋼制保護管管徑及電力保護管敷設及預留數量，進行導向孔分級擴孔。第四，導向孔分級擴孔完成后，由專業鉆機牽引鋼制保護管按導向路徑穿越敷設。第五，鋼制保護管穿越完成后，在其內部穿入電力MPP 保護管，并進行電纜敷設施工。

天津地鐵11號線110kV 單回線路鋼制保護管內套MPP 電力保護管工藝斷面如圖1所示。

圖1 鋼制保護管內套MPP 電力保護管斷面圖（4電力電纜保護管+1通信電纜保護管）

3 電力管線穿越方式的選擇

電力管線施工時常常會遇到公路、鐵路、河流、水塘等自然或人工障礙，受環境因素的影響，不可能繞行或采取繞行。如果傳統方法無法進行施工，在電力管線施工的階段就要穿越下部的障礙物，這就是穿越管線的施工方式。

一般電力管線施工時常用的穿越形式主要有明挖穿越（開挖法）、水平定向鉆越穿越（水平定向鉆穿越法）、頂管穿越（隧道穿越法），目前已經廣泛應用在工程實踐中，尤其是在穿越鐵路、公路、河流等方面有著重要的價值。

4 鋼制保護管水平定向鉆工藝在電力管線施工中的應用特點

4.1 適應性強

水平定向鉆機可以應用在多種地質條件下進行現場作業，該方法應用在管道鋪設的過程中有著非常明顯的優勢，同時也可以進行公路和管道地基的施工作業。

4.2 減少工程量

鋼制保護管水平定向鉆施工工藝避免了開挖施工對交通、建筑及電力管線的影響，減少了開挖所帶來的經濟損失及資源浪費，同時縮短了施工周期，經濟效益高。減少了傳統明挖穿越方式的土方開挖、土方倒運、土方回填工作，有利于控制揚塵保護環境，尤其是基本避免綠化的遷移回遷、道路的重復修補等工作。

頂管穿越與水平定向穿越相比，頂管穿越需建造頂管穿越始發井、接收井，涉及深基坑、高支模、降水等危及超危工程施工，施工難度大、施工周期長，容易對周邊建筑物造成不利影響，頂管隧道、頂管井皆屬于有限空間且容易積水、積有毒氣體，極度危害運營生產安全。

4.3 安全可靠性高

通過鋼制保護管及注漿，避免了單獨使用MPP管道穿越時，運行中MPP 管道易受外力因素損傷的情況，同時由于有鋼制保護管的保護，避免了預留管道變形導致電纜無法敷設的現象。相比傳統明挖穿越方式，鋼制保護管水平定向鉆施工避免了明挖方式對地下管線的破壞，尤其是對燃氣、自來水及通信管線，大大降低了安全事故，避免大開大挖造成深基坑對施工人員安全及周邊建筑穩定性造成影響。

4.4 加快施工進度

鋼制保護管水平定向鉆施工工藝采用非開挖施工工藝，在不影響城市交通的情況下有效減少對現有基礎設施的破壞。施工所需的作業面較小，減少施工前的施工準備（施工占路、破路、渣土運輸手續辦理），同時其使用鉆進技術相較于開挖回填施工進度更快，有效地加快施工進度。

4.5 工程造價低

在鋪設電力管線的過程中，工程造價一直都是施工人員重視的一項工作。全面地降低項目建設成本，提高工程的綜合效益水平，在現場應用的過程中加強管線鋪設施工處理，避免周邊建筑物造成阻礙和影響，同時也不會給周邊建筑物產生任何危害。這種技術與其他技術相比，占地范圍造價低，施工速度快，因此得到廣泛地應用。

5 鋼制保護管水平定向鉆工藝在電力管線施工中的應用方法

5.1 配套機具

由于鉆孔軌跡高差較大，為保證鉆進液的有效循環，選用兩臺泥漿泵（GN2500），泵量2500L/Min，最大壓力10MPa，兩臺泥漿泵并聯使用。施工中使用泥漿馬達需要大量的泥漿泵，為使鉆液可以更好地循環，綜合考慮鉆液的攜帶能力，目的是調整動塑性比、剪切力等參數，以達到現場標準；適當地降低鉆井液粘度，增強其流動性提高流速，可起到更好的效果。由于鉆孔軌跡曲率半徑較小（R=800m），所以在鉆進作業的環節極易出現磨損的情況，縮短結構部件的壽命，每個牙輪鉆頭平均鉆進時間不超過44.6h，鉆進長度平均不超過246m。

5.2 采用先進的鉆井工具和設備

采用先進的鉆井工具和設備是實現定向井鉆井軌跡控制的重要措施。這些工具和設備可以提高鉆井效率，降低成本，保證鉆井質量。第一，要盡可能選擇先進的鉆井工具，如高效鉆頭、鉆桿、井下測量設備等。這些工具可以提高鉆井速度，延長使用壽命，降低能耗，減少對環境的影響。第二，建立實時監測和反饋系統，確保鉆井過程中的實時監測和數據采集。利用先進的傳感技術，可以獲得實時鉆井參數和地質數據。通過數據分析和處理，可以實現實時反饋和調整，保持鉆井過程的穩定性和準確性。井底動力系統也需要根據不同的地質條件和鉆井條件，對井底動力系統的扭矩、推進力等參數進行優化，確保鉆頭在地下保持最佳的鉆進性能[1]。

5.3 導向孔的施工

近年來，鋼制保護管水平定向鉆工藝逐漸加入導向儀，此項技術的加入大大提高了鉆機的工作效率，進一步保證工程的順利完成。在鉆機準備工作完成后，不僅要檢查鉆機是否有問題，還要按要求進行試鉆，確保鉆機可正常工作。鉆機安裝結束后進行導向孔施工，對施工區域的地質進行分析，將控向、泥漿和司鉆的每個環節都落實到位，并分析各項參數以確保鉆出的導向孔符合施工方案，在實際鉆孔時，還要參照穿越曲線以及設計曲線，保證鉆孔過程中方向控制的準確，具體來說導向孔施工期間，將建立穿越曲線數據庫，采集每個數據采集點的，傾角、方位角、水平距離、高差、左右偏差值等控向數據。該工程導向孔施工采用月蝕導向系統實時跟蹤與定位，保證數據準確性。

5.4 洗孔

擴孔施工完成之后，通過合適的鉆頭再“過”一次，這就是洗孔。具體操作時應遵循“慢拉快轉”的原則，主要目的是將鉆孔軌跡加以修正，并且可以將一些鉆屑帶出孔內，通過清潔讓鉆孔保持通暢，還能降低回拉就位產生的拉力以及扭力。其次，在一定程度上保護孔壁。有關洗孔環節，返出泥漿粘度遠遠超過沖洗液泥漿，以此表明內部暢通而且效果滿足預期要求。

6 鋼制保護管水平定向鉆工藝在電力管線施工中的管理策略

6.1 加強施工現場管理

鋼制保護管水平定向鉆工藝在電力管線施工過程中，不僅涉及廣泛的學科和專業，還包括廣泛而復雜的內容，如施工技術、施工材料、施工工藝等。因此，離不開良好的、科學的施工現場管理。作為電力管線施工現場管理工作的執行者，管理人員的專業水平和工作態度非常重要。只有以負責、認真的工作態度對待施工現場的每一個細節，才能有效地把控電力管線施工工程施工現場的質量，及時消除任何安全隱患，為施工人員創造一個安全穩定的施工環境，有效地保證后期工程的順利、安全開展。施工單位首先需要根據項目實際情況組建一支高素質的施工現場管理隊伍，同時建立合理、科學的管理制度和獎懲制度[2]。對管理人員進行定期的專業培訓和素質教育，確保其在開展施工現場管理工作時能以專業、負責的態度有效履行管理職責，盡量減少因操作失誤造成的不良影響，及時發現并解決施工過程中的質量問題和安全隱患，保證工程后期順利、安全進行。提高整體施工質量，幫助企業獲得更多的經濟效益，樹立良好的企業形象，促使企業以更好的姿態面對日益激烈的市場競爭。

6.2 加強施工人員管理

電力管線施工工程建設過程中，施工質量和施工效率與現場人員密切相關。因此，提高其監督管理工作的質量對住房項目的發展至關重要。施工單位需要定期、隨機地對施工人員進行專業技能培訓和素養教育，提高施工人員的技能水平和責任心。同時，還需要安排專業的技術人員對項目的整個施工過程進行監督，及時發現不合理的情況，提供監督。安全問題一直是電力管線施工工程建設過程中的一項重點監控工作。只有保證了施工現場的安全，才能保證工程的順利進行，也是對施工現場人員人身安全的有效保障，關系到施工企業的經濟利潤和利益。因此，建設單位需要加強對施工現場的安全監管工作，及時發現和糾正任何存在的安全隱患，盡可能減少安全事故的發生。此外，要定期、隨機地對施工現場人員進行安全意識教育，建立一套合理、科學的工程安全規程進行管理和全面實施。

總的說來，鋼制保護管水平定向鉆工藝是一種效果較好，且更加安全的技術。選擇最佳的施工技術，在保證土層結構完整性的條件之下開展施工作業。這樣可以有效地降低項目成本，促進施工速度提升。但由于這項技術的應用時間較短，還需要施工人員對其進行深入研究，使這項技術更加成熟，進而確保電力管道的鋪設工作達到更高的效率。