对燃气管道定向穿越施工技术管理的分析

摘要：水平定向钻技术作为一种非开挖技术，在管道施工中优势十分明显。该技术被广泛应用在自来水、燃气、电信等管道施工中。本文就水平定向钻技术在燃气管道施工中的应用进行了探讨，简要介绍了水平定向钻进施工技术管理，阐述了管道穿越设计参数分析与确定。

关键词：水平定向钻；燃气管道；施工工艺

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

引言：燃气管道施工中，不可避免地会遇到道路、涵洞、铁路、桥梁、沟渠、河流等障碍，无法正常开挖施工，需采取特殊的施工工艺进行穿(跨)越施工，常见的情况有：顶管施工、定向钻施工、跨越施工及水下穿越等。其中定向钻施工技术近年在我国有了广泛的应用，它解决了管道穿越特殊地段的施工问题，与传统的施工方式相比，具有费用低、工期短、协调工作少等特点。定向钻施工又称非开挖定向钻进法或非开挖回拖管施工法，俗称拉管法。其工作原理为：先根据所了解的地下资料情况，结合使用探测仪探测情况，确定穿越埋深，然后用钻机在预穿越路的一侧将钻头斜向推进到预定深度，在无线电定位仪器的控制下，水平钻进，钻进到位后，安装锥体扩孔头，回拖扩孔，至要求直径后，在选定穿越管材上焊接一个牵引头，与钻头连接，然后由设备回牵钻头，把焊接好的管材拉至设备所在一侧，穿越管的两管端与原施工管线连接。

一、水平定向钻穿越施工工艺使用水平定向钻机进行管线穿越施工，一般分为二个阶段：第一阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔；第二阶段是将导向孔进行扩孔，并将产品管线沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中，完成管线穿越工作。

1、钻导向孔要根据穿越的地质情况，选择合适的钻头和导向板或地下泥浆马达，开动泥浆泵对准入土点进行钻进，钻头在钻机的推力作用下由钻机驱动旋转（或使用泥浆马达带动钻头旋转）切削地层，不断前进，每钻完一根钻杆要测量一次钻头的实际位置，以便及时调整钻头的钻进方向，保证所完成的导向孔曲线符合设计要求，如此反复，直到钻头在预定位置出土，完成整个导向孔的钻孔作业。钻机被安装在入土点一侧，从入土点开始，沿着设计好的线路，钻一条从入土点到出土点的曲线，作为预扩孔和回拖管线的引导曲线。

2、预扩孔和回拖产品管线：一般情况下，使用小型钻机时，直经大于200毫米时，就要进行予扩孔，使用大型钻机时，当产品管线直径大于Dn350mm时，就需进行预扩孔，预扩孔的直径和次数，视具体的钻机型号和地质情况而定。回拖产品管线时，先将扩孔工具和管线连接好，然后，开始回拖作业，并由钻机转盘带动钻杆旋转后退，进行扩孔回拖，产品管线在回拖过程中是不旋转的，由于扩好的孔中充满泥浆，所以产品管线在扩好的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥浆，这样即减少了回拖阻力，又保护了管线防腐层，经过钻机多次预扩孔，最终成孔直径一般比管子直径大200mm，所以不会损伤防腐层。在钻导向孔阶段，钻出的孔往往小于回拖管线的直径，为了使钻出的孔径达到回拖管线直径的1.3～1.5倍，需要用扩孔器从出土点开始向入土点将导向孔扩大至要求的直径。地下孔经过预扩孔，达到了回拖要求之后，将钻杆、扩孔器、回拖活节和被安装管线依次连接好，从出土点开始，一边扩孔一边将管线回拖至入土点为止。

二、施工技术质量的控制管理由于非开挖技术实现了完全的非开挖施工，而且铺设的管线有较深的覆土，管道在地下的质量难以用常规的方法进行检查确认，故采用定向钻孔法铺设管道工程的质量控制有其特殊的一面。相对于定向（导向）法铺设穿越段管线的主要施工工艺，工程质量控制包括两部分：钻孔轨迹的质量与穿越段管线回拖质量控制。在地质条件和钻进工艺参数一定的前提下，钻孔质量直接影响到穿越工程的成败，后者则关系到管道的安全运行。

1、钻导向孔的质量控制钻孔的质量主要是指钻孔曲线的实际轨迹是否与钻孔的设计轨迹相符合。一般而言，实际钻孔轨迹越接近设计轨迹，则表明钻孔质量越好。因此，钻进前，施工单位要按照建设单位提供的地质资料和设计的钻孔轨迹图，在现场观测的基础上绘出钻孔曲线，标出钻孔曲线的入土点、出土点、相应的角度、曲线长度、最大埋深及管线的曲率半径等参数。钻进时质量控制主要是导向孔的空间坐标（管道的埋深）和钻孔曲线的曲率半径（根据穿越管道的管径计算），因为这两个参数将直接影响穿越管道的安全运行，管道的埋深一般由定向钻机的控向系统（计算机和地下仪表单元组成）直接运行程序，处理仪表参数显示出的钻进结果，操作人员只须与设计图纸上的设计坐标相对照，保证达到设计要求的埋深即可。钻孔轨迹的曲率半径要由控向系统操作人员预先根据设计提供的资料计算出结果，钻进时通过调节每根钻杆的角度而实现对钻孔曲率半径的控制。对于给定了的直径的定向钻孔穿越管道，钻孔的曲率半径R由下面公式求得：R=1200Dn其中：R—每根钻杆允许变化的角度；Dn—穿越轨道外径对于一定曲率半径的设计钻孔曲线，钻进中每根钻杆允许调整变化的角度为：α=L*360/2Rπ式中：α—每根钻杆允许变化的角度，L—每根钻杆长度，R—钻孔曲线轨迹的曲率半径导向孔的实际出土点与设计出土点的偏差（纵横偏移）一般按照合同要求进行控制，控制值为穿越段总长度的1-2%且不大于2M。通过控制每根钻杆的角度变化，可以实现钻孔曲率符合规范要求的控制值，平面的左右偏差可通过控向设备进行监测（根据方位角计算），用调整方位角的数值进行调整。钻进水力设计与钻孔质量有关，钻导向孔时有泥浆回流现象，要结合环保部门的具体要求和穿越地层的地质特点，综合钻进中的扭矩、泥浆压力等进行对比分析，进而采取相应措施提高钻进质量。

2、管线回拖质量（铺设质量）的控制穿越管道的回拖完成即标志着管道铺设的完毕，其质量包括管道的焊接强度、外保护层的完整及管道的弯曲应力符合设计要求。

1）铺管前管道的焊接根据设计眼球的级别来检查焊缝。对于要求不高的管道可以进行一些简单的压力、冲击等试验，对于要求较高的管道则要进行100%的X射线照相，并进行严格的压力试验，拖管后，按照要求还应进压力试验，以验证拖管时管道是否受损，能否投入使用。

2）管道外防腐层的检验对于要求较高的管道，在穿越管道回拖前，用电火花检漏仪对防腐层进行检验，做好记录。外保护层主要是使管道具有光滑抗磨的外表，在管道拖出后，还应对孔内运行最长的第一段管道进行检查，以确保孔内其它管道的完整性。

3）管道弯曲应力核算管道弯曲应力可对照钻导向孔记录与设计的钻孔曲率半径进行核算，确定孔内铺设的管道弯曲度不超过允许应力，如超过许用应力，则需修改设计方案或改选管道材料。

结束语：

水平定向钻穿越技术是一门新兴的技术，现如今已广泛运用在各种管道铺设的工程中。为了保证工程的顺利完成，打造出高质量、高安全性的工程，我们应该了解和掌握这门技术的各个要点。从设备组成、技术工艺、注意事项、问题的产生和解决等方面入手，加大技术研究。只有这样，才能跟紧科技技术进步的步伐。

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