燃气主干管定向穿越道路的技术应用

摘要：定向钻技术充分发挥了其在不开挖的情况下实施燃气主干管施工的特点，具有广泛的发展前景与技术经济竞争力。该文主要总结了在定向穿越工程中的轨迹设计、泥浆配置、管道探测、管材连接、导向孔、预扩孔、回拖管道等方便的实践经验，可供同行参考。

关键字：非开挖技术、定向钻技术、泥浆配置

Abstract: directional drilling technology and give full play to its excavation in not of the process of the construction of the gas ZhuGanGuan characteristics, has wide development prospect and technical and economic competitiveness. This paper mainly summarizes the directional crossing projects in the trajectory design, mud configuration, pipeline detection, pipe connection, orientation, the hole reaming, back to drag pipeline etc convenient practical experience for reference to fellow.

Key word: trenchless technology, directional drilling technology, mud configuration

中图分类号：TU996.6+3文献标识码：A 文章编号：

1.前言

当前，非开挖技术在城镇敷设地下管线的施工过程中采用的越来越广泛，非开挖技术是利用微开挖或不开挖技术对地下管线、管道和地下电缆进行铺设、修复或更换的一门科学。定向钻技术是非开挖技术重要的组成部分，定向钻技术适用范围较广，在珠三角地区的地下管线敷设中得到进一步的应用和发展。

2.定向钻挖技术概述

随着社会的发展，在的城镇的地下管网施工中，拥有安静、环保及不妨碍交通等优势的定向钻技术越来越受到欢迎。水平定向钻穿越设计是一个全面的系统的设计，它涉及的设计面非常广，其中包含了管道安装、地质、力学、材料等学课知识。

定向钻技术进行管线穿越施工，一般分为两个阶段：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（一般为PE管道、光缆套管、钢管）沿着扩大的导向孔回拖到导向孔中，完成管线穿越工作。

定向钻施工有如下特点：（1）施工具有不会阻碍交通，不会破坏绿道、植被，不影响居民的正常生活和工作秩序。（2）施工精度高。易于调整敷设方向和深度，管线弧形敷设距离长，完全满足设计要求埋深，并且可以是管线绕过地下的障碍物。（3）对周围环境没有影响，不破坏地貌和环境，适应环保的各项要求。（4）施工不受季节限制，具有施工周期短、人员少、成果率高，施工安全可靠。（5）施工进出场地速度快，场地可以灵活调整，占地少，工程造价低，施工速度快。

3.工程概况

本工程位于广东省某市马牙路燃气气主干管敷设工程，本次定向穿越为马牙路燃气主干管穿越环市北路，穿越点地质大概情况为回填风化泥、流沙、建筑回填土、粘土等。管道由马牙路与环市北路交叉路口北边的人行道穿越环市北路至路的南边人行道上。穿越长度约为277米，穿越出钻后接驳原有燃气管道。

3.工程实施

为了科学、合理、经济、安全地组织好江海大道的燃气管道施工，我们制定出可操作的定向钻施工工艺。

3.1工作方法选取

马牙路燃气主干管穿越环市北路定向钻穿越部分工程设计，结合了施工现场的实际情况、城市燃气管道设计规范以及水平定向钻施工规范的要求，选定“泥水平衡定向钻式”工法作为本工程的施工方法。该工法的主要特征是利用高压泥浆配合整个施工顶进过程，具有适应土质范围广、施工速度快、对周围环境影响小、安全系数高等特点与其他施工方法相比，更具有环保效果好、工程造价低、施工质量好等优势。

本次穿越施工采用1D325×6三层PE防腐燃气钢管敷设。燃气管穿越的弯曲半径为1200D（390米），管道穿越实长约为160米，穿越深度为-5.5米（道路地面标高为：±0），入钻角度为9°，出钻角度为7°。详细的设计情况如下图所示。

3.2配制泥浆

泥浆系统由泥浆混合搅拌罐和泥浆泵及泥浆管路组成。其中，泥浆的性能取决于其成分配方，原材料的选取最为重要，必须结合当地的工程地质情况进行。良好的泥浆配制可以钻头，减少磨损，软化地层，易于钻进；泥浆可以携带碎屑返回工作坑，在回扩过程中稳定孔壁，在回扩和拖管时管道。

本次泥浆的配制在专用的制作混配泥浆机中进行。混配泥浆机在配置过程中要求不能停机，泥浆材料要求同时按配比加入，在加入钻孔泥浆材料后，要不断进行循环混配。 在配制泥浆前需进行施工用水的化验，本工程测得现场施工用水的PH值为5，我们采用了土质酸碱调试剂把水的PH值调到设计要求：ph=9。本工程穿越的比较恶劣地层是流砂层，我们查询了国内外相关技术手册并结合以往工程经验进行了特种化学泥浆的配制。泥浆成分及其效用简单表示如下表：

序号 泥浆配剂主要组成成分 效用 含量

1 钻头化粘剂 阻止泥巴裹住钻头、扩孔器、钻杆 1%～2%

2 土质稳固浆 、稳固土壤、支撑孔壁 5%～10%

3 土质凝结剂 、冷却、排屑、膨化凝结周边土壤 1%～2%

4 液态聚浆剂 冷却、稳定泥浆成分 3%～4%

5 特殊织聚立干粉 保持泥浆成分、封闭地下水渗入 3%～5%

6 土质酸碱调试剂 调节地下水与泥浆的酸碱度 1%～10%

实施过程中证明，良好的、周密性的泥浆配制方案，在整个定向钻施工成功实施中起到决定性作用，此次配方为我们在以后工程中总结经验、吸取教训提供了重要的参考依据。

3.3施工过程

定向钻工法的施工过程主要包括管线探测、轨迹设计、管材连接、导向钻进、扩孔护壁、回拖等几个组成部分。在本工程中，我们顺利地完成定向钻技术施工，在实施过程中以下几个方面，要特别予以注意：

（1）导向孔的控向操作。

控向仪器的调试对施工的精度影响很大，进而影响整个施工质量。我们采取以下几点措施，来保证调试质量：一是安排经验丰富、技能过硬的控向技术人员进行操作；二是控向仪器使用最先进的仪器数据系统；三是探棒要定期消磁，以防磁化而影响精度；四是探棒使用前要调校；五是一定要设法消除现场干扰源的干扰磁场。

（2）管材连接措施。

管道的连接安装质量直接关系到穿越施工的质量，该工程由于管道安装区域长度不足，需要分两段进行接驳。为了保证两段管中间的接驳质量，我们采取了以下措施：一是材料上提供保证。引进当前先进的DC—400焊机，采用6010高强纤维素焊丝作为焊接设备与材料；二是作业人员的保证。安排拥有十年长输管道焊接安装经验的焊工操作，并按照双向管道下向焊接工艺进行。该焊接口经过探伤检测，结果为Ⅱ级合格。该操作的顺利完成，为工程回拖施工抢占了有利的位置。

（3）回扩孔工序。

循环扩孔的过程中必须进行回扩数据的分析，包括：推拉力、扭矩力、泥浆压力等，分析其是否符合管道回拖的要求。在回扩工序中，结合现场地质的实际情况，合理选用扩孔器组合，是顺利完成本工序的关键。

（4）管道回拖工作。

在管道回拖过程中，由于本次穿越的焊接场地受到现场场地条件的局限影响，穿越管线需要分两次安装，管道回拖过程中需要停下进行管线驳接，为了保证管道顺利回拖并确保管道顺利穿过流砂层，我们采取了特殊的施工工艺。第一，在管道进入流砂层前就进行管道的连接，由于管道停留较长的一段时间都处于稳定的土层中，对回拖影响将会比较少，能保证管道在孔洞内停留过程中不被土层泥包含卡死。第二，为了减少管道穿越恶劣土层的风险，使用两台水平定向钻机进行管道回拖，其中一台水平定向钻机在恶劣土层中进行辅助回拖的作用。

4.结语

设计中采用的定向钻技术，以其良好的工作性，优异的性价比，目前在城镇的管线敷设工程中大量使用并普遍认可。泥浆配置和施工工艺是其中的关键，必须结合工程的具体地质情况，合理安排实施方案进行。在任何情况下，地质结构、施工工艺、管线材料的合理配合是保证工程顺利完成的根本。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。