1、燃气管道水平定向钻进技术施工探讨 摘要：在城市发展规划中，燃气管道的改造与施工是关系到民生的重要工作，而水平定向钻作为一种新型的燃气管道施工工具，以其较高的性价比越来越得到领域内部的广泛应用。本文以水平定向钻的概述为研究基点，分析在燃气管道中应用水平定向钻的流程，并论述施工过程中需要注意的重点事项。 关键词：燃气管道 水平定向 钻进施工技术 前言 传统的燃气管道施工技术是采用开挖沟槽铺管，该方法有开挖作业面大、道路交通影响大、施工周期长等不足。随着施工技术的发展，水平定向钻进施工技术很好的改善了传统的燃气管道施工技术不足，具有不破坏环境、不影响交通、施工周期短、综合效益高等优点。同时由于是一种
2、非开挖敷设管道施工技术，因此，在城市燃气管道施工中得到了广泛的应用，对于完善城市功能、缓解城市交通、美化城市环境也有重要作用。但是水平定向钻进施工技术水平还有待提高。 一、水平定向钻在燃气管道铺设中的应用 1、水平定向钻适用的环境 水平定向钻适合黏土、沙土和不太硬的岩石。卵石层、砾石层和流沙层是水平定向钻的三大禁区，尽量避免在这三大禁区进行水平定向钻，如果不能避免就要采取必要的措施。如对卵石层和砾石层，要精确控制导向，加强泥浆配制，在入土处采用套管技术、出土处采用开挖方法等。 2、地质勘探和现场勘察 地质情况决定了钻头和扩孔器的选择、泥浆的配制。忽略地质勘探，不仅会给工程造成很大的经济损失并影
3、响工程进度，而且可能会导致工程半途而废。现场勘察包括地面勘察、地下管道和设施的勘察。地面勘察决定了设备的安放，地下勘察决定了施工安全。如果在施工中钻入或扩孔过程中触及地下管道或设施，就可能造成人员伤亡和经济赔偿。 3、管材和防腐的选择 水平定向钻的钻孔轨迹有弯曲部分，所以应选用具有较好韧性的管材，如钢管和P E 管。钢管的防腐材料除具有防腐材料的一般特点外，还需具有足够的强度、良好的抗弯曲性和耐磨性。所用的材料、结构等级以及涂层厚度应符合设计要求，施工应符合现行的行业标准。宜选用环氧粉末和聚乙烯防腐，优选聚乙烯防腐。施工中要注意选择端面成型好且防腐没有损伤的管道。 4、施工工艺计算和试验 首先
4、，根据穿越长度和管段埋深的要求，通过计算选择合适的曲率半径和入土角、出土角。穿越管段曲率半径应尽量取大一些，以1500D 为宜（D 为穿越管段的外径） ，最小不应小于300m。一般入土角控制在620，出土角控制在412。其次，根据以上数据计算拖管所需要的拉力，以便选择钻机型号。足够的拖力是保证拖管顺利进行的前提，因此很重要。最后，对长距离大管径和复杂地段的穿越，要根据实际情况对钻具与脱钩及脱钩与管道的连接进行必要的拉力和扭力试验，确保回拖时不发生断裂脱离。仅凭以往的施工经验不能满足处理复杂地形、地貌和地质条件下的穿越工程的要求。 5、导向孔钻进、扩孔和穿越管回拖 导向孔的钻进应符合设计要求和石
5、油天然气行业标准SY/T 4079 95 对导向孔偏差的规定。在导向孔钻进时如果没充分考虑外界的干扰，钻成的导向孔可能呈S 型或者偏移量不符合规定。管道经过区域内或附近的高压电线、水泥中的钢筋、车辆、运转的电机等都对导向孔的钻进有较大影响。导向孔钻成后要用扩孔器进行扩孔，扩孔可以进行1 次或多次，经扩孔的最终孔道直径是管道直径的1.52.0 倍。许多钻进工程之所以失败，是因为扩孔技术不良及泥浆（钻进液）使用不当。要根据地质情况选择合适的扩孔器和扩孔次数，扩孔过程中速度不要过快，要注意泥浆的配制。拖管可与最后一次扩孔同时进行，也可以单独进行。拖管前要对穿越管的防腐进行一次电火花检测，拖管时最好也
6、要作动态检测。拖管发送也是施工中的关键，要根据实际情况选择合适的发送方法。可以将穿越管放在专用发送拖管架上或放入注满水的发送坑内，或者用其他行之有效的方法，确保拖管发送的顺利进行和管道及防腐层不受损伤。拖管过程要稳、缓，速度要均匀，不可过急。 二、施工注意事项 1、泥浆在施工中的作用 在水平定向钻进施工过程中，通常需要用泥浆泵通过钻杆中心孔（输浆管）向导向孔内注入膨润土和水的混合泥浆。泥浆的作用如下：冷却、润滑钻头、软化地层、辅助破碎地层、调整钻进方向、稳定孔壁、回扩和回拉时润滑管道、填充导向孔与管道之间的空隙以防止地面塌陷。拖管过程中，由于封闭的管道进入导向孔后占据大量的空间，导向孔内的泥浆
7、压力急剧增加，部分泥浆从进出口外泄，大部分的泥浆在压力作用下向四周土层的缝隙渗透，此时四周的土层就如同一层又一层的滤网，泥浆中的大部分的水和颗粒较小的膨润土可以渗透到导向孔外的土层里，泥浆中大部分的膨润土留在导向孔内，在压力作用下以较密实的状态进行填充，达到防止导向孔塌陷的作用。 2、防止燃气管道表面划伤 在水平定向钻施工过程中，由于地下地质条件复杂，在回拖管道时经常出现管道表面划伤超过规范允许范围的情况。国内部分城市采用外加套管的做法，套管直径比燃气管大2号（至少大100mm）以上，并以套管外径确定扩孔直径。这样的做法不仅增加工程施工难度，还增加工程造价，延长施工工期。根据南宁市大量的定向钻
8、工程的施工经验，导向孔直径大于管道外径1.5倍以上，并在回拖管道时保证导向孔内充满泥浆的情况下，在回拖管道时泥浆不仅可以润滑管道，直径大的导向孔还可以充分避免孔壁对管道的划伤。南宁市的水平定向钻工程完成后，通常对管头表面划伤深度进行检测，结果都小于壁厚的10%。 3、施工过程中塌孔的处理 在河道扩孔时容易出现塌孔。经分析，造成塌孔的原因是该部位为原来河床的最低点，淤泥堆积最深，土质条件最差，成孔较难。塌孔以后，重新进行扩孔，并将泥浆用量和压力加大。扩孔完成后，一直保持较高的泥浆压力，以保证孔的完整性，并马上开始拖管施工。 4、燃气管道的保护 考虑到竹排冲附近将来可能进行大规模道路景观改造或者其
9、他管线施工，如施工现场无法精确判断燃气管道实际位置，将可能出现因野蛮施工破坏燃气管道的事故。通常保证燃气管道不被破坏的做法是：在燃气管道附近水平间距5m范围内采用人工开挖，暴露出燃气管道后再进行下一步施工。这种施工办法比较保守，既增加燃气管道保护成本，又影响施工进度。经过长期工作实践，通过以下措施，不仅提高了管道的安全性，还可降低工程成本，缩短施工工期。 结束语 总之，燃气管道在施工过程中不可避免的会遇到一些地下障碍，使用水平定向钻能够在很大程度上节约工程成本、提升施工质量、缩短工程周期，在当前很多城市燃气管道的施工中，已经得到普遍运用。在施工过程中，施工人员应该以水平定向钻的工作原理为基础，并在掌握其施工方法的基础上，重视施工重点，以保障水平定向钻在燃气管道工程中的合理应用。 参考文献 1 何磊. 非开挖水平定向钻进设备的维护和保养J. 地质装备. 2006（01） 2 李淑海. 运用水平定向钻进技术实施管道更换的新方法J. 上海地质. 2008（01） 3 秦磊. 水平定向钻进砂层的泥浆技术J. 价值工程. 2013（21） 4 罗武胜，鲁琴，徐涛，吕海宝. 水平定向钻进轨迹最优化设计方法研究J. 岩土工程学报. 2005（06）第 6 页 共 6 页
