水平定向钻施工在燃气管道穿越工程中的应用

水平定向钻施工在燃气管道穿越工程中的应用

焦阳

合肥燃气集团有限公司 合肥 230000

【摘要】近年来，我国公共基础设施网络的规划、建设正式进入了白热化发展的新阶段，人民对城市生活环境水平的基本要求越来越高。本文全面分析了埋地水平定向钻隧道施工中的相关安全技术管理要点，初步探讨了水平和垂直定向钻支护技术体系在高压天然气管道穿越工程技术中的最新技术应用，并得出相关结论。

【关键词】定向钻；燃气管道施工技术；穿越工程

在天然气管道穿越长距离隧道的工程设计中，由于许多复杂因素，经常会遇到障碍物，这些障碍物可以是地面障碍物，也可以是完全人为的障碍物。此时，为了充分保证地下燃气管道建设的安全顺利进行，提高管道建设项目运行的效率、安全和质量，人们有必要受益于科学、合理、安全的通信技术，为了避免这些因素，并找到一种方法来避免这种障碍。

1水平定向钻施工技术

1.1水平定向钻技术的工作原理

以往，由于技术条件落后，资本和人力资源储备不足，在施工开挖过程中，我们经常会遇到各种人为障碍和因素，一般来说，我们会进行无障碍直接挖掘，虽然这不会影响我们所有的施工往下进行，但这种挖掘方法的挖掘速度实际上很慢，通常会消耗工人大量的时间和精力，这增加了工人在施工现场的时间比例。虽然垂直开挖实际上可以在一定程度上解决结构遇到垂直障碍物时的安全问题，但有时效果并不理想。然而，经过几年的国家政策和科技研发的不断投入，建筑安全技术和水平、垂直定向钻进方法得以重新确立。定向钻杆水平设计新技术的具体操作原理是，在实际施工和安装过程中，当管道中埋有障碍物时，能够快速智能地识别和自动区分障碍物位置的类型。水平和垂直定向直钻的设计和安装技术将能够有效避免障碍物直接进入沟槽，大大提高实际施工和安装工作的作业效率。

1.2水平定向锚钻支护技术系统的设计施工特点

1.2.1稳定性较高

在进行高压燃气管道工程的建设和施工设计等过程中，使用了水平定向稳钻系统的施工设计新技术，能够实现更加合理有效安全的施工保障。在施工和施工设计两个过程中，水平定向锚钻系统的自动施工开始设计作业技术系统，还能够更快速且智能合理有效地确定设计应避开的任何施工障碍物，在确保避雷开发自按施工障碍物开始作业的同时，能够更加快速直接准确地实现将设计工程信息的自动传输并返回到设计工作地面和现场，并据此进行施工设计作业开始，而且设计完全不会再因此而影响施工附近或施工路段外的所有其他工程道路交通，给建设工程提供现场施工带来的极大的直观的使用方便。同时，水平定向锚钻系统使用了技术设计上的预设曲线，打破了过去的常规施工或工程曲线上的无锚固定性，使之其确保施工方法及施工作业的过程上更加灵活便捷的同时，最大程度地的保障了现场施工设备及现场工程设备作业时的动态环境安全，增加了现场施工方法与现场工程机械设备运行上的动态稳定性，保障了使用的现场工程设备以及周围的地面建筑物环境中的动态环境质量。

1.2.2效率较高

多年来，天然气管道工程线路的研究和施工性能一直很低。这是管道建设工程实践中遇到的主要工程问题和难点之一。使用水平定向钻技术可以大大提高施工性能。定向水平和垂直钻孔有自己的定位和测量系统，可以有效地提供良好可靠的坐标来确定施工线的方向和位置。在整个施工检查作业的过程中，可以高效合理地跟踪和设置线路施工的施工线方向坐标，显著提高项目施工作业的性能。提高施工组织的绩效不仅意味着显著减少施工时间，而且企业往往可以确保在管理安全、高效、稳定的项目施工过程中，可以显著节省施工资金成本，从而大大提高其经济效益。

1.2.3适应性强

水平垂直定向潜钻工程的水下施工设计技术路线，使得施工人员在根据其自身进行水下施工的设计勘测过程中，都具有能够灵活实现随时可进行改变的设计施工勘测方案的设计技术路线，在根据工程要求进行整个水下的施工测量过程时，可以按照预先的明确目的及准确的方法对其所在地下特定部位的水地质特征等进行全面设计勘测，之后水下施工人员便可轻松地避开任何一些可能不利于整个下水工程设计施工进行时存在的那些特殊的水文地质。同时，水平垂直定向钻孔的钻孔施工设计及技术要求还能做到完全的深入各种工程水文地质类型范围之中，对于各种工程及各种水环境地质情况要求适应的性能是极强的，且施工几乎就不会出现直接地受到各种水文地质环境条件变化等情况引起的任何影响，安全有效地在各种河流工程的汛期施工。

2 燃气管道穿越工程中水平定向钻进技术施工工艺

2.1 导向孔施工

导向孔施工是成孔的关键，根据已设计轨迹线确定导向孔的入土点和入射点角度。认真测量和科学选取穿越轴线的方位角，使钻孔接近设计轨迹线。导向孔钻进过程中，注意井眼的返浆情况并做好记录，以准确判断钻进过程中的地质情况，为预扩孔提供可靠数据，导向孔的施工是否符合设计要求，直接影响工程质量。根据钻进过程中记录的数据仔细分析所钻进的线路中是否存在回填土，以便及时调整施工工艺及应对措施。另外，在导向孔施工过程中，导向技术人员要确保曲线偏移不能超越规定设计范围，每根钻杆间的角度变化也要得到严格 控制，确保导向孔高质量完成。

2.2 各级预扩孔

导向孔完成后，技术人员应根据操作人员的原始记录并与原设 轨迹线相核对，再次复核导向孔的质量。在导向孔符合质量要求的情况下，取下导向钻头，接上反扩钻头和分动器，即可进行回拉扩孔。增加扩孔级数，更能保证成孔的质量。扩孔时应视地层的不同选择不同类型的反扩钻头。同时根据地层情况选择泥浆配方，一般情况下，地质粘质成份多，可用清水和刮刀钻头扩孔，自然造浆，保持孔壁稳定。如果所穿越地层中含沙量高，责必须选择优质泥浆，用膨润土进行泥浆护壁处理。扩孔直径符合铺管要求时，扩孔即告结束。

2.3 清孔

扩孔结束后，用清孔器清孔。清孔时注意泥浆比重，保证泥浆质量。机械操作人员应注意仪表的变化，以此判断孔内情况。并作好记录，技术人员根据记录的数据，分析清孔的效果如何，决定能否铺设管材。

2.4 回拖管材

当钻孔清孔达到铺管要求后，需进行回拖前准备。 复查管材质量以及搬运过程中有无损伤，管材焊（连）接是否符合规定要求，检验完毕后，方能铺设。操作人员控制钻机的拉力和速度，确保所铺设管材不受损伤。回拖管材时，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，高密聚乙烯燃气管道在回拖过程中是不旋转的，由于扩好的孔中充满泥浆，所以管线在扩好的孔中处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑，这样即减少了回拖阻力，又保护了管线防腐层。

3结语

综上所述，水平定向气钻穿越施工技术将是成为目前的我国地下燃气管道垂直穿越隧道施工等工程应用中一种最为成熟常见先进的应用技术，同时，也是当前效率系数最高、最值得广泛应用研究的技术。我国目前还提出应该采取措施不断地提高水平定向锚钻的施工设计技术水平，从而逐步提高未来我国大规模的民用燃气管道垂直穿越隧道施工和工程安装的安全质量水平，为加快我国未来的城市基础设施配套建设发展提供出更多有效的增长动力，提升到我国整体社会建设的经济发展总体水平，从而能不断地提升未来我国社会在整个国际社会层面上综合国力的竞争力。

【参考文献】

[1]陈杨，费晓炜，赵涛，等.德胜河定向钻穿越燃气管道施工风险控制[J].城市燃气，2019，527(1):20-27.

[2]邝月芳.西江定向钻穿越管道外防腐层保护的经验探讨[J].城市燃气，2012(8):27-32.

[3]GB50423-2013.油气输送管道穿越工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，2013.

[4]何雪玲.城镇燃气管道非开挖定向穿越施工技术的应用[J].建设科技，2015(19):95-96.