水平定向钻技术在燃气管道中的应用

邢波

摘要：本文介绍水平定向钻技术的施工基本原理及施工工艺，基本规定，施工方法，导向孔钻孔，扩孔，回拖，定向钻质量控制要点，及定向钻施工主要风险及防范措施。

关键词：定向钻施工方法;施工基本流程;基本规定;主要风险及防范措施

前言：伴随城市快速发展，天然气越来越成为家庭不可缺少的部分，燃气工程建设已趋向规模化，水平定向钻技术以其对周围环境影响小，受外界干扰影响小，总和成本低等优点，越来越广泛应用于工程建设，特别是近几年城市对燃气需求越来越大。但城市管网错综复杂，再加上燃气管道施工危险性大，定向钻施工技术在燃气管道施工中显得特别重要，下边就定向钻施工做一下介绍。

定向钻施工基本原理，施工工艺流程，施工方法，主要风险及防范措施。

一、定向钻基本原理

利用地表大功率钻机，在导向仪的导向和监控下，按预先设定轨迹钻孔，随后在先导孔出口端的钻杆头部安装扩孔器回拉扩孔，当扩孔至设计尺寸要求后，在扩孔器的后端连接旋转接头和管线，回拉铺设地下管线从而完成管线施工。

二、定向钻施工基本流程

1.技术交底，开工前由业主，设计，施工单位进行施工技术交底，把握设计意图，进行现场调查，进行设计图纸审核，编制实施性施工组织设计，进行施工技术交底。2.施工场地水平定向钻施工需要两个工作场地，设备场地和管线铺设场地，设备场地大小取取决于设备大小，设备类型铺管直径，和钻进长度。设备场地安放设备。施工操作需要充足工作面积。管线场地应有足够长的工作空间便于铺设管道，施工场地还要考虑开挖进出口坑和泥浆循环池。3.地下管线地下障碍物探查，必须进行现场管线和障碍物详细调查，干扰探测，明确干扰源。4.施工工艺流程测量定位，平整场地，挖出入土坑，钻机就位，钢管管道焊接防腐探伤补口，PE管100%外卷边检查。钻导向孔，泥浆制备，预（回）扩孔，管道单体试压，清孔、回拖管线、现场清理及恢复，撤场竣工资料整理，竣工验收。

基本规定，施工前进行现场调查，核对穿越设计和地形，编制施工组织设计并按规定报批，套管、燃气管道所用的管材，焊接材料、钢管防腐材料及相关工程材符合国家相关标准规定和设计文件的要求。

三、定向钻施工方法

1.当穿越管道管径大于DN400或长度大于300米时，宜选用钢管，当采用PE管时，应采用SDR11

2.燃气管道至规划河床覆土厚度不宜小于3米，于桥梁墩台水平净距不宜小于10米。

3.地质勘探方式和探孔布置应符合下列要求;

1）勘探方式应采取钻孔和精力初探想相结合

2）探孔应沿穿越管线的轴线两侧错开布置，孔距不宜大于100米。每排空于穿越管线轴线的距离15-30米。

3）钻机应选用不小于最大回拖力2倍钻机

4）钢质管道水平定向钻回拖时的拉力应符合现行国家标准GB50424的规定。

5）钻进液应符合下列规定，根据地质勘察报告配比，钻进液根据地质和管径确定，可采用马氏漏斗测量，膨润土含砂量应小于3%，水源为清洁淡水，钻进液PPH值为8-10.

6）导向孔应根据设计曲线钻进，钻进导向孔时，每根钻杆测量不得少于一次，出现偏离应及时纠偏。

7）扩孔应符合下列要求;最终扩孔直径应根据穿越管道直径，长度，地质条件和钻机能力确定，穿越管道直径小于200最小扩孔直径DN+100，直径大于或等于200小于等于600，最小扩孔直径1.5DN，直径大于600，最小扩孔直径DN+300，当管径大于DN300，扩孔采用多级多次扩孔的方式进行，扩孔过程中当扭矩拉力较大时，可采取洗孔作业。

8）当穿越管道补口时应采用定向钻检测，聚乙烯管道专用热收缩带。

定向钻施工质量控制要点，首先队伍招标阶段加大审查力度，避免一些挂靠，及不适合施工队伍进场，从源头控制好施工质量，其次导向孔严格按设计图纸的要求施工，测量放线必须使用全站仪，对出入土点进行详细测量，使两点之间成一直线，地面入土点纵横向允许偏差正负20mm，地面出土点纵横向允许偏差正负0.5Di，定向钻穿越用聚乙烯管道必须采用热熔连接，并符合热熔连接要求，且焊口应进行100%切边检查。定向钻穿越回拖前后进行测径。水平定向钻穿越的曲率半径应符合设计要求，严禁小于该管材最小曲半径，銷是否灵活结实，检查各个部件是否满足抗拉力要求，检查各个螺母率是否扭紧，预扩孔的保证措施，根据地质勘察报告可以采用岩石扩孔器进行5级扩孔和至少一次清孔，在实际施工中每级扩孔的级差不允许大于200MM，根据不同土质更换不同扩孔器，同时放慢钻杆行走速度。管道回拖前认真检查分动器。U行换，连接导向孔进行预扩孔时，扩孔次数，扩孔孔径应符合施工方案要求。采用滚动支架由于支架不牢固，容易划坏防腐层，建议用湿土袋并配有吊车，避免防腐层损坏。定向钻穿越完成后应校管道伸长量，并应在24小时后方可于两管道连接。应测量出入土点坐标，做好施工记录。应绘制管道轨迹图，轨迹图真实反映地下管道位置。

四、定向钻施工主要风险及防范措施

主要风险1、钻孔损坏原有地下设施2、工程失败3、地面塌陷和崩裂4、泥浆污染。主要原因分析，对地下管线摸底调查不彻底，对地下管线物探不到位，设计问题，施工问题，管理问题。针对以上问题主要采取以下防范措施1、地下管线探查，施工前对地下管线和设施进行详细调查研究，2、地质勘察选择有资质地质勘察单位对地质情况进行勘探测量和对地下管线进行认真物探。在勘探测量物探具备完整资料后进行设计，选择最佳线路。施工方案技术安全交底，施工前进行设计交底。施工单位对地下管线穿越点逐一落实，明确线路走向，明确责任到人，制订行之有效的施工方案。业主监理甲方应密切配合。扩孔，回拖，塌孔失败主要原因，钻机能力不够，导向孔不符合要求，预扩孔偏移量过大，孔内泥过多，塌孔。管道进孔不顺畅，设备故障。出现以上问题应采取以下主要防范措施。选择适宜钻机，通常选择钻机主要考虑的主要考虑的主要参数最大推拉力和最大输出扭矩，一般情况下，钻机的最大回拖力不小于回拖管段自重的1/2.确保导向孔质量导向孔基本控制是出入土角曲线偏移和造斜段曲率半径。控制预扩孔的偏移和波浪。水平定向钻最终穿越扩孔直径一般为管道直径的1.3-1.5倍，针对地质条件选择合适钻具。确保泥浆的流变性。泥浆的主要作用之一就是悬浮和携带浆，确保泥浆的流动性。防止塌孔，选择适宜的泥浆，选择适宜钻具，钻具组合，尽可能缩短施工周期。

定向钻防护方案主要从以下几个方面着手：

所有作业人员必须经安全部门培训，考试合格方能上岗，所有人员必须强化安全意识，把自身和它人安全作为工程施工的第一要务。操作人员施工前做好地下各种隐蔽构筑物会签，对会签没有提及的构筑物，在开挖时发现要做好保护，积极联系产权单位对构筑物进行确认，确认性质后方可施工。

结束语：综上所述，定向钻施工是一项成熟的技术，特别近几年城市快速发展，客户要求越来愈高，为避免不必要投诉，定向钻在燃气施工中越来越显示其优越性，定向钻施工和传统开挖施工相比，它以其成本低，安全性高，施工速度快，对城市破坏性小，而越来越受到建设方青睐。伴随着城市飞速发展，定向钻越来越有广阔的空间。

参考文献：

[1]闻涛定向钻在燃气管线穿越河流中的应用（2014.07）建设管理