程青 马隆远

摘要：近年来，随着城镇燃气需求量不断增加，诸如西气东输、川气东送等大型管道的施工工程越来越多，在管道施工中也应运而生了许多先进的创新技术。城镇燃气管道非开挖水平定向钻技术便是这些创新技术中的一项。这种新技术为工程带来了更大的优势，保证了工程的质量，提高了施工的效率，降低了工程的成本。但是新技术运用过程中往往会经历许多波折和失败，在各个发展阶段都会面临各种各样的问题，即工程中面临的许多风险因素。若能及时发现这些风险因素并加以解决，将能促使该新技术变得稳定可靠。

关键词：城镇燃气;水平定向钻;非开挖施工;风险因素

引言

水平定向钻技术是一种非开挖铺设、修复或更换各种地下管道和电缆的施工技术，与传统开挖施工穿越技术相比，水平定向钻技术在提高施工效率、缩短工期、降低综合成本和环境保护方面具有明显优势。目前水平定向钻技术已在国内市政工程中得到广泛应用，尤其是在燃气长输管道建设中扮演着越来越重要的角色，但是水平定向钻穿越在带来施工便利的同时也存在很多发生工程事故的可能性，造成工程施工困难、工期及成本不可控甚至工程失败，这些事故体现在工程项目的各个施工工序中。因此，如何解决水平定向钻施工过程中出现的各种技术难题、避免工程事故显得尤为重要。本文结合实际施工经验，通过对项目特点及施工难点分析，在导向轨迹设计、导向孔钻进、回拖工艺及泥浆控制工艺等方面采取技术措施，有效解决了控向准确性不高、导向控制难度大、回拖卡管甚至失败、泥浆易跑冒等施工难题，同时对工程施工中的技术要点、过程控制中的关键点进行总结，对以后的定向钻施工提供技术依据和经验借鉴。

1、水平定向钻穿越概述

在燃气输送管道施工中，通常采用穿越的方法进行市政道路以及大面积水域等难以直埋的障碍物的管道施工。相比于传统的隧道穿越、开挖穿越，水平定向钻穿越具有控向精准、施工周期短、高效、可进行长距离穿越、有利于保护周边环境等优点。经过数十年的发展，水平定向钻技术的发展已初步成熟，设备型号齐全，可适用于各种规模的施工以及复杂多变的地形地质，现在水平定向钻技术能够穿越的距离达到了两千米。水平定向钻穿越设计不仅需要工程力学以及流体力学方面的分析，还与施工现场的管道外腐蚀、管道规格等设施密切联系。

2、水平定向钻施工优势

（1）水平定向钻穿越施工不会破坏绿地和植被，不会阻碍交通，不影响商店、医院、学校和居民的正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通、环境和周边建筑物基础的破坏和不良影响。（2）现代化穿越设备的穿越精度高，易于调整敷设方向和埋深，管线弧形敷设距离长，完全可以满足设计要求，并且可以使管线绕过地下的障碍物。（3）与其他施工方法比较，进出场地速度快，施工場地可以灵活调整，尤其在城市施工时可以充分显示出其优越性，并且施工占地少、工程造价低、施工速度快。 3、影响水平定向钻施工的风险因素

3.1时间因素

任何工程对于施工时间即施工工期都有严格的制约性，其中可能涉及到了施工效益或者其他经济因素。定向钻施工的时间限制不单单只是面临到这些问题，还有更重要的一点就是其施工本身对于时间控制是非常严苛的。一般大型定向穿越都会选择距离地面10m以下的位置进行施工，孔洞上方包括表面以上的构筑物和地下土石层会形成一个非常大的自重，对新形成的孔洞时刻进行着挤压，伴随着可能出现渗水而造成水土流失，会使得孔洞上部区域逐渐形成空洞，时间越长破坏越大，从而导致穿越路径表面构筑物破坏或路面塌陷，造成不可挽回的损失。

3.2回拖阻力

硅芯管与钢管套施工过程中，受到了管径规格的影响，抗拉力有待进一步提升，如果强行回拖可能会造成断裂问题。特别是在长距离的燃气管道施工中，必须着重关注如何减少回拖阻力，这也是完成燃气管道敷设工作的前提。可以在成孔施工阶段想办法减少回拖阻力，结合土质条件，配置更加细腻的泥浆，严格控制钻进速度，利用悬浮法、挤压法等，让成孔内壁更加光滑，没有过多的凹凸点，减少回拖摩擦力。

3.3钻机停摆因素

在水平定向穿越施工过程中，钻机停摆是一个经常会发生的状况。有时候是机器故障或维护，有时候是钻具耗损需要更换，有时候是钻头断裂在孔洞内，需要将断裂的零部件清理干净才能再次施钻。但是长时间的钻机停摆状态是非常危险的情况，因孔洞周围的作用力会不停地挤压孔洞边缘，极易让孔洞产生变形，一旦变形巨大形成不规则形状会不利于再次施钻扩孔，增加继续扩孔的难度。因此钻机停摆时间不宜过长，钻机在整个定向钻施工的过程中，需要尽可能保持运转状态

3.4敷设技术选择

在燃气管道敷设中，主要有两种方法，即同孔敷设、分孔敷设。同孔敷设是将燃气主管、光缆套管在同一个孔洞内敷设，该工艺施工效率高、成本低，但也会受到穿管距离、扩孔直径等因素影响。如果无法保持两个管穿越的平行性，套管和主管可能会发生缠绕情况，增加了回拖阻力，甚至造成套管断裂。分孔敷设方法也就是将燃气主管、光缆套管分开敷设，该方法可以在最大程度上减少回拖阻力，整个施工环节更加安全，但受到地形环境影响严重。

3.5孔洞上部扰动因素

水平定向钻穿越一般会选择地面有障碍物的环境下进行施工，这些障碍物可能是高速公路、铁路或者大型公共建筑。这些构筑物带来的车辆、火车和大量人流不可避免地对施工中的孔洞带来扰动，从而加速孔洞上部结构的沉降，使得施工工作越发艰难。

4、风险因素的防范措施

4.1合理使用泥浆配比有助于扩孔和回拖工作

泥浆的使用是水平定向钻施工最重要的辅助工序之一。在扩孔和回拖管材时往往需要依靠泥浆的润滑效果来达到相应的目的。钻头经过硬石块或碎石带时一般都会留下粗糙的痕迹，而这部分由石块形成的孔洞对于扩孔和管道回拖有着不利的影响，通过加大泥浆的黏稠度可以有效覆盖掉这些石块的表面，从而保护钻具和管材，而在松软土层则要减小泥浆的黏稠度，避免喷出的泥浆又变回泥块，增加麻烦。

4.2加强质量管理

由于管道定向钻穿越的特殊性，气象环境也对施工进度和施工质量有着很大的影响，密切关注气象因素，减少气象对工程的影响十分有必要。在潮湿的环境中应做好充分的防潮措施，避免管道、设备因潮湿而腐蚀等现象。施工过程严格按照施工要求进行，做好质量检测工作，不能因为任何原因而产生质量问题。

4.3地质勘查工作是施工顺利完成的前提

施工前需合理正确地布局施工路径上的勘察点位，探坑深度能够有效达到定向钻扩孔深度，查明地下结构以及硬石分布情况的详细信息，最后形成与现场状况正确一致的勘察报告。施工人员若熟知穿越路径的地下分布情况，将会对整个定向钻施工起到巨大的助力作用。

结束语

燃气管道建设单位和施工单位要在水平定向钻施工过程中逐渐形成一套较完整的、对燃气管道外防腐层防护行之有效的方法和措施，才能在施工过程中更好地保证燃气管道外防腐层的完整性，从而更好地控制工程施工质量。

参考文献

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