长输管道水平定向钻对接穿越卵石层技术探讨

长输管道水平定向钻对接穿越卵石层技术探讨

文建东

中石化中原油建工程有限公司 河南 濮阳 457000

摘要：现代非开挖施工技术于２０世纪６０年代末起源于日本、英国和美国，由于其技术优势，在世界各地范围推广。我国非开挖施工技术与设备的开发和研究工作起步较晚，在２０世纪８０年代后期，由于不允许开挖铺设地下管线的工程日益增多，以及各大城市改扩建工程的开展，开始引进各类非开挖施工设备，促进了我国非开挖施工技术、设备的开发和研究工作。国家和地方行业协会的建立，各地政府的大力提倡和政策引导，使得这一技术得到普及推广。

关键词：长输管道；水平定向钻；穿越卵石层技术

引言

在过去的管道建设中，施工技术水平随着社会需求的发展越来越体现出了它的局限性，水平定向钻技术也称非开挖技术，近年来被广泛应用于地下管道、交通主干道、湖泊河流等施工中，它的出现对工程建设的工作效率和扩展应用场景都有了极大的提升，与过去的施工技术相比，水平定向钻技术可在最大程度上减少施工现场对周围居民、环境以及交通的影响。

1水平定向钻穿越技术概述

水平定向钻施工主要就是在不将地面挖开的情况下，对各种地下管道进行铺设，主要涉及到了自来水、通信、电缆等的管道。该施工技术通常适合用在各类砂层、粘土层等较弱的地层施工，根据现阶段的施工工艺，其在许多较硬的地层同样能够使用，会产生较高的工程造价。水平定向钻施工的主要原理是通过水平定向钻机根据提前设计的曲线路径来对导向孔进行施工，之后再进行对于导向孔的扩孔操作，在扩孔的孔径符合相关要求以后，把管道自出土侧从所扩的孔洞内拖到入土侧，从而完成铺设管道的整个过程。在实际施工中，水平定向钻施工技术有着施工效率高、污染小、不影响交通等的优势，对于环境有着较强的适应性，可以在施工的过程中实现对地下障碍物的有效躲避。除此之外，该施工技术还有着自然防腐和保温的作用。在跨河流施工的过程中，因为所铺设的管线较深，所以对于该技术的使用能够使管道施工寿命得以增加，因此该技术在给水工程中得到了广泛应用。

2水平定向钻穿越技术的优势

2.1影响小

在市政给水工程建设过程中对水平定向钻穿越技术进行应用，不会对到道路工程造成不良影响，从而能够确保城市交通正常，不会由于施工问题而造成交通拥堵等各项问题。除此之外，采用水平定向钻穿越技术也不会产生较大噪音，避免由于噪音过大对周围人生活、休息、工作等造成不良影响。

2.2精度准确性高

传统的市政工程管道施工过程因为是人工挖沟渠，所以在精度方面会有一定影响。水平定向钻技术加入了导向系统，拥有更高的精度，在实际线路走向以及躲避障碍物方面与施工方案近乎一致。

2.3灵活度高

水平定向钻穿越技术能够灵活应用到不同类型的场地内，而且整体占地面积小，施工作业灵活且简单，而且通过对该项技术进行应用，能够提高施工效率，降低成本。除此之外，还能够缩短工期，不需要投入大量物力、人力、财力，因此能够提高工程建设的经济效益。

2.4符合生态环保理念

随着社会的发展，人们生态环保理念增强，传统的市政管道施工由于对环境的影响大，不符合国家对生态环保理念的倡导。水平定向钻技术除了对环境影响小、工作效率高，还能最大程度保留施工现场原有的地势地貌，更符合国家对生态环保理念的倡导。

3岩石地层穿越难点

在穿越河流钻进、扩孔的过程中，比较坚硬的岩石地层是常见的一种地层，无论是花岗岩、石英岩等硬度较高的岩石，还是大理岩、千枚岩等硬度中等的岩石，其硬度都要远远高于粘土与砂粒。在钻进及扩孔的过程中，坚硬岩石的特点主要包括：①因为岩石比较坚硬，具有较强的摩擦性，所以在钻进的过程中破碎岩石往往会造成较大的消耗，进度通常较慢，且会致使钻头受到严重磨损；②岩石具有较高的密度，倘若存在比较大的块粒，在此情况下通常难以悬排钻屑；③钻进以后所形成的孔壁比较稳定，只要不存在太大的地层破碎带，通常都不会出现钻孔坍塌垮孔的情况。

4长输管道水平定向钻对接穿越卵石层技术

4.1施工开展前的准备工作

（1）施工技术准备对于施工作业开展过程中采用的技术来看，需要做好施工技术交底工作，组织专人抵达施工现场，对施工现场情况进行全面调查，做好相应分析工作，复核好施工现场布点和护点等各项内容。开展勘察作业时，作业人员需要沿线进行，全面掌握管线实际布置情况，严格依据勘察获取到的相应信息，开展施工。（2）施工材料与设备准备市政给水工程施工会应用到大量施工材料与设备，具体施工开展前，要全面结合施工实际需求，准备好施工材料与设备，依据施工进度采取充足材料，准备好相应设备，确保材料质量满足需求，设备性能良好。尤其是对于施工中采用的水平定向钻机，要对其进行检查与保养，确保水平定向钻机运行稳定，满足施工需求。（3）施工人员准备全面结合市政给水工程作业开展对水平定向钻穿越工程需求，组织施工人员，对人员进行培训，提高施工人员的专业能力，使其能够胜任相应工作。此外，还要加强对施工人员的安全教育，确保其可以严格依据规范开展施工，一旦出现突发事件，能够采取针对性措施处理，避免问题过大，造成更严重危害。

4.2导向孔施工

在完成准备环节的工作以后，就要以调整的曲线路径为依据开展导向孔施工。导向孔曲线包含了入土侧直线段、入土侧造斜段、水平段、出土侧造斜段以及出土土侧直线段。在进行导向孔施工时，必须要根据所优化的曲线路径来合理控制，确保所有钻杆要调整的方位角、斜角都能够得到充分控制

4.3向孔预扩

施工人员通过对扩控器、钻机进行导向孔预扩，扩孔器依据导向孔所在位置，确定管道规格、管径大小，这主要是由于导向孔沿线土质会存在一定差异，采用的扩孔器和钻机承载力也会有所不同。如果施工区域的土质差，容易发生不同程度沉降，这会导致导向孔预扩施工出现较大误差，降低工程质量。可见，导向孔预扩施工期间，要依据施工情况，选择符合要求的扩孔器和钻机，确保导向孔预扩施工质量能够达到预期。用于导向孔预扩施工采用的扩孔器有桶式和飞刀式两种，前者主要用于软土中，通过挤压方式扩大导向孔度，而后者主要应用在中等硬土中，通过切割方式扩大导向孔。

4.4泥浆的控制

在水平定向钻的施工过程中，由于钻头要穿越地层，难免会因为土体扰动而产生地表沉降，因此对地表沉降的控制是定向钻施工的重要工序。泥浆具备冷却、护壁、携砂能力以及良好的润滑效果同时也是最简便、最经济的做法，施工工程中大多使用人工造浆作为冲洗液。作为冲洗液的泥浆需要经过一定的配比，往里面加入一些添加剂或者膨润土，来保证泥浆冲洗过程的质量，同时泥浆的冲洗也能让机头得到冷却，加大机头和土壤之间的润滑，进而减小管道与导向孔之间的摩擦。

结束语

总而言之，将水平定向钻穿越技术运用到给水工程中能够发挥巨大作用，不但能够使工程施工的质量得到提高，并且也不会对附近环境造成明显影响，具有良好的经济效益。因此，在对给水工程进行施工的过程中，必须要充分把握水平定向钻穿越技术的施工要点，明确对该施工技术存在影响的主要因素，以此来使给水工程的施工质量能够得到进一步提高。

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