關于出入土點高差較大的定向鉆穿越方法的探討

周海洋(中國石油天然氣管道局第三工程分公司 河南 中牟 451450)

一、前言

定向鉆是非開挖技術中一種常見的施工工藝，它廣泛應用于供水、電力、電訊、天然氣、煤氣、石油等管線鋪設施工中，適應于軟土到硬巖多種土壤條件及復雜地形施工。通常情況下，設計穿越的管線出入土點位于同一高程或者相差不大，定向鉆施工時泥漿能夠在孔內均勻分布，施工容易控制，回拖過程中由于泥漿產生的浮力及其自身的潤滑作用，能夠很好的保護管道防腐層，確保防腐管質量。然而在現實施工中，由于受復雜的施工環境及地勢等地理條件限制，定向鉆穿越的出入土點并不在同一高程上，經常出現穿越的出入土點高差過大的情況。

出入土點高差過大會給施工帶來很大風險。

其一，高程低的一側泥漿壓力過大，有可能出現冒漿現象，泥漿泵壓力過大也給擴孔、洗孔帶來不便；

其二，孔內泥漿分部不均勻，較高的一側泥漿含量少，在回拖過程中管道無法懸浮在孔內，管底和孔壁發生硬性摩擦，導致管道防腐層刮傷引發質量問題。

二、施工方法簡介

1.現場勘察工藝

（1）首先對施工工程已有相關資料進行查閱，認真研究圖紙，確定出入土點高差。此外，還要檢查工地的進場路徑、穿越地質條件、地表地形、有無障礙物、地下管線分布、交通狀況、跟蹤定位系統的干擾源(如鐵軌、埋地電纜等)、供水條件等情況。

（2）詳細查看施工圖紙中有關參數，如：開孔傾角、最小深度、最小造斜距離等。

（3）與其它公用管線公司聯系，讓其對地下現有管線進行定位并做上標記。

2.鉆進軌跡設計

導向是定向鉆穿越成功與否的關鍵，在施工過程中務必嚴格控制，確保導向曲線平滑，符合曲率半徑要求。尤其在地勢較高的一側，曲率半徑應該夠大可以保證回拖時預制管所受阻力較小，保證回拖能夠順利進行，

3.擋墻制作

為了更好的控制導向、鉆孔及洗孔等一系列工序，通常將入土點設置在地勢較低的一側。為了防止在施工過程中泥漿由于自身重力而回流，在入土點鉆孔周圍設置一道混凝土擋墻。擋墻的大小和厚度可根據出入土點兩側的高差及擴孔器的最大尺寸確定。

以DN300的擴孔器尺寸及10米高差為例，擋墻通常設置為2m*2m*0.5m，即可起到較好的封堵作用。擋墻中間以塑料管進行孔洞預留，預留的孔洞為鉆桿旋轉空隙，大小與鉆桿直徑吻合，孔洞兩側以膨潤土編織袋封堵，以油麻輔助，可以起到更好的防止泥漿回流效果。

由于擋墻的制作與安裝后，整個定向鉆施工過程中都處于封閉狀態，因此，在更換擴孔器時，只能選擇在出土點更換。

4.各施工過程泥漿性能調整

（1）斜孔段：泥漿的流動性能要好，結構性要強，保證鉆屑攜帶和孔眼清潔；控制泥漿的失水，防止塌孔。需增大固壁劑、降失水劑含量。

（2）水平孔段：要及時提高潤滑劑劑量，適當降低粘度和切力，保證泥漿的流變性能良好，使鉆屑順利返出地面；增強泥漿的潤滑性，減小鉆機旋轉及推進阻力。

（3）擴孔段：增強泥漿的造壁性能，防止孔壁塌陷；需增大固壁劑、降失水劑劑量。

（4）回拖段：提高泥漿的潤滑性，降低摩擦阻力，增強攜屑效果；需提高潤滑劑量。

5.防腐層保護

由于孔內泥漿分部不均勻，管道回拖時在地勢較高的一側缺少泥漿浮力，會出現管道硬性拖地的情況，造成噶U能到防腐層刮傷。必須對管道防腐層做好防護措施。通常情況下使用比主管道稍大的PE管套進行保護，回拖前將PE套管安裝在主管道外，管道前端在PE管和主管道上同時鉆孔用螺絲固定，管道后端在主管道上焊接一塊直徑較大，強度夠大的鋼板作為盲板，以防止PE管與主管道脫離，該方法可有效保護管道防腐層。安裝示意圖如下：

PE套管的安裝是對混凝土擋墻措施的有效補充，PE套管安裝在預制管外層，防止預制管直接接觸孔壁，此方法可以更好的保護管道防腐層不受刮傷。

三、結論與展望

本文在現有的定向鉆施工基礎上，結合實際，總結經驗，針對出入土點高差較大的定向鉆穿越，創新性的采取了混凝土擋墻的切實有效措施，防止泥漿回流，確保泥漿能夠在孔內均勻分部，防止預制管與孔壁硬性接觸，同時，為預制管增加PE套管防止回拖過程中預制管發生硬性摩擦，更好的保護管道防腐層。在保證質量的前提下順利完成了管道回拖。

[1]《油氣輸送管道穿越工程設計規范》GB50423—2007.

[2]閆相禎，丁鵬《長距離復雜地層水平定向鉆穿越管道施工技術》油氣儲運 2007（4）.

[3]蔡亮學，何利民，呂宇玲，薛振興《水平定向鉆管道穿越孔底泥漿的力學特性》油氣儲運2011(1).

[4]朱波，呂建鋒，張永高《管道水平定向鉆穿越技術的特征分析》油氣儲運-2005,24(3).

[5]盧垠，駱福全《水平定向鉆穿越工程過程控制》煤氣與熱力2012(2).

[6]蔡亮學，何利民，呂宇玲，王丙奎，于德軍《水平定向鉆回拖載荷預測模型》油氣儲運2012(2).