淺析非開挖水平定向鉆技術(shù)在天然氣管道穿越施工中的應(yīng)用

石維濤

摘 要：天然氣管道是城鎮(zhèn)公共事業(yè)中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，占據(jù)重要地位。然而由于城鎮(zhèn)天然氣管道的特殊性，其在施工過程中如采用常規(guī)的開挖施工不僅需要辦理復(fù)雜的手續(xù)，且施工困難，成本較高。針對此難題，近些年在城鎮(zhèn)天然氣管道施工領(lǐng)域開始推廣應(yīng)用了非開挖定向穿越施工技術(shù)，通過應(yīng)用非開挖水平定向鉆穿越施工的方法，鉆孔孔壁可準(zhǔn)確確定管道位置，保證管道走向，合理安排管道埋深，有效降低施工成本，確保施工質(zhì)量，同時(shí)利于保護(hù)環(huán)境。本文就非開挖水平定向鉆技術(shù)在天然氣管道穿越施工中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：天然氣管道 穿越施工 非開挖水平定向鉆技術(shù)

一、技術(shù)應(yīng)用背景

相較于水網(wǎng)及熱網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施來說，作為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施的天然氣管道施工難度要大的多，其施工往往與城市道路開挖之間存在諸多矛盾，城市道路開挖不僅施工手續(xù)復(fù)雜，且施工困難存在較大的安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致成本較高。因此迫切需要非開挖技術(shù)來應(yīng)對城鎮(zhèn)天然氣管道的穿越施工，常用的非開挖技術(shù)包括頂管法、水平定向鉆法等。其中水平定向鉆法實(shí)際上就是利用高砂泥漿來頂進(jìn)整個(gè)施工工程的方式，具備施工速度快、土質(zhì)范圍廣、安全系數(shù)高、影響小等優(yōu)勢，相比較其他施工方式來說，還具備施工質(zhì)量好、造價(jià)低、環(huán)保效果好等特點(diǎn)，適合應(yīng)用在城市天然氣管線的施工中[1]。

二、天然氣管道非開挖水平定向鉆穿越施工方法

城鎮(zhèn)天然氣管道非開挖水平定向鉆穿越施工，主要施工步驟如下：

（一）將水平定向鉆機(jī)置于工作坑旁并加錨桿固定。需要注意的是：加錨桿固定，錨桿位于水平定向鉆機(jī)的前端。所述錨桿固定的作用為在作業(yè)時(shí)對整機(jī)起穩(wěn)定、錨固作用，提高整機(jī)作業(yè)的穩(wěn)定性。

（二）按照設(shè)計(jì)的管道軌跡曲線進(jìn)行導(dǎo)向孔施工，在穿越曲線上每隔3～5m設(shè)數(shù)據(jù)控制點(diǎn)。通過在穿越曲線上每隔3～5m設(shè)數(shù)據(jù)控制點(diǎn)，以此控制導(dǎo)向孔不偏離設(shè)計(jì)管道軌跡曲線。

（三）鉆完導(dǎo)向孔后，利用擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，同時(shí)通過所述擴(kuò)孔鉆頭向?qū)蚩變?nèi)加入鉆井液，分級將導(dǎo)向孔擴(kuò)至滿足管道的尺寸;所述擴(kuò)孔鉆頭通過水平定向鉆機(jī)的鉆桿驅(qū)動(dòng)。

（四）將最后一次擴(kuò)孔的鉆桿與所述高壓天然氣管道通過拉管頭連接，回拉所述鉆桿將高壓天然氣管道拉入導(dǎo)向孔內(nèi)，在管道拉進(jìn)過程中用導(dǎo)航系統(tǒng)監(jiān)控，確保管道按照所述管道軌跡曲線拖動(dòng);

（五）在所述天然氣管道和所述導(dǎo)向孔之間的間隙注入水泥漿液直至水泥漿液填充滿所述間隙。

對具體施工技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及施工流程，做出其它各種相應(yīng)的改變。通過上述流程完成的天然氣管道非開挖水平定向鉆穿越施工的方法，能大大縮短工期：基本3～5天左右就可完成，明顯比暗挖施工減短工期;拉管施工成本更低;施工環(huán)境是影響強(qiáng)：對于地下水位高、冬雨季施工等基本不受影響;適用場地限制范圍廣：只要能排管和放置設(shè)備即可施工，即使在車流量大、行人多的地方也可以進(jìn)行施工;能確保安全文明施工：不需要大面積開挖基坑，僅需要局部小作業(yè)開挖施工操作坑，施工難度明顯降低[2]。

三、非開挖水平定向鉆穿越施工關(guān)鍵點(diǎn)

山東博興實(shí)華天然氣有限公司在興福鎮(zhèn)的管道施工過程中大量采用了水平定向鉆穿越施工，采用該工藝節(jié)省了資金成本，縮短了工期，但是在施工過程中需要把握以下關(guān)鍵點(diǎn)：水平定向鉆機(jī)由鉆機(jī)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、控向系統(tǒng)、泥漿系統(tǒng)、鉆具及輔助機(jī)具組成，其中泥漿系統(tǒng)由泥漿混合攪拌罐和泥漿泵及泥漿管路組成，為鉆機(jī)系統(tǒng)提供適合鉆進(jìn)工況的泥漿。在大多數(shù)的實(shí)際非開挖過程中，某一現(xiàn)場中并非由單一土層構(gòu)成，同時(shí)由多種地層同時(shí)存在，彼此之間交互作用和影響，提供的泥漿對非開挖水平定向穿越施工的效率等影響很大，若提供的泥漿不合適，將會(huì)具有塌方危險(xiǎn)，所以施工進(jìn)行前公司安全管理人員均會(huì)對泥漿進(jìn)行檢查，確保符合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況。因此，施工隊(duì)伍在水平定向鉆擴(kuò)孔過程中需要借助專門配制的泥漿來維持孔洞的穩(wěn)定。

通常泥漿鉆井液選用鈉基膨潤土和增粘劑、防塌劑、降失水劑、磺化酚醛樹脂等復(fù)配，使得各成分能夠充分發(fā)揮各自的特性及協(xié)同作用，使得鉆井液具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和攜帶性、良好的流變性能、抗鹽侵入和低濾失性能，獲得較高的綜合性能，鉆孔孔壁可及時(shí)獲得鉆井液的支撐，保證孔壁穩(wěn)定，降低因塌孔導(dǎo)致的施工風(fēng)險(xiǎn)，在非開挖水平定向穿越施工中可以應(yīng)付松散破碎等復(fù)雜地層，能大大降低施工風(fēng)險(xiǎn)、提高鉆進(jìn)效率、減小廢漿處理難度并節(jié)約工程成本和保護(hù)環(huán)境。

四、結(jié)語

城市天然氣管道穿越施工采用的非開挖水平定向鉆穿越施工，所采用水平定向鉆機(jī)利用高砂泥漿來頂進(jìn)整個(gè)施工工程的方式，具備施工速度快、土質(zhì)范圍廣、安全系數(shù)高、影響小等優(yōu)勢，相比較其他施工方式來說，還具備施工質(zhì)量好、造價(jià)低、環(huán)保效果好等特點(diǎn)。通過采用水平定向鉆穿越施工，博興實(shí)華完成了興福鎮(zhèn)高壓天然氣管道施工過程中的穿越河流施工和穿越省道施工，并在對工業(yè)用戶的入廠施工中大量采用，節(jié)省了公司資金成本，降低了管道施工風(fēng)險(xiǎn)，有利于燃?xì)夤艿腊踩\(yùn)營。

參考文獻(xiàn)

[1]王心建.城市石油天然氣管道定向井穿越技術(shù)研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2017，19（5）：106—107.

[2]陳文才，李祥瑞.聚乙烯（PE）管應(yīng)用于城鎮(zhèn)燃?xì)舛ㄏ蜚@的探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，12（3）：112—114.