淺析大口徑管道水平定向鉆穿越的施工技術(shù)

徐偉平

摘 要：隨著管道工程施工規(guī)模的擴(kuò)大，大口徑管道施工逐漸增多，大口徑管道水平定向鉆穿越施工也逐漸發(fā)展起來，在其施工過程中，對施工場地條件、大口徑管道的材質(zhì)、鉆孔器具等都有較高的要求。為了保證施工的順利進(jìn)行和施工質(zhì)量，需要加大對各方面的監(jiān)督和控制力度。簡要探討了大口徑管道水平定向鉆穿越施工技術(shù)，以期為今后相關(guān)的工作提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：大口徑管道；水平定向鉆；穿越施工技術(shù)；管道工程

中圖分類號：TE973.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.132

近幾年，水平定向鉆穿越施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用到大口徑管道工程施工中，它將傳統(tǒng)定向鉆井技術(shù)與公路打孔技術(shù)有效結(jié)合起來，在石油管道、燃?xì)夤艿赖仁┕ぶ械玫搅藨?yīng)用。本文主要分析了大口徑管道水平定向鉆穿越施工技術(shù)的特點(diǎn)、應(yīng)用等相關(guān)內(nèi)容。

1 基本認(rèn)識

水平定向鉆穿越施工技術(shù)是當(dāng)前管道工程、河流工程和鐵路工程等施工中穿越障礙物的一種施工技術(shù)。水平定向鉆穿越施工技術(shù)對施工條件的要求不高，而且其施工對地面環(huán)境的影響也非常小，施工速度非常快，所以，在穿越障礙物的各種工程施工中被廣泛應(yīng)用。但是，與其他施工技術(shù)相比，水平定向鉆穿越施工技術(shù)對施工設(shè)備、鉆具等有較強(qiáng)的依賴性，在穿越施工中的擴(kuò)孔、管道回拖等工程中存在不可見性，因此，大大增加了施工風(fēng)險(xiǎn)。

2 施工技術(shù)

采用大口徑管道定向鉆穿越施工技術(shù)時(shí)，在施工前，要先設(shè)計(jì)好施工鉆孔曲線，然后鉆機(jī)就位，從障礙物的一端入土鉆導(dǎo)向孔，從障礙物的另一端出土，出土后拆卸鉆頭、儀表等，然后按照所需鉆具的需要，選擇合適的待鋪設(shè)的管線直徑和要鋪設(shè)的位置、合適的鉆具等實(shí)施反向擴(kuò)孔。綜合大口徑管道水平定向鉆穿越施工工藝流程，可以將大口徑管道的定向鉆施工分為鉆孔、擴(kuò)孔和管道回拖3部分。

2.1 鉆孔

在大口徑管道水平定向鉆穿越施工中，需要按照施工設(shè)計(jì)方案完成相關(guān)的操作施工。在使用定向鉆機(jī)進(jìn)行導(dǎo)向孔鉆孔前，需要做好施工前的準(zhǔn)備工作，詳細(xì)閱讀和分析施工設(shè)計(jì)圖、設(shè)計(jì)方案，充分考慮大口徑管道施工穿越的地理位置條件，仔細(xì)閱讀和分析施工地區(qū)的地質(zhì)資料，為大口徑管道的水平定向鉆穿越施工的順利進(jìn)行提供保障。為了保證大口徑管道鉆孔穿越障礙物的順利進(jìn)行，必要時(shí)可以從施工設(shè)計(jì)方案中選擇1個(gè)控制樁作為參考，并以此為標(biāo)準(zhǔn)水平定向鉆穿越試驗(yàn)，測定需要穿越的長度、出入點(diǎn)的位置和施工場地的布置等。

完成試驗(yàn)后，參考大口徑管道施工的設(shè)計(jì)方案和施工圖紙，測量相關(guān)的數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)施工中的相關(guān)參數(shù)，多方面比較水平定向鉆穿越施工，從而設(shè)計(jì)出最佳的穿越障礙物的路線圖。在確定施工設(shè)計(jì)圖之后進(jìn)行實(shí)際的導(dǎo)向孔鉆孔施工，鉆導(dǎo)向孔需要在鉆孔導(dǎo)向員的指令下，按照事先預(yù)定好的曲線、鉆測量等參數(shù)鉆孔。將探頭安裝在鉆具中，測量鉆孔過程中出現(xiàn)的傾角、高程、方位角和橫向偏差等，并將這些數(shù)據(jù)傳遞到操作員手中，及時(shí)控制和調(diào)整鉆孔中出現(xiàn)的情況。

在大口徑管道的水平定向鉆穿越施工中，需要控制穿越的曲線，在實(shí)際的鉆孔穿越中，需要根據(jù)先前設(shè)計(jì)好的穿越曲線進(jìn)行相關(guān)的操作，并調(diào)整穿越曲線。在穿越施工中，需要根據(jù)大口徑管道水平定向鉆穿越施工的地理?xiàng)l件調(diào)整泥漿配比。泥漿配比在一定程度上是依靠配方成分組成的，有效的泥漿配比和配方成分能夠減少在鉆孔施工中對鉆頭產(chǎn)生的磨損和其他影響。在鉆孔施工中，產(chǎn)生的碎屑會通過泥漿回到泥漿坑中，同時(shí)，泥漿對孔壁能起到一定的穩(wěn)定作用。在導(dǎo)向孔鉆孔施工過程中，鉆孔操作人員、指揮控制人員需要有效配合才可以完成鉆孔穿越工作。兩者一個(gè)負(fù)責(zé)了解地質(zhì)軟硬程度，控制和調(diào)整鉆頭的鉆進(jìn)速度，另一個(gè)制訂、修改和糾正鉆孔方案，以保證鉆孔工作能夠順利進(jìn)行。

2.2 擴(kuò)孔

大口徑管道水平定向鉆穿越施工的第二個(gè)施工環(huán)節(jié)是分級擴(kuò)孔，又被稱為分級回?cái)U(kuò)。這就是鉆頭從鉆孔中出來之后，使用擴(kuò)孔鉆具將先前鉆的孔擴(kuò)大，使鉆孔達(dá)到大口徑管道水平定向鉆穿越施工的要求。在分級擴(kuò)孔施工時(shí)，需要保證在鉆孔時(shí)不會出現(xiàn)塌方等情況。分級擴(kuò)孔是大口徑管道水平定向鉆穿越施工的中間環(huán)節(jié)，它在其中發(fā)揮著非常重要的作用，其施工需要根據(jù)施工場所的環(huán)境、地質(zhì)條件、大口徑管道的材質(zhì)等相關(guān)資料進(jìn)行。

在大口徑管道水平定向鉆穿越施工中，因?yàn)楣艿赖目趶酱蟆佋O(shè)距離長，所以，擴(kuò)孔施工需要分級進(jìn)行。而較多的分級擴(kuò)孔級數(shù)會增加擴(kuò)孔中產(chǎn)生的扭矩，同時(shí)，還會受到其他方面因素的影響，因此，為了保證分級擴(kuò)孔的順利進(jìn)行和擴(kuò)孔的質(zhì)量，需要加大對這些方面的施工監(jiān)管力度，具體可分為以下2點(diǎn)：①完成導(dǎo)向孔的鉆孔之后，在逐級擴(kuò)孔施工時(shí)，根據(jù)不同的地層需求選擇不同類型的擴(kuò)孔器。②在分級擴(kuò)孔中，前幾級的擴(kuò)孔施工使用盤式擴(kuò)孔器進(jìn)行切屑式的擴(kuò)孔施工，后幾級的擴(kuò)孔施工和清孔使用錐桶式擴(kuò)孔器進(jìn)行鉆孔的擠擴(kuò)。擴(kuò)孔鉆具組合的有效使用可以降低擴(kuò)孔中產(chǎn)生的扭力，進(jìn)而順利完成擴(kuò)孔工作。

2.3 管道回拖

在大口徑管道水平定向鉆穿越施工中，管道回拖是最后一個(gè)施工工序。在管道回拖的過程中，主要使用回拖鉆具將成品管道回拖到已經(jīng)完成擴(kuò)孔施工的孔洞中，這樣整個(gè)大口徑管道水平定向鉆穿越施工則完成了。在大口徑管道回拖的過程中，成品管道、旋轉(zhuǎn)接頭、擴(kuò)孔器需要相互連接，在鉆桿回拖拉力的作用下使管道就位。管道回拖工序是整個(gè)大口徑管道施工中的最后一道施工工序，同時(shí)，這也是施工中的重點(diǎn)，因此，在管道回拖的過程中，要盡量減小回拖產(chǎn)生的阻力。

3 結(jié)束語

總而言之，近幾年，在城市發(fā)展和建設(shè)的過程中，燃?xì)夤艿?、供暖管道等施工?guī)模不斷擴(kuò)大，大口徑管道的應(yīng)用越來越廣泛，水平定向鉆穿越施工技術(shù)在大口徑管道施工中的應(yīng)用頻率也逐漸加大。為了更好地在大口徑管道施工中應(yīng)用水平定向鉆穿越施工技術(shù)，本文主要分析和研究了大口徑管道水平定向鉆穿越施工技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，為日后相關(guān)工作提供參考。

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〔編輯：白潔〕

Abstract： With expansion of the construction scale of projects in the pipeline， the large diameter pipeline construction gradually increased， large diameter pipelines crossing with horizontal directional drilling construction has gradually developed， in the construction process， on the construction site conditions， large diameter pipeline material， drilling equipment and so on have higher requirements. In order to ensure the smooth construction and construction quality， we need to increase the supervision and control over all aspects of the intensity. This paper briefly discusses the horizontal directional drilling through the construction technology of large diameter pipeline， in order to provide reference for the future work.

Key words： large diameter pipe； horizontal directional drilling； crossing construction technology； pipeline engineering