水平定向鉆管道回拖多臺吊車同步發(fā)送技術(shù)

寇建峰，馬士鋒，李勤財

1.大慶油田工程建設(shè)有限公司油建二公司，黑龍江大慶163453

2.中國石油長慶油田分公司第一采油廠，陜西延安 716000

西安市高陵分輸壓氣站至灞河西路輸氣管道工程B標(biāo)段的管道設(shè)計規(guī)格為D914 mm×20.6 mm，壓力6.3 MPa，沿G310國道中心綠化帶縱向敷設(shè)，全長為4275 m。G310國道為雙向三車道，中間為2.0 m綠化隔離帶，道路交通流量大，沿線有多處交叉路口通往各區(qū)、鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）、村，過往車次較多，車速較高，夜間大型載重車流量較大，交通狀況較為復(fù)雜，經(jīng)過充分安全評估和專家論證后，決定全段采用水平定向鉆施工。為降低施工成本，采用大鉆機(jī)、長跨距，增加管道埋深，減少管道連頭，采用吊車同步發(fā)送技術(shù)，成功完成了管道回拖。

1 現(xiàn)場布置

穿越段管道全長4275m，采取分段施工，見圖1。

圖1 管道分段布置示意

按照現(xiàn)場實(shí)際情況，將該段管道分成5段，使用5臺鉆機(jī)同時鉆孔，吊車依次配合完成回拖，最大回拖長度為900 m。

2 施工準(zhǔn)備

（1）施工時鉆機(jī)作業(yè)坑采用全封閉式圍擋，預(yù)制段管道采用開放式圍擋。預(yù)制段管道緊靠中間綠化帶，沿道路彈性敷設(shè)，管道全部采用龍門支架墊起，間隔3 m?；赝瞎艿姥芈贩笤O(shè)見圖2。

圖2 回拖管道沿路敷設(shè)

（2）管道回拖需要占用道路寬度12 m，G310國道車流量大，為保證施工期間道路通行，需要制訂可靠的交通導(dǎo)行方案，按照一級公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置有警戒區(qū)、緩沖區(qū)、上游過渡區(qū)、施工區(qū)、下游過渡區(qū)、解除區(qū)。

（3）回拖前對鉆機(jī)進(jìn)行檢查、維護(hù)，確保系統(tǒng)工作狀況、輸出參數(shù)處于良好技術(shù)狀態(tài)；檢查切割刀、擴(kuò)孔器的水嘴、噴孔，確保通暢，旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)應(yīng)注滿油，旋轉(zhuǎn)良好；對鉆桿、動力頭保護(hù)短節(jié)、擴(kuò)孔器、U型環(huán)、旋轉(zhuǎn)接頭、拖拉頭進(jìn)行超聲波檢測，檢測合格方可以使用[1]。

（4）檢查吊、卡、索具安全完好，吊車支腿滿伸、支撐穩(wěn)固。

（5）管道回拖前撤掉臨時管墩，在管道底部設(shè)置土袋管墩，土袋高15～20 cm，間距12 m。使用15 kV環(huán)形電火花檢漏儀，全面檢查防腐層，如有損傷及時修補(bǔ)。

（6）在管道入洞點(diǎn)向后35m進(jìn)行放坡，坡后5m處用土袋搭設(shè)“貓背”，“貓背”底寬為2 m，高約1.5 m，頂部按照管道預(yù)定的彈性變形起拱，保證管道入洞前均勻受力。

（7）所有參與吊裝及指揮人員配備對講機(jī)1部，統(tǒng)一對講機(jī)頻率，保持通訊通暢，鉆機(jī)操作手和總指揮對講機(jī)單獨(dú)配對，保證指揮信號唯一，防止信息誤傳。

3 吊車就位

3.1 管道質(zhì)量

式中：W為管道質(zhì)量，t；δ為壁厚，mm，取20.6；D為外徑，mm，取914；L為長度，m，取900。

代入上述數(shù)值，得W=408.5（t）。

3.2 吊車選擇

為不影響正常交通，吊車采用側(cè)方作業(yè)，按25 t吊車計算所需臺數(shù)，已知吊車基臂長10.4 m，最大工作幅度半徑定為6 m（為保證安全實(shí)際工作幅度半徑定為4.5 m），按側(cè)方作業(yè)起重性能表查出最大起質(zhì)量為15.7 t，所需25 t吊車數(shù)量n=408.5 t/15.7 t=27臺。由于鉆機(jī)拉力及水平彈力影響，前幾臺吊車受力復(fù)雜，為保證施工安全，前7臺采用75 t吊車。

3.3 吊車布置

吊車布置距管道6 m，第一臺吊車距入土點(diǎn)36 m，前7臺75 t吊車間距24 m；后20臺25 t吊車間距36 m，最后一臺吊車距管端8 m。吊車布置示意見圖3，吊車布置現(xiàn)場見圖4。

圖3 吊車布置示意

圖4 吊車現(xiàn)場布置

吊車采用基臂起吊，工作幅度半徑為4.5 m。75 t吊車全部使用40 t尼龍吊帶，25 t吊車全部使用20 t尼龍吊帶。吊車排列整齊，每臺吊車設(shè)監(jiān)護(hù)人員1名。

4 管道回拖

4.1 連接管道與鎖具

回拖前將管道端部制作成錐形，并與鉆具連接。鉆具組合為：Φ83鉆桿+1250 mm桶式擴(kuò)孔器+萬向節(jié)+U形環(huán)+拖拉頭，管道與鉆具連接方式見圖5。

圖5 管道與鉆具連接方式

4.2 試吊

管道與鉆具連接好后進(jìn)行試吊，試吊過程中保證全線吊車起吊高度和擺臂角度統(tǒng)一，試吊高度為500 mm。根據(jù)管道吊離地面的高度和管道的彈性變形來判斷吊車的受力情況，保持管道處于水平狀態(tài)，使吊車受力均勻。起吊后調(diào)整管道土袋支墩的位置，以免吊帶壓在支墩上妨礙吊帶位置調(diào)節(jié)。

4.3 起吊

試吊成功后進(jìn)行正式起吊。全線吊車同時吊起，最前面的3臺吊車將管道吊到貓背上，讓牽引頭朝向洞口的方向。為保證管道能夠正常入洞，可在發(fā)送溝前端用挖溝機(jī)輔助，減小管道的回拖阻力。

4.4 回拖

現(xiàn)場總指揮發(fā)出信號后，吊車配合鉆機(jī)開始回拖，管道發(fā)生位移的同時吊車配合管道擺臂，保持被吊管道水平移動（吊帶移動的距離等于一根鉆桿的長度9 m）?；赝贤瓿梢桓@桿后，根據(jù)指揮人員的信號，吊車停止擺臂，統(tǒng)一落繩，將管道放置在臨時支墩上，為下一次發(fā)送作準(zhǔn)備。同時，鉆機(jī)裝卸鉆桿準(zhǔn)備下一次回拖。

吊車每次擺臂幅度9 m，其中前4.5 m動作要領(lǐng)“擺臂、揚(yáng)桿、落繩”，后4.5 m動作要領(lǐng)是“擺臂、趴桿、收繩”，擺臂時及時調(diào)整吊臂角度和吊繩長度，保證吊裝管道整體向前平移。回拖過程中注意保證吊車以統(tǒng)一角度、統(tǒng)一擺臂、落繩，同步作業(yè)。任何環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)問題，鉆機(jī)和吊車要確保同步啟停，動作協(xié)調(diào)一致。

鉆機(jī)在回拖過程中要始終保持相對穩(wěn)定的拉力、扭矩，做到不急停、不急減速?；赝纤俣瓤刂圃?.6～0.9 m/min，同時密切關(guān)注拖拉力、扭矩、泥漿壓力的變化情況，泥漿流量控制在80～120 m3/h，回拖產(chǎn)生的泥漿及時外運(yùn)，防止冒漿[2]。

沿線人員要及時移除管墩，同時對防腐層進(jìn)行電火花檢查。管道出土后，聽從指揮人員指揮，卸掉所有鉆具，回拖結(jié)束，就位圖見圖6。

圖6 就位

5 注意事項(xiàng)

（1）起重吊裝作業(yè)設(shè)專人指揮，旗語、信號清晰明確，做到吊車和鉆機(jī)的同步配合作業(yè)。

（2）回拖時應(yīng)連續(xù)作業(yè)，為防鉆孔塌方造成卡鉆，需及時處理異常情況。

（3）控制回拖速度和回拖時的泥漿壓力，防止道路鼓包、冒漿。加強(qiáng)對穿越沿線的巡視，發(fā)現(xiàn)有冒漿的地方，立即采取措施，及時收集泥漿，清理路面，防止交通堵塞[3]。

6 結(jié)束語

在2017年施工的西安市城市天然氣保障供應(yīng)工程——西安市第二氣源工程施工B標(biāo)段，其G310國道定向鉆穿越施工中運(yùn)用多臺吊車同步發(fā)送技術(shù)成功完成5處定向鉆管道回拖，取得了良好的安全效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。