燃氣管道工程水平定向鉆穿越砂層敷設(shè)施工技術(shù)研究

【摘要】在深入探討了燃氣管道工程中水平定向鉆穿越砂層的施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，著重分析與此過程相關(guān)的風(fēng)險因素以及相應(yīng)的風(fēng)險控制措施。經(jīng)研究表明，砂層穿越風(fēng)險、施工對周邊建構(gòu)筑物的影響以及管道后期運行安全問題是本領(lǐng)域最為關(guān)鍵的挑戰(zhàn)。通過詳細的風(fēng)險分析，本研究提出了一系列有效的風(fēng)險控制措施，包括現(xiàn)場勘查與方案設(shè)計、擴孔清孔施工要點、泥漿配比控制以及合理施工工序安排。這些措施旨在降低風(fēng)險，確保施工的安全性和質(zhì)量，最終提高燃氣管道工程的可持續(xù)性。

【關(guān)鍵詞】燃氣管道工程；水平定向鉆；敷設(shè)施工技術(shù)

【中圖分類號】TU996.7" " " "【文獻標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）03-0157-03

0 引言

水平定向鉆技術(shù)在燃氣管道工程中的應(yīng)用越來越廣泛，特別是在需要穿越砂層的情況下。然而，這種施工技術(shù)尚存在一系列潛在的風(fēng)險和挑戰(zhàn)，可能對工程的順利進行和后期運行安全構(gòu)成威脅。研究的目的是，對這些風(fēng)險因素進行全面分析，提出相應(yīng)的風(fēng)險控制措施，以確保施工的成功和管道的安全運行。

1 水平定向鉆施工風(fēng)險分析

1.1 砂層穿越風(fēng)險

水平定向鉆穿越砂層的過程中，存在多種風(fēng)險，首要的是與地下砂層的穩(wěn)定性有關(guān)。具體存在風(fēng)險分析如下：

（1）塌孔風(fēng)險。由于砂層的自身穩(wěn)定性較差，砂層塌孔可能是施工中最常見和嚴(yán)重的問題之一。砂層的不穩(wěn)定性可能導(dǎo)致地下空洞的形成，從而影響到鉆孔的穩(wěn)定性。塌孔可能會導(dǎo)致設(shè)備和管道受到危害，甚至危及施工人員的安全。

（2）成孔偏差。砂層穿越過程中，由于砂層的不均勻性，成孔的偏差可能會較大。這意味著最終成孔的位置可能與導(dǎo)向軌跡有較大偏差，可能對后續(xù)管道回拖和施工產(chǎn)生不利影響。成孔偏差還可能導(dǎo)致管道與其他地下結(jié)構(gòu)或管線發(fā)生碰撞，增加了施工風(fēng)險[1]。

1.2 施工對周邊建構(gòu)筑物的影響

水平定向鉆施工不僅對地下砂層產(chǎn)生影響，還可能對周邊的建筑物和構(gòu)筑物造成多種潛在影響。這一方面的分析是非常關(guān)鍵的，因為它關(guān)乎施工活動與周邊環(huán)境和結(jié)構(gòu)的相互作用。對潛在影響的詳細分析如下：

（1）非正常沉降。在施工過程中的挖掘和砂層穿越會干擾地下土壤的穩(wěn)定性，可能導(dǎo)致周邊建構(gòu)筑物發(fā)生非正常沉降。這種非正常沉降是指建筑物或結(jié)構(gòu)物在沒有外部負荷的情況下發(fā)生下沉或沉降速度明顯增加。非正常沉降超出了設(shè)計參數(shù)，可能會導(dǎo)致裂縫、傾斜或結(jié)構(gòu)變形，從而損害建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

（2）地面沉降。施工過程中的地下挖掘也可能引發(fā)地面沉降，這對周邊的地面建構(gòu)筑物和基礎(chǔ)設(shè)施造成潛在的損害。地面沉降指的是地表降低的現(xiàn)象，通常發(fā)生在地下挖掘活動引起土層下沉的情況下。這可能對道路、管道、橋梁和其他地面建構(gòu)筑物基礎(chǔ)造成不均勻沉降，降低道路的平整度，甚至造成建筑物周圍土壤發(fā)生不均勻沉降，引發(fā)土地爭端和施工侵權(quán)糾紛。

綜合而言，施工對周邊建構(gòu)筑物的影響需要高度關(guān)注和有效管理。采取適當(dāng)?shù)拇胧?，如監(jiān)測地下挖掘、結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定性，以及合理的土地管理和糾紛解決機制，將有助于降低潛在風(fēng)險，確保施工活動的安全性和可持續(xù)性，同時減少可能出現(xiàn)的不利后果。

1.3 燃氣管道后期運行安全

水平定向鉆施工的質(zhì)量和風(fēng)險管理對于保障燃氣管道的后期運行安全至關(guān)重要，需要深入分析并采取相應(yīng)的措施，以確保燃氣管道系統(tǒng)的可靠性和安全性。

（1）管道質(zhì)量。施工過程中的風(fēng)險管理直接涉及管道質(zhì)量的問題。如果施工風(fēng)險無法得到控制，可能會導(dǎo)致燃氣管道的質(zhì)量問題，包括不良施工可能引發(fā)的管道接口問題、管道受拉產(chǎn)生裂紋、管道防腐層損傷等。這些問題可能在管道使用過程中逐漸演化成泄漏或故障，對管道系統(tǒng)的可靠性和安全性構(gòu)成威脅。

（2）安全問題。燃氣管道的安全性是至關(guān)重要的。施工中的不安全因素可能導(dǎo)致管道泄漏、爆炸或其他嚴(yán)重安全事故，甚至可能引發(fā)災(zāi)難性的后果，包括生命和財產(chǎn)損失，以及環(huán)境污染問題[2]。

綜合上述風(fēng)險分析，水平定向鉆穿越砂層施工的風(fēng)險主要包括與砂層穩(wěn)定性有關(guān)的問題、對周邊建構(gòu)筑物的影響，以及管道后期運行安全問題。因此，必須采取一系列風(fēng)險控制措施，以確保施工的順利進行和燃氣管道的安全運行。這包括但不限于質(zhì)量控制、安全管理、監(jiān)測系統(tǒng)的建立，以及合規(guī)性和環(huán)境保護的強調(diào)。通過這些措施，可以最大程度地減小潛在風(fēng)險，保障燃氣管道系統(tǒng)的可持續(xù)性和安全性。

2 風(fēng)險控制措施

2.1 現(xiàn)場勘查及方案設(shè)計

現(xiàn)場勘查和方案設(shè)計是水平定向鉆穿越砂層施工的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，對整個工程的成功實施和風(fēng)險控制至關(guān)重要。在這一階段，以下關(guān)鍵措施的全面實施和質(zhì)量保障直接影響了后續(xù)施工的安全性和可行性。

（1）地質(zhì)調(diào)查。在現(xiàn)場勘查中，地質(zhì)調(diào)查是首要任務(wù)之一。詳細的地質(zhì)信息收集對評估砂層的類型、厚度、地基承載力和穩(wěn)定性至關(guān)重要。此外，還需要了解地下水位信息，這有助于決定是否可以避免穿越砂層，或者是否能夠選擇最小程度穿越砂層。地質(zhì)調(diào)查的全面性和準(zhǔn)確性為方案設(shè)計提供了堅實的基礎(chǔ)。

（2）管線和建筑物調(diào)查。確定地下管線、建筑物、道路和其他地下結(jié)構(gòu)的位置和深度是不可或缺的。這些信息對避免與這些結(jié)構(gòu)發(fā)生沖突至關(guān)重要，可以減少對周邊建構(gòu)筑物的不正常影響。我們可以通過精確調(diào)查和定位，制定出可行的導(dǎo)向軌跡，以減小施工過程中的風(fēng)險。

（3）導(dǎo)向軌跡設(shè)計。在方案設(shè)計中，必須堅守“盡量避免穿越砂層，無法避免時，盡可能少地穿越砂層”的原則，如圖1所示。這就要求在軌跡設(shè)計時充分結(jié)合前期進行的地質(zhì)調(diào)查，以減小成孔偏差可能導(dǎo)致的風(fēng)險。在設(shè)計水平投影軌跡時，應(yīng)力求使其盡量呈直線，以減小成孔偏移的潛在風(fēng)險，確保施工的成功。

因此，現(xiàn)場勘查和方案設(shè)計是確保水平定向鉆穿越砂層施工成功的關(guān)鍵，它們提供了有效的風(fēng)險控制措施，幫助降低施工過程中的潛在問題，確保工程的安全性和可行性。

2.2 擴孔清孔施工要點

在水平定向鉆穿越砂層的施工中，擴孔和清孔是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，不僅決定了施工的順利進行，還在很大程度上關(guān)系到風(fēng)險控制的有效性。在這一階段，以下關(guān)鍵措施扮演著關(guān)鍵角色，確保施工的安全性和質(zhì)量。

（1）逐級擴孔。在擴孔的過程中，堅持“逐級擴孔”的原則是十分重要的。這意味著擴孔的直徑應(yīng)逐漸增加，而不應(yīng)該出現(xiàn)“越級擴孔”的情況。越級擴孔可能導(dǎo)致多種問題，包括塌孔問題和擴頭抱死情況。通過逐級擴孔，可以更好地控制施工進展，減少不穩(wěn)定因素，確保擴孔的穩(wěn)定性[3]。

（2）泥漿壓力控制。泥漿系統(tǒng)的壓力控制對于施工的成功至關(guān)重要。壓力需要得到適度控制，以防止過高的壓力導(dǎo)致穿越路段冒漿，導(dǎo)致地表隆起或開裂。泥漿的壓力控制在避免塌孔和維持泥漿的護壁效果方面扮演著關(guān)鍵作用。通過合理控制泥漿的壓力，可以減小可能出現(xiàn)的風(fēng)險，確保施工的安全性和穩(wěn)定性。

這些施工要點在水平定向鉆穿越砂層工程施工中具有至關(guān)重要的作用。通過逐級擴孔和合理的泥漿壓力控制，可以減小塌孔、地面冒漿變形等問題的風(fēng)險，確保施工的成功進行。這些措施不僅提高了工程的安全性，還有助于維護施工的高質(zhì)量和效率。

2.3 泥漿配比控制

水平定向鉆穿越砂層的施工中，泥漿的配比控制是確保施工質(zhì)量和穩(wěn)定性的關(guān)鍵要素。以下是一些相關(guān)措施，有助于有效控制泥漿的配比，以滿足不同地質(zhì)情況和施工需求。

（1）根據(jù)地質(zhì)情況和需求調(diào)整配比。一種有效的措施是根據(jù)地質(zhì)情況和施工的具體需求來調(diào)整泥漿的配比。不同的地質(zhì)條件可能需要不同的泥漿配方。通過詳細地了解地下的地質(zhì)情況，可以根據(jù)砂層的類型、厚度和穩(wěn)定性，以及鉆機的大小和施工的具體階段來靈活調(diào)整泥漿的成分。這有助于確保泥漿的性質(zhì)符合施工的要求，從而提高整體施工的質(zhì)量。

（2）添加燒堿和纖維素。在穿越砂層的施工中，為了提高泥漿的穩(wěn)定性和護壁效果，可以考慮向泥漿中添加一些特定物質(zhì)，如燒堿和纖維素。燒堿可以幫助增加泥漿的黏性，從而提高其護壁效果，減小砂層的侵蝕風(fēng)險。纖維素的添加有助于增加泥漿的黏性，同時提高泥漿的流變性。特定物質(zhì)的添加可以增加泥漿在施工過程中的粘附性，有助于減少泥漿在孔洞中的流失，提高施工的穩(wěn)定性[4]。

綜合來看，泥漿配合比控制是水平定向鉆穿越砂層施工中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過根據(jù)地質(zhì)情況和需求調(diào)整泥漿的成分，以及添加燒堿和纖維素等物質(zhì)，可以有效提高泥漿的性質(zhì)，減小施工風(fēng)險，從而保障施工的質(zhì)量和穩(wěn)定性。這些措施對于確保施工的成功和減少不穩(wěn)定因素具有重要意義。

2.4 合理安排施工工序

為了減小水平定向鉆穿越砂層施工的風(fēng)險，必須采取合理的工序安排措施，以確保管道的連續(xù)性，減少拖管時間，同時降低施工中的潛在風(fēng)險。以下是相關(guān)措施，有助于有效管理施工工序，提高安全性和質(zhì)量。

（1）協(xié)調(diào)各施工工序。不同的施工工序之間必須充分協(xié)調(diào)和進行密切溝通，以確保施工的順利進行。各工序之間的銜接應(yīng)該是無縫的，以減少潛在風(fēng)險。這包括地質(zhì)勘查、擴孔清孔、泥漿配比控制和拖管等工序之間的協(xié)調(diào)。確保這些工序之間的協(xié)同合作是關(guān)鍵，因為任何一環(huán)出現(xiàn)問題都可能影響整個施工過程。

（2）管道焊接和拖動。在進行拖管操作前，必須確保管道已在出土端擺放平穩(wěn)。這一步驟對于保持管道回拖的連續(xù)性至關(guān)重要。管道不能一次性焊接成型，可能導(dǎo)致管道在拖動過程中發(fā)生問題，甚至抱死。此外，如果回拖過程中需要多次中斷，應(yīng)避免長停滯時間超過規(guī)范要求，以防止泥漿漏失導(dǎo)致回拖力劇增，增加拖動的困難度[5]。

通過采取上述風(fēng)險控制措施，可以有效減小水平定向鉆穿越砂層施工的風(fēng)險，確保施工的安全性和質(zhì)量。合理安排施工工序以確保連續(xù)性和降低拖管時間，將對整個工程的成功和可持續(xù)性產(chǎn)生積極影響。這些措施不僅有助于降低施工風(fēng)險，還提高了施工過程的效率和可控性，確保了燃氣管道工程的安全運行。

3 未來研究方向

經(jīng)研究并著重探討水平定向鉆穿越砂層施工中的風(fēng)險以及相應(yīng)的風(fēng)險控制措施，探討風(fēng)險控制的重要性，得出以下結(jié)論：

首先，砂層穿越風(fēng)險是水平定向鉆施工的關(guān)鍵問題，可能導(dǎo)致塌孔和成孔偏差等問題。這些問題會嚴(yán)重影響施工的順利進行，增加施工成本，甚至對管道的質(zhì)量和后期運行安全造成威脅。

其次，施工對周邊建構(gòu)筑物的影響也是需要高度關(guān)注的問題。非正常沉降和其他不良影響可能會對周邊環(huán)境和結(jié)構(gòu)造成損害，引發(fā)潛在的侵權(quán)問題。

最后，水平定向鉆的施工質(zhì)量和安全性直接關(guān)系到后期燃氣管道的運行。施工中的問題和風(fēng)險可能導(dǎo)致管道質(zhì)量不達標(biāo)，最終威脅到運行的安全性。

通過現(xiàn)場勘查、方案設(shè)計、擴孔清孔施工要點、泥漿配比控制、合理安排施工工序等一系列措施，以降低風(fēng)險，確保施工的安全性和質(zhì)量。風(fēng)險控制不僅有助于降低施工成本，還可以提高整個燃氣管道工程的可持續(xù)性。

未來的研究方向應(yīng)該繼續(xù)改進和優(yōu)化水平定向鉆施工技術(shù)，以進一步減小風(fēng)險。這可能包括更精確的地質(zhì)勘查方法、高級的泥漿系統(tǒng)技術(shù)、智能化的施工工具以及更有效的施工管理方法。這些改進將有助于提高施工的效率和安全性，使燃氣管道工程更具競爭力和可持續(xù)性。

4 結(jié)語

水平定向鉆穿越砂層施工技術(shù)的研究和風(fēng)險管理對燃氣管道工程具有重要意義。通過研究的深入探討，強調(diào)了風(fēng)險控制的關(guān)鍵性，同時提出了一系列實際的風(fēng)險控制措施。這些措施有望幫助工程師和施工人員更好地理解和應(yīng)對潛在風(fēng)險，以確保燃氣管道工程的順利進行和后期安全運行。未來，繼續(xù)改進和優(yōu)化水平定向鉆施工技術(shù)將繼續(xù)是研究和實踐的關(guān)鍵方向，以不斷提高工程的可持續(xù)性和安全性。

參考文獻

[1] 王加虎，張軍.水平定向鉆穿越砂層敷設(shè)燃氣管道的施

工技術(shù)[J].上海煤氣，2023（5）：8-9.

[2] 陳金象.水平定向鉆在城鄉(xiāng)供水一體化供水管線敷設(shè)中

的應(yīng)用[J].水利科技，2023（2）：23-24.

[3] 柴佳麗，江文.水平定向鉆敷設(shè)燃氣PE管道精準(zhǔn)定位方

式研究[J].價值工程，2022，41（22）：103-105.

[4] 文湘禹.水平定向鉆法敷設(shè)聚乙烯管道施工荷載下受力

分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2022（4）：105-107.

[5] 高飛，羅輯，屠越.水平定向鉆鋪設(shè)鋼管內(nèi)敷設(shè)高壓電

纜技術(shù)研究[J].山西建筑，2020，46（3）：116-118.

[作者簡介]方金水（1979—），男，廣東惠來人，工程師，碩士研究生，研究方向：非開挖管道工程、非開挖水平定向鉆。