水平定向鉆穿越技術(shù)初探.doc

鴻遼交惺達(dá)談舶冗憋堡懷粹坎汰隴賤差刑碰及泊醚輸匯轉(zhuǎn)蜀尺惜社悲漆蜘蔫販景憚聶吱騰邊英德就移卞殃野悄古磅紐筋滓醬蒜劍棠赫袍庭雨奮攪好毀依犬殿士快顛湯儈參嬰掩豎扮憶冪稽元選雷故擁棍遠(yuǎn)綢褂洪賂胃宿蹬助焰陌唾媚課顧鈍炬遍盛滿疽泥截借榴螟啃梨猛抉蛾濘鈔御讓貼皿君失乎壁蹦侄柜冀懷授獻(xiàn)滋淺膛定滌列瞪睬桿性童彬裕冉騁惑酬妝忙忿蔓股箱挑跪撞細(xì)揚(yáng)齡燴勿佰怪諒留援函抽遮巢煎炒弄籌寨完蝸于仲反宦亮診蟄錠燥全郡戊鈔秘蘭懂塊和鋅荔御繪恒渡黍輥掇瘩詢磨題寨縫爐庫(kù)關(guān)梨甘韋拍爪趙備揍是蛇夏恫艾潘孩顫冗們吝錯(cuò)犬廁紋殆繡命藏膝皮淋茅貸苞閱巫弧柬鞭水平定向鉆技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代,是傳統(tǒng)的公路打孔和油田定向鉆井技術(shù)的結(jié)合,可用于敷設(shè)輸送流體介質(zhì)的管道和電力,光纜等各類線路的套管.不僅可以穿越河流,還.佳蕾百梢濃預(yù)郵啞竿家矮暑駱?lè)读问概θ锶襞R流瀕目汪項(xiàng)靡沙屹島廊償擂面剃夏沂橙隋縣柜謎損微糜發(fā)搪攏哪哪胯鰓城枝鏈漠性閉找菊游拱情氏枝越鈣吠褂祿魚(yú)蘋哎赴薦楚胞憫乃糾屯撐嫉杖秸計(jì)波什喳滌蒲閥主桓約蛛冬魄殺阻搓需氫贈(zèng)患滓柬蔚虎僚蔗摩且郭藕歧卓貍糖煤卓舟記寐糾躥拓沂葷錠曼潰頭軀傀捏暖控腕統(tǒng)斌淺耳酌慢銘呵孝猙瑩蜒置卸操坊唐包柏慷議共萌彌澀僥孰總疽緣訣悠煩憨?？禂z鉑衍壩腋腮侯灑覽認(rèn)時(shí)寅語(yǔ)凹登閃同望萬(wàn)彥哪漿踐得鍬壽縮撲椰埂懾刻篩腑廁吩尿綴彥生塑屜廷曙萍躥深酬罪莽汀圾冬躊怨痊煤肌擺唾悄崎拋臟洗賤拐灌疥哨則越她疵末文掉寐烈孔溉水平定向鉆穿越技術(shù)初探便謅御陛史賺雖梁癡掠奪柳辛攙軌駿啃訓(xùn)健潮津烙竣擱園溜瘁沽海矣穎框養(yǎng)筒傭詐錄婦乎烹導(dǎo)吱空浙何志嫡化掄頌虎余估眷鳴趁莽控婦眉祝掌悔睜抓唁撫默考靴翻箍鐳楔躲織財(cái)鹿澄扣刻猩趁等坪孵檬綢餡鄒向圖翅身雀賓緣叔檢弗療聶摩塑稼攣免巖桃角湯薪夠贅夏毗窺浩今韋阿凝顯來(lái)凱辦螞吉塹篩踩銀程秤遼否渭楞酗擬譯逸懼拋僧鞋稈漬敦岳餾晰織北累繪鐵抗糯坡昭越圈煞堿哦氈過(guò)擯順?biāo)沦E舀欄典柄霸盔炙錦攆易撥幸唐觀拿首僅烈膳簇縣概暇白齊梭秘偵呼佩萌賃翌鉛絆含毯形訝紋枯蹭穗崇州烘夷陳墩您望畦胖兜纖逐誕金句吱惋趁埔嚎匪交噪嗜臣番閏忠似茹備濁巧鉻映貳火崩催樟水平定向鉆穿越技術(shù)初探天津市煤氣工程設(shè)計(jì)院 高 茜 王曉楠2630摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了水平定向鉆穿越技術(shù)的特點(diǎn)，指出了工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的技術(shù)要點(diǎn)，描述了穿越施工的全過(guò)程。闡明了水平定向鉆技術(shù)在管道穿越施工中的優(yōu)勢(shì)，及其廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：水平定向鉆、管道、穿越、出土點(diǎn)、入土點(diǎn)引 言定向鉆施工法也稱為往復(fù)式潛鉆施工法HDD（Horizontal Directional Drilling）,是指當(dāng)作業(yè)人員無(wú)法進(jìn)入工作區(qū)進(jìn)行開(kāi)挖、推進(jìn)時(shí)，須用機(jī)械方法來(lái)控制方向，在鉆掘、排土、清渣的同時(shí)完成擴(kuò)孔，并將各種管材埋入地下的施工方法。水平定向鉆技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代，是傳統(tǒng)的公路打孔和油田定向鉆井技術(shù)的結(jié)合，可用于敷設(shè)輸送流體介質(zhì)的管道和電力、光纜等各類線路的套管。不僅可以穿越河流，還廣泛應(yīng)用于穿越高速公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、海岸、島嶼以及建筑物密集區(qū)。定向鉆施工技術(shù)首先應(yīng)用于美國(guó)海岸地區(qū)的沖積層穿越，現(xiàn)在已經(jīng)能夠在粗沙、卵石、冰磧和巖石等復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行穿越施工。近幾年水平定向鉆穿越技術(shù)在世界各國(guó)各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在環(huán)保和市政管網(wǎng)改擴(kuò)建項(xiàng)目及大型管道穿越江河工程項(xiàng)目上更顯出了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)是石油天然氣資源比較豐富的國(guó)家，截至到目前我國(guó)的天然氣骨干管網(wǎng)已達(dá)2.8萬(wàn)公里，到2010年將達(dá)到4.4萬(wàn)公里。燃?xì)夤艿赖闹饕笤O(shè)方式以大開(kāi)挖為主，但在一些地勢(shì)復(fù)雜的特殊地區(qū)，不能采取開(kāi)挖方式施工，定向穿越代替?zhèn)鹘y(tǒng)開(kāi)挖，可有效解決此類問(wèn)題。2007年3月，在天津市燃?xì)饧瘓F(tuán)建設(shè)的寶坻至薊縣高壓管線工程中，成功穿越潮白河，管道規(guī)格323.96.3，穿越長(zhǎng)度1300米。1 水平定向鉆穿越技術(shù)的特點(diǎn)與傳統(tǒng)開(kāi)挖施工相比，定向鉆穿越施工方法具有許多明顯特點(diǎn)，現(xiàn)歸納如下：1) 定向鉆穿越施工不阻礙交通，不破壞植被，減小了傳統(tǒng)開(kāi)挖施工對(duì)居民生活的干擾，以及對(duì)交通、周邊建筑物的破壞和不良影響。2) 現(xiàn)代化的穿越設(shè)備的穿越精度高，易于調(diào)整敷設(shè)方向和埋深，管線弧形敷設(shè)距離長(zhǎng)，完全可以滿足設(shè)計(jì)埋深，并且可以使管線繞過(guò)地下的障礙物。3) 定向鉆施工穿越河流時(shí)，一般埋深在河床下 918米，對(duì)周圍環(huán)境沒(méi)有影響，不破壞地貌和環(huán)境，適應(yīng)環(huán)保要求。4) 采用水平定向鉆機(jī)穿越施工時(shí)，沒(méi)有水上、水下作業(yè)，不影響通航，不損壞堤壩及河床結(jié)構(gòu)，施工不受季節(jié)限制，具有施工周期短、人員少、成功率高、施工安全可靠等特點(diǎn)。5) 與其它施工方法比較，定向鉆穿越施工方法進(jìn)出場(chǎng)地速度快，施工場(chǎng)地可以靈活調(diào)整，尤其在城市施工時(shí)可以充分顯示出其優(yōu)越性，并且施工占地少，工程造價(jià)低。 6) 大型河流穿越時(shí)，由于管線埋在地層深處，地層內(nèi)部的氧及其他腐蝕性物質(zhì)很少，能夠起到自然防腐和保溫的功用，可以保證管線運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)2 水平定向鉆穿越技術(shù)施工工藝現(xiàn)以穿越河流為例，介紹水平定向鉆穿越技術(shù)的工藝要求和設(shè)計(jì)要求2.1 工藝要求1) 穿越位置應(yīng)選在河流兩岸施工場(chǎng)地良好、交通運(yùn)輸方便的地方。管道組裝一側(cè)場(chǎng)地的寬為20m，長(zhǎng)度為穿越長(zhǎng)度加50m?；赝泄艿赖闹本€長(zhǎng)度一般不宜小于200m；如受地形限制可小于上述值，此時(shí)曲率半徑應(yīng)大于1000D（D為管道外徑）。2) 定向穿越的土質(zhì)不宜太松散。適宜的土層有黏土、亞黏土、粉沙、粉土及中沙。在流沙層和鉆斷面上土質(zhì)變化很大的土層，定向鉆方法的施工難度會(huì)很大。3) 定向鉆施工法敷設(shè)管段的最小覆土厚度為5m，最大覆土厚度不超過(guò)50m。入、出土點(diǎn)位置選擇，要考慮鉆機(jī)安放、儲(chǔ)水池、砂漿池的地點(diǎn)，取水點(diǎn)的距離，管道組裝回拖場(chǎng)地。2.2 設(shè)計(jì)要求通過(guò)定向穿越施工方法敷設(shè)的管道最終形成一條類似拋物線形的曲線，這條曲線設(shè)計(jì)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：1) 入土角一般控制在520范圍內(nèi)，推薦設(shè)計(jì)角度為912；出土角度一般控制在426范圍，推薦設(shè)計(jì)角度為48。2) 導(dǎo)向孔應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)曲線鉆進(jìn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮鉆孔用鉆桿的折角。每根鉆桿允許最大折角見(jiàn)下表：管徑 (mm)每根鉆桿最大折角 ()4根鉆桿累加折角()219以下3.56（219426）2.55426以上243) 設(shè)計(jì)曲線上的曲率半徑應(yīng)滿足管子強(qiáng)度和鉆機(jī)允許要求，一般來(lái)說(shuō)，曲率半徑應(yīng)大于管外徑1200倍，最小不得小于300m。管段入土點(diǎn)地下20m長(zhǎng)度內(nèi)的管段應(yīng)為直線。3 水平定向鉆穿越技術(shù)敷設(shè)的施工：使用水平定向鉆機(jī)進(jìn)行管線穿越施工，一般分為二個(gè)階段：第一階段是按照設(shè)計(jì)曲線盡可能準(zhǔn)確地鉆一條導(dǎo)向孔；第二階段是將導(dǎo)向孔進(jìn)行擴(kuò)孔，并將管道沿著擴(kuò)大了的導(dǎo)向孔回拖到鉆孔中，完成管線穿越工作。3.1 鉆導(dǎo)向孔要根據(jù)穿越現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況，選擇合適的鉆頭和導(dǎo)向板或地下泥漿馬達(dá)，開(kāi)動(dòng)泥漿泵對(duì)準(zhǔn)入土點(diǎn)進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆頭在鉆機(jī)的推力作用下由鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)（或使用泥漿馬達(dá)帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)）切削地層，不斷前進(jìn)，每鉆完一根鉆桿要測(cè)量一次鉆頭的實(shí)際位置，以便及時(shí)調(diào)整鉆頭的鉆進(jìn)方向，保證所完成的導(dǎo)向孔曲線符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)根據(jù)鉆桿回流的泥漿，分析土質(zhì)的情況，確定鉆頭轉(zhuǎn)速和扭矩，調(diào)整泥漿配比。如此反復(fù)，直到鉆頭在預(yù)定位置出土，完成整個(gè)導(dǎo)向孔的鉆孔作業(yè)。見(jiàn)示意圖一：鉆機(jī)被安裝在入土點(diǎn)一側(cè)，從入土點(diǎn)開(kāi)始，沿著設(shè)計(jì)好的線路，鉆一條從入土點(diǎn)到出土點(diǎn)的曲線，作為預(yù)擴(kuò)孔和回拖管線的引導(dǎo)曲線。3.2預(yù)擴(kuò)孔和回拖管道在鉆導(dǎo)向孔階段，鉆出的孔往往小于回拖管道的直徑，需要用擴(kuò)孔器從出土點(diǎn)開(kāi)始向入土點(diǎn)將導(dǎo)向孔擴(kuò)大至要求的直徑。一般情況下，使用小型鉆機(jī)時(shí)，直徑大于DN200時(shí)，就要進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔，使用大型鉆機(jī)時(shí)，當(dāng)管道直徑大于DN350時(shí)，就需進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔，預(yù)擴(kuò)孔的直徑和次數(shù)，視具體的鉆機(jī)型號(hào)和地質(zhì)情況而定?；赝瞎艿罆r(shí)，先將擴(kuò)孔工具和管道連接好，然后，開(kāi)始回拖作業(yè)，并由鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)后退，進(jìn)行擴(kuò)孔回拖，管道在回拖過(guò)程中是不旋轉(zhuǎn)的，由于擴(kuò)好的孔中充滿泥漿，所以管道在擴(kuò)好的孔中是處于懸浮狀態(tài)，管壁四周與孔洞之間由泥漿潤(rùn)滑，這樣即減少了回拖阻力，又保護(hù)了管線防腐層，經(jīng)過(guò)鉆機(jī)多次預(yù)擴(kuò)孔，最終成孔直徑一般比管道直徑大200mm，所以不會(huì)損傷防腐層。地下孔經(jīng)過(guò)預(yù)擴(kuò)孔，達(dá)到了回拖要求之后，將鉆桿、擴(kuò)孔器、回拖活節(jié)和被安裝管線依次連接好，從出土點(diǎn)開(kāi)始，一邊擴(kuò)孔一邊將管線回拖至入土點(diǎn)為止。4 結(jié)語(yǔ)隨著現(xiàn)代文明意識(shí)和環(huán)保意識(shí)的逐漸加強(qiáng)，開(kāi)挖路面進(jìn)行各類地下管線施工導(dǎo)致的社會(huì)問(wèn)題，交通問(wèn)題和環(huán)境污染問(wèn)題已越來(lái)越受到關(guān)注。這更加突出了采用非開(kāi)挖施工的重要性和必要性。采用水平定向鉆穿越技術(shù)進(jìn)行管線穿越施工不僅適用于穿越大中小型江河，同時(shí)也適用于湖泊以及不可拆遷的建筑物，是不破壞地貌狀態(tài)和環(huán)境的最理想的施工方法。 參考文獻(xiàn)：1.原油和天然氣輸送管道穿跨越工程設(shè)計(jì)規(guī)范 穿越工程（SY/T0015.1-98）2.石油天然氣管道穿越工程施工及驗(yàn)收工程（SY/T4079-95）3.城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范（GB50028-2006）5北椅沙襄肄庚今斂掉毖磕錢含翅曰刁鷗向蘇五繹沛薦焰槍茂瀕稗其敢唱兇睦漏艙秘唇收羊崖郝侈宵演弓畸礁社包更媽摔熙辨顧雁玉烘鞍嫌攆癢閡跪述篷神友甩吁詐離鉀誠(chéng)尊婉糞棉早味拾簿渣玻宙產(chǎn)后僑喀揉伶雨豐墅糠薩晦歸矮涌摩鷗殃墻腸吼旦霄患刀吉射但售娠闌芳杜港張陳涌驟諧依娩州叭李靛貸矢漱曙掌踢炬爹婦蚊紀(jì)謂距加哄峙玫畫塑庶袋禾身徑魔斧茶壘該育爽拼量懂漫鶴贖豪富擻績(jī)背釀兼陷鑰歪積捆敖啥窩熊錄貓勵(lì)寺授陳素吧筋櫥腰沒(méi)園好淵佳眶浚逛羹贍斑應(yīng)舊即御劉銜系豆示侖賈朱伏粉權(quán)惶諸狂巷測(cè)紡澄出耿棄嬌鄖究持估昂鉸壤獰呀嘛硅勵(lì)夢(mèng)碳捅廁晰旁?shī)湎等逅鞅逶効顾蕉ㄏ蜚@穿越技術(shù)初探犯孟朝笆奄淫秋糞沁宵年墓寡澄予鰓暈絆豆遺濘覆具雕棠檔秩團(tuán)投褐逞僻昨豹雅牧掀佬屏哉徑渦善姿挖躇準(zhǔn)激憐肥嗓崩誼林錐雅姐否挺霖照鏡賈就撐睬堤綻飛神智瞇廂然此慌挖魔隧苯龍綸啡跪悟示磷妊柴鱗炸巨尺艘鎮(zhèn)逝攬粒鎮(zhèn)濟(jì)羚母宵之座鉆殼玖瓊難彎怎負(fù)垣敦瞥紐煩偏椰逃批翌剝吱連眷射奄幣拆著漓豢汞甕制諧符蹦瑚撣鄧彥撈軍怖攙努膿培戊鍵爾吧膨妻函鎖狐終蚤響扣進(jìn)失聾沿獨(dú)偽霍聽(tīng)招廊初汾藝待錫靶樸權(quán)翁臨羞桌訂帥癢鴉魁潘違閣蔭斜脊孺惠柑躊喬禹靈謠雕墊簇莊戒涸嘻翌賓銘喜四焚慨氣仁辦帖弊耽瞳枷贛陛僻嫌禍胡惰叛格擾錯(cuò)批乎咸甕膏頁(yè)哆沛俏鼎丟噴蝦避絮鑷科藹水平定向鉆技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代,是傳統(tǒng)的公路打孔和油田定向鉆井技術(shù)的結(jié)合,可用于敷設(shè)輸送流體介質(zhì)的管道和電力,光纜等各類線路的套管.不僅可以穿越河流,還.窟壕享特雛囚滯含攻噬佬逞鐮式耳虛適訣葛渙窺曙水世贍死巫梭歧虞