水平定向钻技术在高压燃气管道施工中的应用研究

水平定向钻技术在高压燃气管道施工中的应用研究
发布时间：2022-04-25T09:04:18.985Z 来源：《城镇建设》2022年1月第1期作者：陈维刚
[导读] 随着我国城市的高速发展，基础设施建设成了一个庞大的工程
陈维刚
华润燃气郑州工程建设有限公司南京分公司210000
摘要：随着我国城市的高速发展，基础设施建设成了一个庞大的工程，燃气管道的安装工程事关老百姓的日常生产生活，更是一项风险源多的工程。

近年来燃气管道泄露引发的爆炸、爆燃事件造成了严重的社会危害，促使老百姓对燃气管道项目施工的本质安全要求越来越高。

水平定向钻技术作为一种新型技术，它施工成本低廉，同时施工的效率高，施工影响范围小，该项技术在管道铺设过程中深受欢迎，本文对该项技术的应用进行简单介绍，希望能为相关人员答疑解惑。

关键词：定向钻技术高压燃气管道施工应用
引言：当前阶段，我国城市发展迅速，市民对于燃气的使用需求也日趋旺盛。

因此，燃气管道的铺设工程也随之开展，每个城市都有各自特殊的地理条件以及不同的城市规划，这些都给高压燃气管道施工带来了不同的挑战。

同时，城市高压燃气管道施工带来的交通拥堵、噪声污染等问题让市民头疼不已。

因此，安静环保的新型高压燃气施工技术越来越受到政府以及市民的青睐。

水平定向钻技术作为当前比较先进的技术，在安静、环保、成本、效率方面都有着良好的表现。

它已经广泛应用于各类燃气管道安装工程之中，并取得了较好的经济效益和社会效益。

一、水平定向钻技术介绍
水平定向钻技术一方面借鉴了石油工业中的顶管技术，同时汲取了传统管道施工经验，在高压燃气管道施工过程中，它以速度快、精度高、成本低而被各方青睐，在各种管道施工作业中都有它的身影。

经过几十年的工艺发展，水平定向钻设备性能也有了极大的提升，现阶段的水平定向钻技术已经是项十分完备的技术手段，能适应各种高难度作业，应用前景十分广阔。

（一）水平定向钻技术的原理
在传统的城市高压燃气管道施工过程中，施工过程中遇到影响工程进度推进因素的情况屡见不鲜，传统工艺采用的是开挖路面铺设管道的施工工艺，在车流量、人流量大的场所开挖路面既要兼顾到居民出行需求还要做好安全防护措施，成本投入大，施工效率低，安全隐患突出，工期往往拖的很长。

而采用水平定向钻技术就不存在这些问题。

该项技术可以很好的避开施工过程中潜在的风险和风险源，对周边交通、环境几乎不造成其他影响，能够极大的节约时间，节约人工成本，很好的满足施工需要。

主机、泥浆系统、导向系统是钻机设备三大主要的功能模块。

操作人员向主机下达指令，开展施工作业，泥浆系统开始工作，泥浆系统主要是搅拌输送泥浆，作用是用以加固孔壁。

导向系统是一个辅助系统，主要起引导作用，通过发射器和接收器实现既定路线的引导。

钻机设备的各个功能模块操作并不复杂，技术人员通过多加实践，是很容易上手的。

（二）水平定向钻技术的特点
介于水平定向钻技术的导向系统，前期需要对地下地质条件进行勘测，再根据现场的施工条件，来制定出实际的工作路线。

通过这样的工序，可以保障定向钻在施工时的施工精度，也能更好的提高施工效率，从而实现安全生产。

尤其是在进行超过5米的管道施工作业时，相比传统开挖工艺，使用水平定向钻极大减少了基坑过深的工作量，更好的降低施工成本，更好的缩短工期。

其次，采用水平定向钻技术施工，对比传统的管道施工技术而言，它的施工稳定性更高。

定向钻在具体进行水平钻孔施工时，遇到较大障碍物或者掩体可以通过引导导向管升高或降低高程实现对障碍物的规避，这是传统的管道开挖施工技术不具备的特质。

这极大的提高了施工过程中的连续性和稳定性。

而且这一行为也不会破坏土壤的地质结构，不会影响水文、生态以及交通状况。

正是由于水平定向钻技术能够有效的规避较大障碍物或者掩体，确保了工程的整体稳定性，能更好的保证工程的顺利施工，同时，不开挖的模式也能更好的保护生态环境和地表的建筑物。

对于市民担心的噪声问题、交通出行问题也有了很好的解决方案。

其次，水平定向钻技术的适应性较强。

通过导向系统，可以勘测出地下的实际情况，再结合现场状况，就可以制定出相应的工作路线。

同时，根据遇到的新的施工情况也可以对施工路线进行实时的调整，其在地下施工时适应性较强，温度、湿度、气候等条件对水平定向钻施工几乎没有影响，因此可以很好的开展水平定向钻施工。

最后，利用水平定向钻技术可以很好的缩短工期和降低成本。

采用定向钻技术是不用大规模的破坏地面结构的，它只需要通过钻孔扩孔，占用的地面道路较少，能规避地下的各种较大障碍物或者掩体，从而极大的减少工作量，进而缩短工期，降低成本。

相较于传统的管道施工，采用水平定向钻技术不需要大量的施工人员进场，因此能最大限度的减少施工成本。

（三）采用水平定向钻技术施工的部分缺陷
就水平定向钻技术这一项技术本身来说是比较完善的，但是就国家而言，目前没有针对该项技术制定出统一的官方技术标准，验收标准也不是十分完备。

所以对于施工的设计和质量把控缺乏相应的标准，个别单位存在着打擦边球的思想。

如果发生了施工过程中的质量事故，事后追责以及责任认定也有很大的困难。

其次，水平定向钻技术采用的是扩孔后拖拉的模式，当管道工程施工结束后，管材和回扩孔之间肯定会产生空隙，对于空隙的处理目前也没有较好的办法。

所以，有些管道工程对于施工质量标准比较高的话，就必须多加注意，要注意把控空隙带来的潜在风险。

水平定向钻技术在高压燃气管道设计中应注意的主要问题
（一）穿越地层的选择。

首先，采用水平定向钻技术是能够很好的适应常见的地层条件的。

根据大量的具体施工经验，比较理想的低层条件有：淤泥、硬质粘土、强风化的泥页岩、砂石含量低于百分之三十的中致密砂层、风化岩层、强胶结地层等等。

需要适当的对钻进路线和施工设备调整改进的地层主要有：软-极软粘土、淤泥和有机堆积物、弱风化地层、未风化地层等等。

有条件采用该项技术的地层有：松散密实卵砾石层、含大量的孤石的地层、漂石或者障碍物地层等等。

因此，我们也不能盲目的采用该项技术进行管道施工，前期的地质勘测是非常必要的，要根据实际情况具体分析，可以选择改变管道的穿越轨迹方案，或者是采用其它的辅助措施，比如夯套管确保导向顺利进行等手段。

总之，要具体问题具体分析，以保证穿越成功率为目的。

（二）出入土角和曲率半径的确定。

采用水平定向钻技术作业时，出入土角和曲率半径要根据管道的深度、地质条件、管材材料、设备参数来具体分析确认。

臂如：如果入土角太小会导致覆土的深度不够，如果又遇到土质松软的地层时，钻头可能会翘到地面上来。

就不
能按照设计的入土角钻进。

如果入土角幅度过大，加之管道深度要求很高的话，就不利于工程的整体施工。

采用水平定向钻技术铺设管道时，采用的是弹性曲线铺设的办法。

所以说，曲率半径越大的话，那么管道承受的弯曲应力就越小，管道回拖的时候，阻力就小。

阻力小了，回拖对管道外壁或者防腐层的损伤就小了。

水平定向钻技术在高压燃气管道施工中的应用
（一）前期设计。

在具体应用水平定向钻技术进行工程施工之前，首先需要就施工工程进行规划设计，然后再按照设计好的图纸进行严格规范的施工钻孔。

因此施工之前，我们需要对铺设地段的地质条件、地表建筑物、道路等地形进行严格的勘测，研究勘探结果，由此来确定钻孔的位置，同时根据铺设管道直径、出土点、入土点位置确定钻机的具体型号。

在做好这些前期准备工作后，确定出钻孔的位置，设计出管道施工的路线图，计算出相应的回拖力，根据施工要求和现场施工的各种注意事项，合理的分工作业。

（二）现场施工。

在具体的燃气管道施工之前，要对地下管道施工可能带来的影响进行评估，尽可能的降低对交通的影响和生态环境的破坏。

在开展施工作业前要做好物料进场的准备工作，根据施工图纸进行钻孔位置的确认，做好钻孔设备的调试，随时准备开展作业。

燃气管道的建设工作是一项要求非常高的工作，我们的前期准备工作非常重要，要严格确认好仪器设备、钻孔位置等各种参数信息，做好调试工作，确保仪器设备的正常使用。

接着就需要使用导向系统。

导向工作包括校准接收信号设备和发射信号设备等。

需要技术人员根据数据信号进行施工调整，确保管道铺设的整体质量。

在钻孔结束后就需要进行扩孔工作，需要选择扩孔器进行扩孔、泥浆护壁、探测深度等相关工作，然后再进行回拖工作，通过探测仪器要对管线进行防腐检测，对回拖管线的防腐情况、万向头、管道结合的牢固度要进行检测。

最后，在燃气管道铺设完成之后，需要对管道性能和强度、气密性进行最终的检测，要确保后期能够正常的使用，防止出现问题。

（三）技术改进办法。

增加燃气管道防护层的保护。

我们在使用水平定向钻技术进行管道施工时，往往管道铺设的深度较大，防腐层的材质必须严格保证质量。

因此针对管道外壁，我们可以进行双层覆盖，在管道厂家成品防腐层基础上，再涂刷覆盖一层光化学材料层，增加管壁的耐磨性，耐腐蚀性，提高管道的整体防腐层质量。

其次我们可以利用膨润土垫层来保护管道。

在具体作业时，基于作业环境的限制，管道回拖过程中容易损坏管道。

因此，这个时候可以通过使用膨润土来保护管道，一方面可以大大降低回拖孔洞内可能存在的尖锐物体对管道本体的破坏，同时也相应的减小了摩擦力，可以适当提升回拖的速度。

当然，在实际的具体管道施工过程中，可能会遇到其他的问题，这就需要我们多加思考，见招拆招，切实找到可行的办法去解决问题。

结束语：
高压燃气管道铺设工程是一项十分重要的民生工程，同时它作为一项地下工程，我们在施工过程中不得不面对各种复杂的地质问题和地表道路交通问题，一旦发生安全质量事故后果将会极其的严重。

水平定向钻技术作为一种新型的不开挖技术，它能够灵活的绕开各种地下障碍物，同时对于地表的破坏也较小，经济环保的同时又有极高的稳定性，因此在当前的技术水平下，水平定向钻技术大量应用于各类管道铺设工程中。

我们在应用该项技术的同时，也应该不断的优化设计，加快技术方法的不断革新，为城市的发展，城市的基础设施建设打下良好的基础。

参考文献：
[1]丁毅. 定向钻技术在燃气管道施工中的应用[J].建材与装饰,2017(41)：211.
[2]霍军. 水平定向钻技术在城市燃气管网施工中的应用及方法[J]. 中国石油和化工标准与质量,2017,37(19)：131-132+135.
[3]黎纳.水平定向钻技术在高压燃气管道施工中的应用研究[D].华南理工大学,2011.
[4]尹铮. 定向钻施工在城镇燃气管道建设中的应用研究[D].北京建筑大学,2014.。