燃气管道穿越工程中水平定向钻的施工技术

燃气管道穿越工程中水平定向钻的施工
技术
摘要：本文将探讨燃气管道穿越工程中水平定向钻的应用要点和优化策略，
旨在为提升施工质量和效率，确保城市燃气供应的安全和可靠提供可行的解决方案。

关键词：燃气管道；穿越工程；水平定向钻
燃气管道是城市能源供应的重要组成部分，而在城市中进行新建或改造燃气
管道时，经常需要穿越各种地下和地面障碍物。

相比传统的开挖方式，水平定向
钻施工技术具有降低对地面环境和交通的干扰、减少地表破坏、提高施工效率和
降低施工风险等优势，在燃气管道穿越工程中具有重要的应用价值。

1.影响水平定向钻施工的风险因素
1.1地下环境因素
复杂的地质条件和地下障碍物增加了施工的难度和复杂性。

地下环境中的未
知地下管线和设施给钻井路径选择和导向带来不确定性。

这些因素可能导致施工
时间延长、工程进度延误，增加钻头磨损和设备故障率，进而增加施工成本和维
修费用。

此外，不可预测的地下环境还可能导致安全风险，如钻头卡住、管道损
坏等，可能导致事故发生。

1.2钻机停摆因素
设备故障是常见的停摆因素之一，例如电气故障、液压系统故障和机械部件
损坏等。

这都可能导致钻机无法正常运转，从而延误施工进度。

操作错误也会导
致钻机停摆，例如不正确的操作顺序、不合理的工艺参数设置和误操作等。

此外，不良地质条件也是影响水平定向钻施工的停摆因素之一。

当遇到复杂的地质情况，
如硬岩、充水层或松散地层时，钻机可能无法顺利进行钻进，需要采取其他措施来应对[1]。

1.3孔洞上部扰动因素
在施工中需要穿越地面障碍物时，如公共建筑物、高速公路和铁路，存在大量人流活动，给孔洞施工带来困难。

人流密集可能导致地面过载和孔洞上部结构下沉，严重影响施工的安全性和稳定性。

此外，人流活动还可能引起地面振动，传导到孔洞上部，增加施工的不确定性和风险。

1.4天气因素
恶劣的天气，如暴雨、大风或极端温度，会导致施工暂停或延迟，对施工进度产生不利影响。

在降雨较大的情况下，地面会变得湿滑，增加了设备操作的风险，钻机的稳定性和移动能力也会受到影响。

此外，雨水可能导致孔洞周围土壤的湿润和软化，给钻孔的稳定性和管道安装带来风险。

而在高温环境中，也会影响工作人员的安全和健康，还可能导致机械设备的过热和故障。

1.城市燃气管道水平定向施工穿越技术的应用要点
2.1重视定向穿越轨迹设计
在进行定向穿越时应充分了解地下管线的分布情况，包括电力、燃气、水务等。

通过获取准确的地下管线信息，可以避免与现有管线发生冲突和交叉，降低施工风险。

其次，需要进行地质勘探，评估地下的土质和岩石情况。

这有助于确定最佳穿越路径，避免不稳定的地质条件和岩层，确保穿越轨迹的稳定性和安全性。

另外，还应考虑环境因素，如保护水源地、湿地等特殊区域。

通过合理设计轨迹，避免对环境造成不可逆的影响。

在进行定向穿越轨迹设计时，还应综合考虑施工难度和成本效益。

选择合适的施工方法和设备，结合现场条件，提出可行的轨迹方案[2]。

同时，建立全面的风险评估和应急预案，对可能出现的问题做出及时的响应和处理。

最后，定向穿越轨迹设计应充分参考相关法规和标准，确保施工符合规范要求。

加强与相关部门的沟通和协调，共同制定并执行适用的技术规范和操作指南。

2.2做好施工前的准备工作
施工前的准备工作至关重要。

首先要进行地质勘察和分析，以深入了解地层
情况和潜在的地质问题，确定合适的穿越轨迹和选择适当的工具。

在地质勘察结
果的基础上，设计出最佳穿越轨迹，避开障碍物，并考虑到后续管道布置和维修
需求。

还要控制好入土角度，以避免钻头翘起和偏离预期。

此外，合理控制出土
角度能减少管道弯曲处的应力，提高施工效果。

在确定穿越轨迹和角度的同时，
要注意管道曲率半径的设定。

增加管道曲率半径可以降低弯曲应力和阻力，从而
优化施工质量。

2.3加强施工操作细节管理
要确保操作人员具备必要的技能和经验，熟悉施工设备和工具的操作方法，
了解安全操作规程和施工要求。

施工前，根据设计要求确定施工轨迹，并进行地
质勘察和分析，了解地层情况和潜在风险。

在实际施工中，操作人员应准确选择
钻机的施工方向，并根据设计轨迹控制钻机的入射深度和倾角。

导向孔施工时，
应安装造斜钻头、钻杆、探头和跟踪定向钻进设备，根据测量数据调整倾角，确
保沿着设计轨迹进行准确钻进。

在预扩孔处理阶段，操作人员要不断确认导向孔
的施工质量，确保与设计轨迹的一致性。

根据不同地层类型选择适当的反扩钻头，并逐步扩大扩孔级数。

在粘性土层中，可以使用刮刀钻头进行基础拓展，控制自
然造浆效果，增强孔壁的稳定性。

对于含沙量超标的地层，适量添加高质量泥浆，并使用膨润土作为泥浆护壁材料。

施工过程中，操作人员应记录钻进数据，监测
和调整钻杆角度和钻进曲线，提高导向孔的施工质量[3]。

2.4施工质量控制
为了确保施工质量符合要求，要通过监测和记录数据，及时发现和解决施工
质量问题，确保施工质量符合规范。

在测量方面，可利用先进的全站仪、测距仪
等精密测量仪器，实时测量和记录管道位置，以确保管道准确穿越目标区域。

同时，采用弯管仪、曲率仪等仪器，对管道弯曲部位的曲率半径进行测量，以确保
其符合规范要求。

倾角仪、测斜仪等仪器可用于测量入土和出土的角度，以保持
角度在合理范围内。

此外，通过数据监测和记录，可实时将测量数据传输至中心
控制室进行分析和评估。

一旦发现施工质量问题，必须立即采取纠正措施以防止
问题进一步扩大[4]。

同时，施工过程中应加强对施工人员的培训和监督，提高其
专业水平和施工质量意识，减少施工质量问题的发生。

定期进行质量评估和内部
审核，对施工质量进行全面检查和评价，及时发现问题并进行改进。

1.城市燃气管道水平向穿越技术优化策略
为优化城市燃气管道水平向穿越技术，可以引入先进的无损检测技术，如超
声波检测和红外热成像技术，实时监测管道状态，及时发现潜在问题。

同时，借
助机器学习和人工智能算法，对大量数据进行分析和预测，提前识别管道的疲劳、腐蚀和泄漏风险。

此外，采用智能感知器件和物联网技术，可以实现对管道运行
的实时监控和远程控制，确保及时处理紧急情况。

其次，优化管道材料和施工工艺，选用高强度、耐腐蚀的新材料，提高管道的耐久性和安全性。

在施工过程中，采用先进的焊接技术和无损检测手段，确保管道连接的牢固和质量。

另外，加强
对施工人员的培训和监督，确保施工符合标准和规范[5]。

最后，建立完善的维护
和修复机制。

制定定期巡检和维护计划，对管道进行定期检修和清洗，及时处理
发现的问题。

同时，建立应急响应机制，迅速处置管道事故和紧急情况，减少损
失和影响。

结束语：
综上所述，燃气管道穿越工程中水平定向钻的施工技术为城市燃气供应提供
了可靠的解决方案。

通过不断改进和创新，将更好地应对复杂的地质条件和障碍物，提高施工质量和效率，为城市居民提供安全、可靠的燃气供应。

参考文献：
[1]高京伟,安丽丽,李莎,陆莉. 水平定向钻先导孔轨迹设计参数探究[J].
给水排水,2022,58(S2):13-15.
[2]秦子兴. 水平定向钻施工技术在管道施工中的应用[A]. 《施工技术（中
英文）》杂志社、亚太建设科技信息研究院有限公司.2022年全国工程建设行业
施工技术交流会论文集（中册）[C].《施工技术（中英文）》杂志社、亚太建设
科技信息研究院有限公司:施工技术编辑部,2022:264-268.
[3]吴玮祥. 燃气管道水平定向钻技术施工时风险因素的影响[J]. 上海煤气,2020,(03):9-12.
[4]刘敏. 水平定向钻在燃气管道设计施工中的工艺分析[J]. 住宅与房地产,2020,(15):203+245.
[5]张玉,赵青根,陈健怡,吴泽鑫. 燃气管道水平定向穿越深度设计与应用
[A]. 中国土木工程学会燃气分会.中国燃气运营与安全研讨会（第九届）暨中国土木工程学会燃气分会2018年学术年会论文集（下）[C].中国土木工程学会燃气分会:《煤气与热力》杂志社有限公司,2018:132-140.。