定向穿越施工方案

曲沃县城区燃气管网工程定向穿越工程

施

工

方

案

编制：祁云飞

审核：侯正强

中国二冶山西煤层气（天然气）曲沃县城

城网管道工程项目部

一、工程概况

1、工程名称：山西临汾曲沃天然气管线非开挖穿越工程

2、工程地点：山西临汾曲沃县

3、工期：50天

4、工程内容：

穿越Φ110mmPE管6段；

穿越Φ160mmPE管2段；

穿越Φ200mmPE管10段；

穿越Φ250mmPE管1段；

穿越Φ219mm钢管1段。

二、编制依据

1、天然气管线穿越处现场勘察记录

2、水平定向钻进管线铺设工程技术规范

三、施工工艺

首先钻进导向孔，然后回扩，最后回拉铺管。

1、导向孔

导向孔钻进一般采用小直径全面钻头，进行全孔底破碎钻进。在钻头底唇面上或钻具上，安装有专门的控制钻进方向的机构。在钻具内或在紧接其后部位，安装有测量探测头。钻进过程中，探头连续或间隔地测量钻孔位置参数，并通过无线或有线的方式将测量数据发送到地表接收器。操作者根据这些数据及其处理这些数据得到的图表，采取适当的技术措施调整孔内控制钻进方向的机构，从而人工控制钻孔的轨迹，达到设计要求。

2、回扩

导向孔完成后，必须将钻孔扩大至适合生产管铺设的直径。一般，在钻机对面的出口坑将回扩钻头连接于钻杆上，再回拉进行回扩，在其后不断地加接钻杆。根据导向孔与适合生产管铺设孔的直径大小和地层情况，回扩可一次或多次进行。

推荐最终回扩直径按下式计算：

Dˊ=K1D

式中：

Dˊ——适合生产管铺设的钻孔直径

D ——生产管外径

K1 ——经验系数，一般K1=1.2——1.5，当地层均质完整时，

K1取小值，K1取大值。

3、回拉

回扩完成后，即可拉入待铺设的生产管。管子最好预先全部连接妥当，以利于一次拉入。当地层情况复杂，如：钻孔缩径或孔壁垮塌，可能对分段拉管造成困难。回拉时，应将回扩钻头接在钻杆上，然后通过单动连接头连接到管子的拉头上，单动接头可防止管线与回扩头一起回转，保证管线能够平滑地回拉成功。

四、施工步骤

导向钻进非开挖铺管工程施工主要过程为：勘察现场—导向孔轨迹设计—施工前准备—导向孔施工—反拉扩孔及铺管施工—竣工资料编写

1、现场勘察

现场勘察资料一方面是导向孔轨迹设计的重要依据，另一方面也是决定施工难易程度、计算工程造价的基础。现场勘察包括地表测量和地下勘察两部分。

（1）地表测量

地表测量主要是根据市政管理部门提供的审批路线，对管线工程周围地形进行测量，先按施工区域地形及路线范围初步定出钻孔中线和地表走向，测量中心线地面的标高或相对高度，根据要求的铺管深度初步确定导向孔造斜长度、入射点位置、铺管长度、下管位置。另外考虑施工用的钻机、泵站以及下管用吊车等设备放置操作所占用的场地和空间，测量河道周围地形地貌以及水流缓急情况。

（2）地下勘察

地下勘察包括地下原有管线及设备的勘查和土壤的勘查。

1) 地下原有管线及设施勘查

道路、河流两侧地下往往有污水管、自来水管、高压电缆、通信电缆、热力管线等，有时纵横交错，有些地方甚至还有基础或人防工程等。导向孔设计时避开这些设施，并保持距这些设施一定的安全距离。了解相关部门的管线档案资料、查找现场原有的井盖等

标志、测量管线深度将有助于确定管线的准确位置。对于金属管线或电缆线可用管线仪对其进一步验证。

2）土壤调查

对水平定向钻进穿越土壤的调查，包括调查钻进技术、土壤力学参数及对颗粒尺寸分布曲线的分析。

2、导向孔轨迹的设计

导向孔轨迹设计是在管线剖面图的基础上，设计出钻孔的最佳曲线。一般原则是离开现有管线越远越好，离开压力管线、电力管线、光缆越远越好；将钻机放置在有风险管线的一侧；钻孔曲线越简单越好；弧型部分曲率半径越大越好。

钻孔轨迹角度值的取得原则如下：

入土角和出土角应分别在60至150之间（取决于欲铺设的工作管直径等）。

所铺管的允许最小弯曲半径应尽可能大。

入土点或出土点与道路及河之间的距离至少应为5m。

与河底的最小距离至少应为7m，以保证不发生泥浆喷涌。

出于钻进技术考虑，第一段和最后一段钻杆轨迹应是直线状的，即没有垂直弯曲和水平弯曲，这两段钻杆轨迹的长度各自至少应为5m。

（3施工前准备

施工组织设计的内容应包括工程概况、施工技术方案、施工进度计划和施工图说明、质量目标、安全措施、人员安排等等。

（4）现场准备

与传统的铺管方法完全不同，水平定向钻进只需要很小的施工场地。场地大小取决于钻进长度、工作管直径和所钻地层情况。水平定向钻进穿越工程需要两个分离的工作场地：设备场地（钻机的工作区）和工作管场地（与设备场地相对的钻孔出土点工作区）。

1）穿越凉水河施工段

由于本段工程施工难度较大，根据实际情况，做如下两种方案：

①分两段施工，在凉水河东岸设工作坑（详见图一）。施工时设备场地位于东侧公路路边院内，按图中轨迹由东向西完成导向孔。管道铺设时首先将一段管道约280米沿导向孔由西向东拉至工作坑，然后将设备放置西侧出土点，沿着导向孔穿过已拉管道钻至东侧入土点，再将另一段管道约120米拉入至工作坑内，最后在工作坑内完成两段管道的连接。

②分三段施工，在两土堤靠近公路处各设工作坑（详见图二）。设备场地位于东侧公路路边院内，沿图中轨迹完成导向孔及扩孔，管道铺设时，先将一段管道约300米沿导向孔由西向东拉至东侧工作坑内，然后沿导向孔穿过已铺设的管道钻到出土点回拉西侧的管道40米至西侧工作坑内，再将设备移至西侧出土点，沿图中轨迹穿过已铺设好的两段管道钻到东侧入土点处，将剩余一段回拉至东侧工作坑内，最后在两个工作坑内连接三段管道完成施工。

由于管道过河部位距河底需至少7米，因此工作坑的深度应在11米左右，坑内桩基为槽钢10×15，木板支护。由于水位高，在工作坑周围需设降水井进行降水，用Φ300钢管作井筒，使用7.5kw 的潜水泵，24小时不间断降水。

2）穿越新凤河施工段

在新凤河北岸设工作坑（详见图三），工作坑、降水与穿越凉水河施工段相同。图中轨迹南侧为钻头出土点，北侧为设备场地。施工时沿轨迹进行一次性拉管穿越。

3）其他穿越施工段场地安排与铺管过程同穿越新凤河施工段类似。

5、导向孔施工

导向钻进中应使钻孔实际轨迹尽可能接近设计轨迹。实钻中不