阿坝管道穿越

1、 水平定向钻穿越施工工艺：

使用水平定向钻机进行管线穿越施工，一般分为二个阶段：阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔；第二阶段是将导向孔进行扩孔，并将产品管线（一般为PE管道，光缆套管，钢管）沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中，完成管线穿越工作。

1.1 钻导向孔:
要根据穿越的地质情况，选择合适的钻头和导向板或地下泥浆马达，开动泥浆泵对准入土点进行钻进，钻头在钻机的推力作用下由钻机驱动旋转（或使用泥浆马达带动钻头旋转）切削地层，不断前进，每钻完一根钻杆要测量一次钻头的实际位置，以便及时调整钻头的钻进方向，所完成的导向孔曲线符合设计要求，如此反复，直到钻头在预定位置出土，完成整个导向孔的钻孔作业。见示意图一：钻导向孔。
非开挖定向钻技术的优势
（1）施工场地小，不干扰地面交通，社会影响小。采用开挖方式施工，管沟的平均宽度在0.8m以上，若加上一侧返土和周边设置的防护围栏，平均宽度在2.0m左右。这对于本就狭窄的城市道路而言，无疑增加了巨大的交通压力，也给附近居民的出行造成不便。而采用非开挖定向钻技术施工不用开挖长距离管沟，施工场地较小。工作坑面积一般在3～6m2，为了保障施工质量及便于后期的维护保养，工作坑间距一般在200m左右，也就是说每米管线的开挖面积不足0.03m2，土方量较少。而且由于施工速度较快，一般可随施工随回填，对周边环境、交通安全、社会秩序、居民生活的不利影响也降到了限度。
（2）施工障碍少，避免干扰其他地下设施。科技路地处繁华的，原有地下管线多而且杂，由于原始资料缺失，部分地下管线甚至无法确定具置。在开挖施工过程中，采用机械挖掘很容易损坏到已埋管线，而人工开挖的人力和时间成本又都过高。如果选择非开挖定向钻方法施工，则能有效绕开障碍物，只需确定工作坑附近的地下管线位置，将打孔深度定位在一般管线平均埋地深度以下（即地下2～3m左右），避有埋地设施即可。
（3）受地表现状影响小。在日常市政燃气管线施工过程中，限制施工的往往是各类地表现状，比如河流、池塘、公路、铁路、树林等等，甚至一些铺装良好的硬覆盖地面也会成为管道开挖施工的难题。而非开挖定向钻技术的优点在于可以直接从地下穿越河流、公路、铁路等且不破坏地表的原有地貌。采用非开挖定向钻技术铺设燃气管道，埋深可以在地下5～10m，甚至更深。既没有水上、水下作业而影响江河航道的问题，也不会破坏江河两侧堤岸及河床结构；既不会对公路路面产生破坏，也不会影响轨道交通，而且施工一般不受季节限制。因此，该方法特别适合于穿越江河、公路、铁路等设施的施工。
（4）速度快，效率高。由于非开挖铺管无须开挖管沟，省下了道路开挖和回填后维护保养这两项工期长的工序。以该工程为例，东西两段管线长度基本一致，西段非开挖施工只用了15d，而东段开挖铺管则用了28d，两者比较，非开挖铺管技术在工期方面具有非常大的优势。这是因为，采用定向钻机铺设地下燃气管线作业面比较小，操作简单，一般只需机手1名，辅助人员4～5名即可完成施工作业。每班平均进度基本都在50m以上，既可连续作业，亦可多台分段作业。因此，非开挖定向钻方法具有用人少、速度快、效率高、方法简单的优点。特别是在工期比较紧张的工程中，非开挖定向钻方法可以列为方式。
（5）工程造价较开挖施工略低。非开挖定向钻法施工价格构成中的支出是设备购置费昂贵导致的折旧费，一般按每米单价计费，但因作业坑少，破路面积小，综合造价反而会较低。以该工程为例，该市政部门收取的同类路面破路费为172元/m2，由于是当年新修道路，破道费用还要乘以3倍，开挖方式施工需破路面1499m2，共计77.3万元，再加土方施工（开沟、回填）11.82元/m3，按平均沟深1.8m计，共2698m3，共计3.2万元，两项相加总共为80.5万元；而非开挖方式施工作业坑破路面积72m2，费用3.7万元，大约只相当开挖施工方式的5%，土方施工共0.3万元，再加上管道施工费用48.8万元，总共为52.8万元。折算成单价相比较，在不计算人工费用差异的前提下，开挖铺管平均造价为430元/m，非开挖铺管的平均造价为270元/m。两者比较，非开挖定向钻法施工比传统开挖施工节省费用近40%。
定向钻技术在管道施工中一般用于长距离非开挖穿越。其优点是施工速度快、铺管精度高，具有较好的经济效益和社会效益。但由于对设备、钻具较强的依赖性和地下施工中的不可视性，使其具有更大的风险。本论文以油田某输气管线工程中的定向穿越为实例，针对在发生的管线回拖失败问题进行论述分析。
一、工程概况
本文介绍的深穿段管线，规格为Φ219*6无缝钢管，穿越水平长度1665m，小曲率半径328.5m，穿越深度为8m。根据回拖力计算公式，计算的拉力F=24.91吨。该段选用回拖拉力280吨的钻机，满足工程需要。
二、管线回拖技术措施
1、确保导向孔平滑、顺畅、满足设计曲率半径的要求，并避免出现S弯。
2、后一次扩孔前对钻机等主要设备进行一次检查和维护保养，拖管前再进行系统检查，确保回拖过程中设备不出现问题。
3、及早做好拖管的各项准备工作，尽量压缩扩孔完成后和回拖前的停工时间，减少风险，若停工时间超过12小时，需要再进行一次通孔后再回拖。
4、调整好管道的入子L角度，与出土角保持一致，避免因管线弯曲造成应力过大而使回拖困难，根据施工实际情况，可将沿轴线方向前挖20—30米，以达到降低支撑高度，管道入洞容易的目的。
5、适当增加聚合物含量，提高泥浆的悬浮和固孔能力；加入泥浆流变剂，使泥浆在较高的粘度下保持良好的流动性，提高携带能力，降低粘滞力；加入润滑剂减小摩阻；加入单项压力封闭剂，即起到良好的堵漏效果，又在孔壁形成致密的保护膜，对上部砂层起到良好的封闭作用。
6、使用发送滚轮，要求滚轮高度300mm每15米设置一个滚轮，以减少倒拖拉力，使回拖顺利进行。
7、在回拖时进行连续作业，避免因停工造成卡钻。回拖前仔细检查旋转接头、连接头、扩孔器的连接，确定连接牢固方可回拖。
8、管道回拖时，尽量使用与后一次扩孔相同的钻具结构，以利于沿原轨迹，回拖时应避免钻具与管道硬连接，旋转接头和工作管之间加“U”型环，其抗拉强度应与钻机的额定拉力相匹。
四、泥浆的流变性的问题
水向穿越的成孔依赖钻具对周围土壤的切削和挤压。泥浆的重要作用之一就是悬浮和携带泥屑。确保泥浆的流变性，才能使其悬浮和携带泥屑的作用完全发挥。在一些重大项目的穿越施工，都是在板式扩孔器扩孔后，采用桶式扩孔器清孔，以达到确保预扩孔质量的目的，这样不仅使泥浆的流变性增强，还减少了管道回拖时的阻力。而在本工程的施工中并未对预扩孔进行清孔。从而大大增加了回拖阻力，也是造成回拖失败的原因之一。
五、预扩孔直径选择上的问题
孔的稳定性随着穿越地层岩性的不同存在很大的差别。在粘土、亚粘土层，孔的稳定性比较好；而在粉砂、流砂和砾石层，孔的稳定性很差。在实际施工中，地下土层多为流砂，粉砂，这也导致了预扩孔的稳定性较差。孔径越大，塌孔的可能性也随之增加。实际施工时，为了增大环形空间减少回拖拉力，采用了扩孔直径1.5Dn，而在一般情况下管道穿越的后一级扩孔直径为1.2—1.3Dn或Dn+mm。较大的孔径虽有利于管道的回拖，但在流砂和粉砂的地层采用扩孔直径，加大了塌孔的风险；同时施工周期较长也是间接导致管道在回拖过程中出现塌孔现象的原因。

扭矩的变化。回拖应平稳，顺利，严禁蛮拖。管材要拖入已成形的孔洞中，中途尽量避免停顿，以减小回拖的阻力。拉管工艺的控制分析1.管线轨迹的设计与其它管线不同，排水管道的重力流特征决定了其必须控制较小的坡度和标高误差，这对拉管的成孔控制提出了更高要求。为了引导精度，主要采取了以下措施:一是在管线设计时，充分考虑引导实施的可行性，二是适当设置工作坑，确保入土角度和标高，三是增加测定频率，准确换算管位深度，每0.5m测定一次，四是尽量减少测定干扰，尽量选择在生产间隙，车辆较少的时间进行施工。采取以上措施后，纳管工程约10km的拉管段，标高偏差基本上控制在50mm以内，满足了排水工艺要求。2.成孔质量的控制重力流排水管成孔的主要特征是有一定坡度的直线段。
具体公式如下:F拉=πLf[D2γ泥/4-dδ1(D-δ1)]K粘πDL式中:F拉——计算的拉力，kN，L——穿越长度，f——摩擦系数。根据综合设计和实际需要f=0.1～0.3。D——生产管直径，γ泥——泥浆密度，kg/m3，δ1——生产管壁厚，K粘——粘滞系数，K粘=0.01～0.03。本项目采用国产DDW—350铺管钻机，马克3导向仪。另配功率为45kW的不停钻射流循环泥浆搅拌系统，可快速制备钻进用泥浆，操纵台全功能数字仪表显示。具有独立的液压锚桩系统。钻机的主要技术参数:发动机功率为200kW，大的推力/拉力为380kN，大的回转扭矩为，输出轴转速为0～110r/min，泥浆系统功率为45kW。

目前公司不但拥有自行研制的在新疆戈壁土质上较为适用的非开挖顶管机械系列，还有创新的顶管施工技术，该系列顶管机具和创新的顶管施工技术。对地面构筑物和地下管线影响小等特点，在新疆排水工程及阿克苏给水工程中都得到了证实，近几年公司技术人员以高超的技艺，精心的操作不断穿越高速路，立交桥，防洪渠，排水管线等敏感构筑物。（三）照明设备：井内使用电压不大于12V的低压照明。（四）通风设备：人工挖土前和挖土过程中其良好的施工质量和工作能力得到了有关部门的高度评价。施工组织设计一般包括五项基本内容:（一）工程概况工程的基本情况，工程性质和作用，主要说明工程类型，使用功能，建设目的，建成后的地位和作用；（二）施工部署及施工方案施工安排及施工前的准备工作。