管道穿越 管道穿越是怎样工作

它可以穿越公路，铁路，高山，河流等等，是不折不扣的现代“穿越”技术。这种技术可分为顶管铺管技术，顶管掘进机铺管技术，遁地穿梭矛铺管技术，导向钻进铺管技术四种。分别来了解一下。软土一般是指在静水或缓慢流水环境中沉积的软塑到流塑状态的饱和粘性土层。特点是天然含水量大，抗剪切强度低，压缩率高，富含有机质的淤泥或淤泥质土。1)含水量高，孔隙比大软土的天然含水量一般都不大于液限，孔隙比大于1.0，有的软粘土有时含水量高达200％以上，孔隙比大到6.0。淤泥和淤泥质土还富含有机质。软土属于粘性土。粘性土的性质受水的影响使很大的。随着含水量的不断增加，粘性土可由固态渐渐变为半固态，再至可塑态，后边到流动状态。
泥浆泵流量为320L/min，泥浆泵压力为10Mpa，角度为8°～20°。3.管材的选用根据设计文件，管材选用HDPE管，该管具有如下特点:①高韧性，抗拉能力强，抗刮痕能力好，②采用热熔对接一体化连接，密封可靠，连接强度高于本身强度，适于拖拉，③可挠性能好，管道走向容易按照施工轨道进行改变，④快速裂纹传递抵抗能力好。4.泥浆的配制采用聚合物加强性泥浆，由优质膨润土泥浆加少量聚合物制成。该配方中膨润土和聚合物添加量约占泥浆质量的2%。扩孔拖拉中采用同样比例的泥浆，造壁性能良好，润滑和降低扭矩的效果明显，未发生塌陷等情况。5.导向孔的施工根据测量的轴线，操作定向钻机水平钻进。路面上部采用控向仪等导航设备控制钻头的方向和深度。

严格按设计轴线形成一条直径约为100mm的圆孔通道，孔道中心线即为所需铺设管道的中心线。开钻时采用轻压慢转，进人平直段采用轻压快转以保持钻具的导向性和稳定性。根据地层变化和钻进深度，适时调整钻进参数。世纪星介绍施工过程中，密切注意钻进过程中有无扭矩，钻压突变，泥浆漏失等异常情况，发现问题立即停止施工，待查明原因并采取相应措施后再施工。导向孔完成后，对工作坑入土口，接收坑出土口的标高和方位进行复核，确保按设计轴线成孔。6.扩孔导向孔完成后。卸下起始杆和导向钻头，换回扩钻头进行回扩。回扩过程中始终保持合适的泥浆量，对泥浆各性能参数进行不定期检测，以调整泥浆性能指标。根据地层的实际特点，合理控制回扩钻进速度。
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。

水向钻是穿越管段按照设计轨迹，通过障碍物的一种非开挖管道安装施工方法。施工中，需利用控向系统，采用扩孔、回拖附以注浆等工艺措施实现穿越。
水钻穿越障碍物类型
水向越穿越主要穿越铁路、公路、河流、桥梁等，以上穿越时，在满足相关规范要求的情况下，需征得相关行政管理部门的批准方可施工。穿越通航河流时，在取得水文资料的同时，需考虑疏浚、船舶抛锚、河流改造等因素。穿越管段距离桥梁墩台冲刷坑边缘外不宜小于10m，并不应影响桥梁墩全。
特别针对穿越河流等水域（《油气输送管道穿越工程设计规范》GB50423―2007中2.0.3：天然形成或人工建造的河流、湖泊、水库、沼泽、鱼塘、水渠等区域）时，穿越管段管顶埋深应在河流冲刷线2.5M以下，且穿越管段管顶到河床底部的小距离宜大于穿越管径的10-15倍，且不小于6M。对防洪等级高的河流，应根据不同的地质类别，适当增加穿越深度及采用套管穿越。
水向钻穿越河流堤坝时，尚应根据不同的地质条件采取措施控制堤坝和地面的沉陷，防止穿越管道处发生管涌，不得危及堤坝的。水向钻入土点距大堤坡脚宜大于50m。
穿越管道材质及类型
1、管道穿越河流时，优先选用无缝钢管。穿越工程选用的国产钢管，应符合现行标准《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分：A级钢管》GB/T9711.1-1999的规定，并应根据钢种等级与设计使用温度提出韧性、防腐等级要求。
2、城镇燃气用聚乙烯管（PE管）。PE管以其优越的防腐性及便于运输、焊接、使用经济性取得广泛使用。常用PE管为DSR11（标准尺寸比，指公称直径与公称壁厚的比值）、PE100（指MRS即小环向应力要求强度为8.0MPa的聚乙烯材料）型。采用PE管时应确保燃气管道周围土壤温度不大于40℃；当直埋蒸汽热力管道保温层外壁温度不大于60℃时，水平净距可减半。