关于长距离燃气管道定向钻穿越道路的经验探讨

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　　 摘要：本文主要介绍了定向钻穿越的工艺和案例，并对案例进行了具体的分析，总结了其中的问题和解决的方法
　　
　　关键字：穿越冒浆卸压孔
　　
　　东莞新奥燃气有限公司是东莞市城市燃气特许经营商，为保证整个东莞市的气源供应和管网的供气稳定性，自公司成立时就开始在整个东莞市铺设高压管网和场站，用于上游气源的接收和输配。本人在2010年度主要负责港口大道高压燃气管道工程项目，该工程总长约16公里，管道外径610mm。由于该段管线障碍较多，在项目实施中大量使用了定向钻穿越。
　　
　　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：第一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，保证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。
　　钻机被安装在入土点一侧，从入土点开始，沿着设计好的线路，钻一条从入土点到出土点的曲线，作为预扩孔和回拖管线的引导曲线。
　　1.2预扩孔和回拖产品管线：
　　一般情况下，使用小型钻机时，直经大于200毫米时，就要进行予扩孔，使用大型钻机时，当产品管线直径大于Dn350mm时，就需进行预扩孔，预扩孔的直径和次数，视具体的钻机型号和地质情况而定。
　　回拖产品管线时，先将扩孔工具和管线连接好，然后，开始回拖作业，并由钻机转盘带动钻杆旋转后退，进行扩孔回拖，产品管线在回拖过程中是不旋转的，由于扩好的孔中充满泥浆，所以产品管线在扩好的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑，这样即减少了回拖阻力，又保护了管线防腐层，经过钻机多次预扩孔，最终成孔直径一般比管子直径大200mm，所以不会损伤防腐层。
　　 在钻导向孔阶段，钻出的孔往往小于回拖管线的直径，为了使钻出的孔径达到回拖管线直径的1.3～1.5倍，需要用扩孔器从出土点开始向入土点将导向孔扩大至要求的直径。
　　地下孔经过预扩孔，达到了回拖要求之后，将钻杆、扩孔器、回拖活节和被安装管线依次连接好，从出土点开始，一边扩孔一边将管线回拖至入土点为止。
　　
　　2、东莞大道延长线定向钻穿越工程情况
　　整个港口大道高压管线沿港口大道绿化带铺设，途中需经过很多河道等管线铺设障碍，在遇到河道或其他不允许开挖施工的地段时，就只能采用定向钻穿越方法进行施工。下面主要介绍该项目中最长的一条穿越工程：东莞大道延长线穿越。
　　在该项目周期中，恰逢港口大道道窖路口的立交桥施工，且与我公司管线项目交叉，该立交桥的地面匝道部分的地基全部采用水泥搅拌桩处理，桩中心间距为1.45米，桩直径为0.55米，深度12米。架空部分下部结构采用钢筋混凝土桩，桩直径约1米，深度约15米，由于立交桥线路弯曲，导致其桩点布置不规则。经与对方沟通了解到，该立交桥的基础部分施工工期大约需要1年，若我方以开挖方式埋设管道，仅需要1个月时间。以这样的进度去施工，整个立交桥的基础施工将在我方铺设完管道后才能进行，经过与立交桥施工方沟通后，双方对交叉施工存在的问题达成了一些共识：1、若管道先行铺设，不能保证立交桥的桩基础施工和100吨碾压施工对管道没有任何影响，若发生事故，后果将很严重，双方都无力承担此后果。2、若管道先施工，可预先采取保护措施，并提前处理管线下方附近的地基，保证地基不下沉，但仍不能排除今后立交桥施工对管线的影响。3、先将立交桥所有的基础工程做完后，再进行管线施工，这种施工顺序在技术安全上均可行，但由于涉及到工期成本的问题，对方无法在短时间内完成所有的立交桥基础，也就不能保证燃气管线按时完工，所造成的损失也很大。
　　经过反复磋商，综合考虑管线和桥梁施工的安全和成本，最后决定采用定向钻穿越方式进行该段管道的施工，由于各种桩基的影响，管线的位置不能经过立交桥的施工范围。依据东莞大道延长线立交桥施工图纸，通过技术人员的现场测量定位，确定该段穿越总长约1.3公里，整段管线沿道路曲线布置，为防止对道路产生不良的影响，管线穿越深度定为12米，由于港口大道是虎门港的专用运输通道，因此在该道路上不允许发生任何导致道路瘫痪的事故，否则后果损失很大。
　　
　　3、施工难点分析及处理方案
　　通过对该段线路的地址勘察，发现该段线路地质比较复杂，属于软基路段，若施工措施不到位，很容易发生路面变形。我公司在东莞地区穿越施工中，发生过路面凸起事故，此类事故对道路交通影响很大，而且在施工中很难控制。路面凸起一般都由高压泥浆引起，且穿越距离越长，泥浆压力会越高，根据流体力学原理，泥浆会沿着阻力最小的通道流动。在遇到地质松软或有缝隙的地方，泥浆就会冲破地层到达地面。由于地下环境复杂多变，泥浆游走的路线不能确定，其冒浆的地点也很难判断。若冒浆发生在路面上，泥浆就会顶开路面。除了路面以外，一般的地面仅冒浆，不发生地形变化，由于泥浆流出的位置随意，一旦泥浆流入鱼塘或菜地等地方，可能造成不必要的损失，因此在泥浆处理问题上不能忽视。该段穿越沿线附近有3个大型鱼塘和部分农田，施工中要采取措施加以控制。
　　 根据事故发生的原理，要防止冒浆，就要想办法降低泥浆压力。结合实际情况，对该段穿越的技术措施进行了探讨，最终确定使用人工卸压的方式来防止冒浆。人工卸压是采用人工方式在穿越线路上钻孔，让泥浆沿着这些孔道流出，以达到降低地下泥浆压力的目的。
　　 经过具体的分析，决定在该段穿越线路上均匀的钻开13个孔，孔间距约为100米，孔径为0.3米，每个卸压孔上方堆砌一个20平方米左右的蓄浆池，用来收集从冒出的泥浆。全线准备泥浆运输车2辆，随时倒运泥浆，防止泥浆溢出。
　　在人员安排上，有专人对全线进行巡视，发现异常，立刻向总指挥汇报。
　　整个工程耗时76天，实际穿越施工时间有25天，其余时间基本耗在泥浆处理上。虽然卸压孔在一定程度上避免了冒浆，但个别地方的冒浆仍有发生，总体影响不大，未发生任何造成道路瘫痪的事故。总体来说，该工程是成功的，也为今后的工程施工积累了丰富的经验。
　　
　　4、总结
　　这次穿越施工时间相对比较长，大部分耗费在处理泥浆上。由于施工过程中，卸压孔经常堵塞，造成泥浆压力局部过高，发生了几起冒浆事故，但未造成路面爆裂。事后经过分析发现，卸压孔堵塞并不是偶然的，而是由于在施工中长时间的暂停，造成泥浆携带的钻渣沉积在卸压孔内，形成堵塞物，由于堵塞物坚硬，无法采用人工方式进行清除，必须使用钻机进行清孔处理，每次清孔都必须停机，且停机时间较长，为了尽可能的减少停机时间，加快清孔速度，施工单位要求钻孔队长住现场。
　　该穿越第一次造成停机的原因是设备故障，由于这此故障停机，使得卸压孔第一次堵塞，形成了恶性循环，造成了后期频繁的停机清孔。因此，设备的完善对穿越工程的顺利进行，有着重要的影响作用。
　　

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