城市燃气管道水平定向穿越施工技术

谢发胜

【摘要】随着我国城市化建设的快速发展，城市燃气管道工程建设活动也越来越多，在城市燃气管道建设的过程中，最为明显的技术突破是水平定向穿越技术的成功实践。与传统的燃气管道穿越技术相比，水平定向穿越技术具有施工环保、导向准确和安全性高以及施工周期短的优势，能够有效解决在城市繁华街道下面敷设燃气管道的难题，从而实现了城市燃气管道穿越施工中的关键技术突破。本文从对水平定向穿越技术的介绍谈起，总结和论述了该技术在燃气管道穿越工程中的应用以及具体的施工技术方法，最后就水平定向穿越设计施工中常见问题及解决方法进行了系统的分析和说明。

【关键词】燃气管道 水平定向穿越 施工技术 常见问题 解决措施

前言

随着我国经济社会的持续发展和城市化进程的不断加快，在县级以上城市，各种市政管道在地下纵横交错、层叠密布，地面上的市政建筑也越来越多。常规管道施工安装，多采用开挖技术施工，往往导致道路等设施破损，影响环境和交通，给人们的生产、生活带来诸多不便，而且施工成本越来越高，施工难度越来越大。为了克服施工困难，降低施工成本，避免和减少城市燃气管道工程施工对市政设施、自然环境等的破坏，诞生了一项新的施工技术—— — 水平定向穿越施工技术。以下着重介绍水平定向穿越技术在燃气管线穿越工程中的应用和具体施工方法。

一、水平定向穿越技术概述

1、水平定向穿越系统的构成

城市燃气管道水平定向穿越系统是由钻机、电动机、钻头方向控制设备、泥浆以及钻机辅助设备组成的，其中各组成单元的详细说明如下：

（1）钻机。钻机主要用来完成燃气管道穿越过程中的钻进以及回拖过程。为了能满足不同作业的作业需求，要求使用的钻机具有改变转盘转速和转向的功能。（2）电动机。电动机主要是用来为钻机提供动力。（3）钻头方向控制设备。钻头方向控制设备主要是用来正确引导钻机的钻头方向。（4）钻机辅助设备。钻机辅助设备主要用于钻机的钻孔和扩孔的施工。（5）泥浆。泥浆主要是为钻机的施工需要所准备的。

2、水平定向穿越技术的原理

燃气管道水平定向穿越技术是利用与地面呈一定角度的入射角而钻入地层的钻孔设备形成先导孔后再根据施工的实际需要调整先导孔直径的大小来铺设燃气管道的一种技术。与传统的燃气管道穿越技术相比，水平定向穿越技术不需要进行管沟开挖的施作，利用具有钻掘以及排土功能的相关机械设备就可以对燃气管道的敷设施工进行有效的控制。

燃气管道水平定向穿越设计的施工原理如下：首先，导向孔的生成，利用具有导航功能的相关设备将钻头和钻杆按照正确的方向引入到地层，从而形成导向孔。其次，利用地面接收到的来自地下钻头处发出的电磁信号来对钻孔的轨迹进行有效的控制，然后结合实际的施工需求，从水射流式、切削式以及挤压式三种成孔方式中选择一种合适的方式进行成孔操作；最后，燃气管道的铺设，在管道铺设施工之前，需要根据施工的实际需求在钻杆的顶端连接一个扩孔钻头，使用它来扩大导向孔的直径，然后选择使用比导向孔直径较小的铺设管线，并将其引入钻孔，完成燃气管道的铺设。

3、水平定向穿越技术的优势

与传统燃气管道的穿越技术相比，水平定向穿越技术的优势主要体现在如下几个方面：（1）施工占地面积比较小，对人们的日常生活和城市的交通影响较小；（2）是施工精度准确；（3）是施工过程中所消耗的人力和财力资源比较少，经济效益比较显著；（4）是施工过程中对周围的环境污染比较小，而且能够有效保护施工现场的绿地。

二、水平定向穿越设计施工技术

1、水平定向穿越设计施工前的准备

水平定向穿越设计施工前的准备工作主要有地下已有燃气管道的检测以及燃气管道材料的选择这两个方面。

1.1地下已有燃气管道的检测。

燃气管道施工之前需要做的一项最为重要的准备工作就是地下已有燃气管道的检测以及燃气管道线路位置的确定，并依据检测的最终结果来合理设计管道铺设施工的钻孔轨迹。

1.2燃气管道材料的选择。

燃气管道材料的选择是水平定向穿越设计施工前的一项非常重要的准备工作，由于燃气管道材料的物理性能的好坏在很大程度上决定燃气管道的最终施工质量。其中物理性能比较好的燃气管道材料多采用三层结构分别是外覆盖层、伞线涂层以及焊口采热缩套层，三层结构的采用可以有效保证管道的物理性能。

2、水平定向穿越设计施工中的施工装备

水平定向穿越设计施工中的施工装备主要包括水平定向钻机的选择、施工设计参数的确定以及地质勘查三个方面的内容。

2.1水平定向钻机的选择。

在水平定向钻机的选择中需要考虑的技术指标有钻机的最大扭矩、最大给进力、最大回拖力。另外机型的型号有大型、中型和小型机之分，机型的选择需要根据施工的实际需求来合理选择。

2.2施工设计参数的确定。

待确定的施工设计参数主要有曲率半径、钻近角、覆盖层的厚度等。

2.3地质勘查。

城市燃气管道铺设施工的地质勘查主要用來确定探孔的数量以及

探孔钻探的深度。

3、平定向穿越设计施工中的关键技术

3.1水平定向穿越轨迹的设计。

水平定向穿越轨迹的设计是水平定向穿越设计施工中的核心环节，它对水平定向穿越设计的施工具有重要的指导作用。

3.2导向孔的设计。

在设计导向孔时需要考虑管道线路、管道材料、管道长度以及管道附近的地质状况等因素对导向孔的影响。

3.3回拖管道的施工。

回拖管道施工完成的标志是成晶管道自钻机和扩孔器的一侧露出管道为止。另外回拖管道施工中还要考虑钻机的扭矩及其回拖力的变化等因素。

三、水平定向穿越设计施工中常见问题及解决方法

水平定向穿越设计施工中会出现的常见问题及其解决方法主要体现在如下两个方面：

（1）为了有效迎合施工的实际需求，当前水平定向钻机的设计日益大功率化，致使钻机的体积也日益增大给施工造成了不便。为了能有效解决这一问题，在施工时要充分考虑根据施工场地的条件以及施工的要求来选择合适的钻机尺寸。（2）在水平定向穿越施工的过程中，由于施工场地的地质条件比较复杂，以至于在铺设管道时，容易出现管道表面划破的现象。为了能很好的解决这一问题，要适当的增大导向孔的直径，从而可以很好的避免孔壁对管道表面的破坏。

结语

随着我国城镇化水平的不断提高，燃气管道施工的需求日益剧增。由于水平定向穿越技术是具有很好的经济效益和社会效益，而起可以彻底解决我国城市燃气管道建设中不得不挖开地表的问题，水平定向穿越技术在我国的市场发展前景将非常广阔。根据国家有关部门规划，未来 15 年我国的能源消费结构将会有较大改变，从我国燃气的储量、消费结构比重以及国家环保政策等方面分析，天然气产业存在巨大的发展空间。在燃气管道建设中，水平定向穿越技术作为一项先进高效、安全可靠、社会效益和经济效益显著的施工技术，将得到越来越广泛的应用。

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