石油天然气管道地下工程施工工艺综合分析

石油天然气管道地下工程施工工艺综合分析

朱竞枫

浙江省海宁市城市建设处朱竞枫314400

摘要：本文主要对钻爆施工技术、水平定向钻穿越技术、盾构技术三种管道地下工程施工的工艺方案进行了分析，介绍了不同施工工艺的特点和方法。而针对这些不同的施工工艺，必须依据工程的实际情况，进行不同技术的选用和配合，才能更好的促使管道工程的顺利实施。

关键词：管道地下工程施工；水平定向钻；盾构；钻爆

石油天然气管道地下工程较为复杂，与常规的管道工程施工有着一定的差异。管道工程的施工过程中，往往需要应对铁路、高速公路、湖泊、江河的阻隔，而要跨越这些障碍进行施工，凭借简单的施工工艺是无法达到标准要求的。目前，对于管道地下工程的施工，通常运用的技术方法包括钻爆施工技术、水平定向钻穿越技术、盾构技术等，通过这些特殊工艺技术的实施，可较好地处理石油天然气管道地下工程施工中发生的问题和损失。通常来说，管道工程的工期比较的紧，对于工程质量的要求也是非常的高，如果无法在预定的工期内将工程交付进行使用，所造成投资收益的损失则是不可估计的，而这对于石油天然气管道工程而言，是需要进行重点控制的。本文通过对钻爆施工技术、水平定向钻穿越技术、盾构技术三种管道地下工程施工工艺方案的介绍，对其中的应用优劣进行了分析，在具体的工程实施中，还要依据实际的地质条件和工程情况，合理的选用工艺方案或进行方案的配合，促使工程的顺利实施，才能确保工程整体状况取得良好的结果。

一、钻爆施工技术

1866年黄色炸药的产生，掀起了修筑隧道的高潮，而所采用的施工方法即为钻爆法。钻爆法的发展时期较长，包括控制爆破、喷锚支护、新奥法等相关技术，使得高效率、机械化、大断面、全断面的隧洞施工得以实现。在围岩自稳条件良好的情况下，钻爆法的开挖循环程序一般包括：测量放线、布孔、钻孔、装药联网、起爆、通风排烟、松动围岩、出碴；而在自稳条件较差的围岩中，钻爆法的开挖循环程序主要包括：测量放线、钻孔、装药联网、起爆、通风排烟、掉块处理、出碴、挂网、钢筋安装、喷混凝土、锚杆安装等。如果工程需要进行二次支护，则程序包括：清仓放线、安装钢筋、安装模板、安装埋件、混凝土浇筑、拆模养护等。

钻爆法的施工过程中，开挖循环所需的时间是由施工程序决定的。通常来说，在较理想的情况下完成放线至钻孔的施工，一天可以掘进循环的数目为3个；若钻孔的深度和开挖循环的进尺分别为3m和2.5m，每天则可以进尺7.5m。如果隧洞的长度为1km以上，最为关键的则是通风排烟，其距离对排烟所需的时间有着一定的影响，在时间较长的情况下，隧洞的掘进速度就会受到限制。从整体来看，钻爆法的实施存在着诸多的局限性和难以克服的缺点（进度慢、工序复杂、条件差、安全性差、技术难度高等），从而影响了工程的顺利实施，要促使工程的安全、高效、文明的施工，具有一定的难度。但通过长时间的实践和研究，人们正在不断的对钻爆法技术的实施进行改进和完善，以最大程度的处理施工中存在的问题和缺陷，进而为探索新的掘进方法作出努力。

二、水平定向钻穿越技术

水平定向钻穿越技术是一种管道非开挖施工方法。自20世纪80年代在我国应用后，取得了对大直径、长跨度管道水平定向钻施工的良好效果。该技术的工程量比较的大，施工非常复杂，需要借助大量的机械设备和材料进行施工，主要包括发电机、焊管机、大型钻机、挖掘机、大功率泥浆泵等。同时在施工过程中，还要包括钻导向孔、拖拉管线、管线防腐、泥浆处理等环节的处理和实施。管线穿越的施工一般为二个阶段：第一阶段依据设计曲线对导向孔进行钻进，第二阶段则对导向孔进行扩孔，同时沿扩大的导向孔将产品管线回拖到导向孔中，对管线穿越的工作进行实施。

（一）钻导向孔

依据穿越的地质条件对合适的泥浆马达与钻头进行选择，对准入土点开动泥浆泵并进行钻进，在钻机的推力作用下，钻头由钻机驱动旋转对地层进行切削，每一根钻杆钻完后必须对钻头的实际位置进行测量，较好的对钻头的钻进方向进行调整，确保导向孔曲线能够以设计的标准进行实施。反复进行这一环节，至钻头到达预定位置为止，进而促使导向孔钻孔作业的顺利完成。

（二）产品管线的回拖

根据地质情况和钻机型号，对预扩孔的次数和直径进行确定。一般来说，管子直径比成孔直径小200mm，而扩孔器的拉力则要求每毫米孔径为175N。在进行产品管线回拖的过程中，连接管线与扩孔工具，然后对回拖作业进行实施，钻杆由钻机转盘带动旋转并后退，实施扩孔回拖，回拖时的产品管线不得旋转。扩孔完成后，一般会充满泥浆，孔中的产品管线通常处于悬浮状态，通过泥浆对孔洞与管壁四周之间进行润滑，可以有效促使回拖阻力的减少，同时对管线防腐层进行了维护，不会对防腐层造成损伤。钻导向孔时，回拖管线的直径要大于钻出的孔径，标准要求孔径为回拖管线直径的1.5倍左右，为达到这一要求，从出土点开始利用扩孔器向入土点将导向孔扩大，直至孔径满足标准要求为止。经过预扩孔，地下孔达到回拖要求后，连接管线、回拖活节、扩孔器以及钻杆，从出土点开始至入土点为止，边扩孔边回拖管线。

三、盾构技术

盾构技术发展于1818年，属于开敞式手掘盾构机的原型。目前，土压平衡式以及封闭式的泥水式盾构是最为常用的盾构技术，其施工的主要特点包括以下几点。1.对城市周围环境的影响比较的小。施工过程中，只有盾构竖井处需要施工场地，而隧道沿线通常可以不拥有施工场地，也不需要进行拆迁，能够较好的在地上穿越河流和建筑物，而在地下可以穿越隧道和埋设物，施工过程中并不会对周围的环境造成大的影响。施工时可以不进行地下水降水等处理措施，不会造成振动、噪声等施工污染。2.盾构机的设计，其主要依据是隧道断面的大小、地基围岩的条件以及埋深条件进行制造的，所以作为专用设备只适用于某一区间。在其他区段进行盾构机的使用时，要对围岩粒径的大小、开挖面的稳定机理、断面的大小等基本条件进行综合考虑，如有差异存在就要对其进行改进。3.盾构技术的施工精度比较的高，与一般的土木工程相比有所不同，其管片制作的精度与机械制造的精度趋同。此外，不能够对断面进行随意的调整，这就要求管片拼装和隧道轴线的偏离需要达到较高的精度才能促使工程的有效实施。4.盾构施工过程中不能后退进行。盾构外径比管片外径大，要后退则必须对拼装的管片进行拆除，这样的操作是非常危险的。除此以外，如果盾构后退则会造成盾尾止水带的损坏、开挖面的失稳等严重问题。为此，前期的盾构施工工作非常的重要，当发生刀头磨损、遇到障碍物的情况时，就要借助辅助措施对其进行处理，可将隔板打开，从设置的出入孔中进入压力舱对发生的问题进行处理。

结束语

综上所述，石油天然气管道地下施工的技术非常的多，同时随着技术的不断发展和应用，新的施工技术也会得到有效开发和使用。而具体的工程中，还要依据工程的实际情况和条件，综合考虑施工的工期和经济效益，对适宜的施工工艺进行选择，也可以通过创新和改进，对混合式的工艺方案进行选用，可以相互辅助，更为有效的促使工程的施工。

参考文献：

[1]蒲世东.定向钻穿越施工危害评价与风险削减[J].油气田地面工程，2002(05).

[2]刘荣哲.水平定向钻穿越河流解卡技术的探讨[J].石油工程建设，2005(02).

[3]汤美安.泥水平衡顶管施工技术在甬沪宁管线中的应用[J].石油化工建设，2005(06).

[4]陈学选.钻爆法施工过江隧道防治水综合措施[J].矿业安全与环保，2004(z1).

[5]魏茂林，阎永平，郭映娟.钻爆法隧洞开挖施工初探[J].山西水利，2001(05).

[6]鬟芯载.石油天然气管道隧道穿越施工技术浅析[J].中小企业管理与科技，2011(24).