城市燃气管道定向钻对接穿越技术要点思考

城市燃气管道定向钻对接穿越技术要点思考

李俊宏

佛燃能源集团股份有限公司

摘要：随着社会经济的飞速发展，人们的生活水平也在不断改善，因此，对于燃气管道的安全使用也提出了更加严格的要求。燃气管道是现代城市生活的重要组成部分定向钻对接穿越技术被广泛应用于现代城市的燃气管道建设，对于提高施工的安全性和质量至关重要，同时也有助于降低建设成本，实现更高的社会经济效益。本文将深入探讨燃气管道定向钻对接穿越技术的关键要点，并给出科学的参考建议，以期为行业提供有效的指导。

关键词：城市燃气管道；定向钻；对接穿越技术

通过定向钻对接穿越技术，可以按照预先设计的线路，利用无线或有线定向仪进行精准的定向钻进，并结合控制钻头、对接、回拉扩孔、管道回拖等多种技术，穿越障碍物，实现管线的安全敷设。尽管定向钻对接穿越施工技术已经取得了长足的进步，并且有许多成功的实践，但由于其独特的工艺要求以及较高的技术难度，若是在关键的操作步骤上没有得到恰当的把握，就可能出现轨迹偏离、冒浆、钻杆断裂等问题，使得定向钻穿越对接失败。

一、定向钻对接穿越施工技术的技术优势

1、施工工期短

相比传统的开挖技术，定向钻对接穿越施工技术的施工准备时间更短，从施工准备到设备进场、现场施工、撤离的各个环节都可以有效控制，使得工期大幅缩短，而且不会影响交通，也不会对周边地表植被和建筑物造成破坏，施工噪音也极低，不会影响居民的正常生活。

2、适用范围广

由于其独特的施工工艺，穿越施工不受季节和气候的影响，而且设备本身具有动力，因此可以在多种地层，如粘土、亚粘土、粉砂土、回填土、流沙层等，甚至是含有少量卵砾的地层， 都能够应用该技术进行施工。

3、综合造价低

与传统的开挖施工相比，采用定向钻对接穿越施工技术可以有效减少对地面和建筑物的损害，尤其在穿越河流、湖泊、重要交通干线和重要建筑时，可以节约大量的赔偿和修复成本，而且辅助施工较少，材料消耗也较低，能够降低整体的造价。

二、城市燃气管道定向钻对接穿越技术要点

1 、施工准备

（1）钻机及配套设备就位

把主钻机安装在入土点，辅助钻机安装在出土点，确保二台钻机都在穿越轴线上。二台钻机都准备就绪后，实施各个系统接入、试运行，确保设备运行正常，并保证二部钻机现场彼此间的无线电通信处于正常状态。

（2）建立人工磁场

从燃气管道的中心线开始，采用人工安装的方法，将电缆安装到地面上，并将其与交流电相连，从而形成一个可供定向钻进行控制的电磁信号源。此外，还要沿着穿越轴线每隔50m安装3个交流基准磁块，以确保对接的精确性。

（3）控向参数的设置要点

控向参数的校正与判断是定向钻穿越的重点环节。在开展定向钻穿越作业前，需要对控向探棒的精确度、穿越曲线的方向角、施工场地的重力场、人工磁场还有磁场夹角实施测量，经过反复测量值的横向对比，最后明确穿越曲线的方向角、施工工地的重力场、人工磁场还有磁场夹角，并确认控向探棒的测量偏差，将此误差当做作业时候的参照。

2、夯管施工要点

在开始夯管工程之前，必须先确定一个操作坑和一个接收坑。操作坑的底部长度应该是单根套管的长度加长3m，宽度应该是4m，深度应该是2m。而接收坑的底部和宽度都应该是4m，深度也应该是2m。同时，在夯管之前，必须仔细检查夯管锤的位置和水平角，以确保锤头的中心轴线与规划中心线完美重合。如果锤头的角度偏离超过0.5°，就必须立即进行调整。接下来，我们将在燃气管道的中心线两边各安装一条12m的导轨，并使用30号2m长的工字钢制作枕木，将其放置在导轨的底部，同时进行导轨的测量，以便为接下来的夯实施工做好充分的准备。

在夯管设备经过检查合格之后，使用吊车将第一节套管吊至导轨上，然后打开操作阀，进行夯管锤的试运行，确认无误后，按照“轻锤慢进”的方法开始夯管施工，同时，要不断检查钢套管的入土角度，以确保其能够按照设计要求的角度顺利地夯入土质层。同时，在第一根钢套管夯入土壤时，正确的夯入方向至关重要，将直接影响整个夯管施工的进度。因此，在夯入第一根钢套管500mm之后，必须仔细检查其方位和水平角度，只有在角度偏差小于等于0.5°、轴线偏差小于等于1%的情况下，才能够继续夯入；如果发现角度和轴线的偏移量大于上述的阈值，则必须先进行矫正，然后才能继续推进。在第一根夯进过程中，应该在操作坑外保留4m的空间，并将其与第二根钢套管实施焊接。另外，在实施夯管施工的过程中，每夯进8m后就需要进行一次复测，确保钢套管夯进精度一直能够保持入土角10°的标准。重复执行上述步骤，以完成其他套管夯实施工任务。

为了确保夯实过程中钢套管前端不会出现弯曲或变形，需要事先准备好铸钢切削环，并将其焊接到第一根钢套管的前端，以便更有效地切割地层。此外，还要在钻杆的前端安装搅龙，以及定期清除套管内的积土，降低由于积土造成的前进阻力，以保证施工的顺利完成。

3、导向孔施工要点

在所有设备和测量仪器都准备就绪后，打开控制仪器并连接信号电缆，同时启动两台钻机，开始进行钻井施工。在施工过程中，按照3m/h的速度钻入导向孔，在钻入1～2根钻杆之后，要对每个部位进行检查，以确保所有参数都符合施工要求。在辅助钻机的钻头抵达预先规划的位置时，应立即打开其内部的目标磁铁，以便让主钻机的钻头能够依照其所传递的电磁信号，沿着预先规划的路径持续深入。在钻进过程中，应当按照规定的要求，混合泥浆和适当的润滑剂，以便不断提供润滑，减少摩擦，防止黏钻、卡钻等问题的发生，同时也有助于维护导向孔的完好状态。

4、对接施工要点

当主钻机的钻头接近第一个交流基准磁块时，应当仔细检查它所产生的磁场，使其能够有效地穿过，并且能够满足对接的要求。若发现有任何偏差，应立即进行相应的调整，确保其能够满足对接的要求。当主钻机和辅助钻机一起运行时，通过使用交流基准磁块，可以更加精确地定位目标磁铁。一旦主钻机停止运行，探头就会发现目标磁铁，并且能够根据这些信息来估算距离。当两台钻机的探头和目标磁铁的距离被精确控制在5 m以内，就能够实现有效的协同配合，从而实现双方导向孔的精准对接。当两台钻机完成对接之后，辅助钻机将以稳定的速度抽取钻杆，而主钻机将依靠其所获得的磁场信息，沿着辅助钻机的指引孔缓慢地移动，直至两台钻机的运动轨迹完美结合，实现导向孔施工的精确控制。为了有效地实现钻头的准确定位，以及减少由于土壤质地较硬而引起的粘卡和卡钻的风险，在配制泥浆时，必须添加足够的润滑剂，以维护导向孔的完整性，减少钻进的阻力。

5、扩孔回拖施工要点

定向穿越成孔结束后，施工人员应当结合当地的土壤特征和土体结构，进行深入的挖掘和清理。首先，施工人员必须认真执行扩孔技术规范，并按照规定的固定措施进行操作。为了确保扩孔作业的顺利进行。在完成扩孔作业之后，施工人员应立即对孔道进行彻底的清洁，以确保其中没有任何障碍物，并且能够有效地支撑接下来的管道回拖施工。施工人员必须严格遵守已经制定的施工方案，并对所有部件进行科学的试压检查。如果都达到了规定的标准，即可与附近的管线连接。管道连接好了以后，就必须实施焊接处置，其操作过程为安装→对接→焊接。为了确保管道焊接质量达到最佳水平，施工管理部门应当安排专业技术人员在现场指导，并严格按照相关标准规范进行操作，以确保管道焊接质量达到最佳状态。

结语：通过以上分析可以发现，定向钻对接穿越技术在燃气管道穿越项目中具有很高的实际应用和普遍性。在燃气管道项目的施工过程中，由于受到多种复杂的环境因素的影响，施工单位和专业技术人员必须精心策划出符合实际情况的施工方案，精心挑选最佳的施工工艺，并且对每一个步骤都进行精确地把控，以确保最终的施工质量和效果达到预期的目标。

参考文献

[1]朱高明. 燃气管道定向穿越施工技术研究[J]. 大众标准化, 2021(10):3.

[2]刘宇翔,杨楠. 城镇燃气管道非开挖定向穿越施工技术[J]. 中国新技术新产品,2021,(23):104-106.

[3]王文彬. 探讨城镇燃气管道非开挖定向穿越施工技术的应用[J]. 化工管理,2020,(15):107-108.