水平定向钻技术应用现状及建议

上海煤气第二管线工程有限公司 汪建国

水平定向钻施工是一种采用定向钻机和控向仪器，在预先确定的方向上通过导向钻进、扩孔、拉管等工艺过程实施管线敷设的非开挖施工方法。该方法是我国非开挖铺设地下管线施工方法中发展最快、技术最先进、设备最完善、应用最广泛的一种，在非开挖技术领域里占据着主导地位。由于其施工速度快、对周围环境影响小、可穿越地下障碍物和地面建造物等特点得到了广泛的应用。

1 水平定向钻技术应用现状

近几年，在经济发达地区如上海、广州、北京等地，水平定向钻进技术得到了大家的广泛认可，并开始迅猛发展。以上海为例，2007年采用水平定向钻施工项目数已经达到总施工项目数的20%左右，2010年预计达到30%。我国的水平定向钻机连续几年继续保持高速增长的势头。根据对31家水平定向钻机制造厂商(含国外制造商)的调查表明，2008 年我国新投入市场的各类水平定向钻机总数达1 364台，比2007年的993台增加了371台，年增长率高达37.36%。2008年底在我国施工的水平定向钻机总量已达到5 200多台。

水平定向钻施工技术在得到广泛运用的同时也暴露了一些不足。主要有以下几个方面。

1.1 市场管理的相对缺失

市场管理的建设落后于施工技术的发展，在规划、管理方面暴露出了一些问题。其主要表现有以下几点：

(1)缺乏相应的指标对“水平定向钻”施工的可行性和必要性进行科学评价；

(2)市场没有建立施工单位的准入制度；

(3)缺乏“水平定向钻”设计与施工相应的技术规范；

(4)施工资料数据不完整、不准确，建档工作不完善；

(5)管线竣工后，尚未建立起对管线进行评价和测绘的体系。

非开挖市场在近些年快速发展，水平定向钻在各个管线行业内都得到了较为广泛的应用，很多企业和个人开始涉及此行业。其中一些企业看中了该行业高额的投资回报率，但忽视了企业技术能力的储备和提高以及起码的职业道德。他们在施工时没有按照图纸甚至在没有图纸的情况下就开始施工，施工过程中不注意相关数据的收集和记录，施工结束又没有必要的竣工资料对敷设管道管位进行描述，为今后管道的维护保养和其它管线的施工带来了隐患。

目前上海市非开挖技术协会针对现状逐步展开了水平定向钻施工能力的认定工作，引导建设单位向施工能力强、信誉高、有社会责任感的施工企业倾斜。同时，目前已完成了《管线定向钻进技术规范》(DG/TJ08—2075—2010，J11722—2010)的编制工作，为上海市建立统一的定向钻进技术规范奠定了基础。

1.2 技术上存在瓶颈

技术上存在的最大瓶颈在于原有地下管线的准确定位和施工后敷设管道实际管位的测量。

地下管线原有基础资料不详或缺失；城市建设发展迅速，路面情况变化较大；现有的物探技术又存在不足，摸清原有地下管线的管位比较困难。尤其是对原有的非开挖施工形成的地下管线。非开挖管线深度通常超过4 m，尤其是穿越大型道路、河流时，深度达到近10 m甚至超过20 m。由于道路拓宽改造等原因，很多道路进行了加高，管道埋深也相应加深。常用的地下管线探测仪器很难将该类管道准确定位。另外，城市地下管线种类繁多，特征各不相同，单一的探测方法很难把施工区域内的地下管线完全探测清楚，而一旦有遗漏或是探测不准就给以后的施工留下隐患。

这些令人担忧的状况对城市地下管线的规划管理、建设施工及地下空间的合理利用产生重大影响，近年来许多重大地下管线受损事故发生的主要原因均是非开挖管道竣工资料不准及物探成果误差大。

定向钻进竣工后的管位数据原先主要依据导向仪提供的数据，由于导向仪很容易受到干扰，在特殊区域如河面很宽、周围干扰大、场地全是堆积物或障碍物无法行走等情况下，要想获得准确的导向数据是很困难的，甚至是不可能的。同时，导向仪测定的数据是相对深度，而非绝对标高，受到地形地势的影响。此外，导向仪测定的数据为导向过程中钻头的深度，经过回扩、回拖工序后管道的埋深由于回扩器下沉等原因已与导向过程中的深度不同。我们需要的是管道竣工后的最终深度，这是导向仪无法提供的。由于管线位置的不确定，上海市已发生了多起地下管线损坏的事故，造成了不良的社会影响。有些行政单位甚至开始对非开挖工艺产生了抵制情绪，严禁所属区域开展非开挖工程。

目前，个别行业如燃气、电力行业已对竣工后的管道进行陀螺仪测量。陀螺仪三维精确定位技术是一种国际上领先的三维精确定位管线新技术，将陀螺仪原理与计算机三维计算技术整合在一起，巧妙地综合利用陀螺仪导航技术、重力场、计算机矢量计算等交叉学科原理，自动生成基于X、Y、Z三维坐标的地下管线空间位置曲线图，从而实现精确定位管线埋深而不再受管道材质、管线埋深或周围环境地质条件的限制。该技术可应用于非开挖、燃气、排水、电力、化工、通讯等领域，可弥补传统管线定位方法的不足，达到快速、准确、安全定位地下管线的目的。

1.3 缺乏行业高端人才的培养机制

目前上海市非开挖技术协会已组织多期对定向钻行业泥浆工、司钻工、导向员的培训工作，暂时弥补了国家在此行业内职业资格培训的空白。但对于行业内高端人才、复合型人才、领军人物的培养缺乏相应的机制，这不利于行业的发展、成熟和壮大。行业需要既懂得工程实践能够指导工程实施，现场经验丰富又懂得归纳善于总结的复合型人才，同时在设备、泥浆、施工工艺等方面具有建树的权威。

2 建议

水平定向钻施工作为一种新型快捷、环保的施工工艺应该得到有效的长足的发展，作为行业内的一员我们都有责任维护、建设好这个行业。我觉得可以做好以下几件事情：

(1)加强行业自律，规范市场行为，这关系到行业今后发展的有序性和持续性。如果行业内还存在着那些不负责任、单纯依靠价格进行恶性竞争而不注重工程质量、自身提高的企业，行业应该坚决地将他们清除出去，不能因为他们而破坏整个行业的发展。

(2)推广水平定向钻的三维精确测量技术。管道竣工后的三维管位测量从整个行业发展的趋向来看是必须的，有了管道的确切位置我们才能保证施工的安全性也更有利于地下空间的合理应用。推广的同时还须做好技术的论证工作，对设备的精度进行必要的检定，掌握设备测量的实际误差和精度，而不是听任厂家的介绍，否则会造成现场人员由于过分信赖该设备，减少了必要的安全距离，反而带来了更大的施工隐患。在数据收集后应该在相关管理部门存档，纳入上海市整个地下管线信息系统。

(3)加强行业内各专业的相互合作，及时提供相关信息。行业内可以在协会的支持下建立类似一个平台进行备案。这个平台可以暂时不需要体现具体的竣工管位，而仅仅体现在某某路、某某河由哪家单位进行了多大口径多长距离的穿越，具体施工单位和联系人。信息可以简单，但应突出其实时性、实用性的特点。很多情况下，施工单位进场后不知道该处有过定向钻施工，或者知道有但由于物探技术的局限性或者无法找到施工单位而无法了解管道的确切管位，为施工带来了安全隐患。有了这样一个平台可以多一个了解的渠道。

(4)企业和高校之间应加强互动，建立高端人才的培养机制，做好继续教育工作。培养懂技术、懂管理、懂经营的复合型人才。