水平定向钻进技术在聚乙烯燃气管道施工中的应用研究分析

王树群

摘要：本文结合廊坊开发区某聚乙烯(PE)燃气管道施工的实践经验，阐述了PE管道特性、水平定向钻进技术施工要点，希望能够给类似工程提供一些参考和帮助。

关键词：水平定向钻进；PE燃气管道；导向孔

中图分类号：TU996.7

水平定向钻进技术是非开挖技术的一种，作为管道无沟铺设的一种方法，目前该技术在铺设供水管道、排水管道、石油和天然气管道、电信管线、城市燃气管道、城市集中供暖管道以及电力、有线电视网等的铺设工程中有了广泛的应用。

1、工程概况

廊坊开发区燃气管道改造需要穿越友谊路与市政燃气管网接驳，工程设计埋设一条DN25O钢套管，敷设中160PE管接气源，埋深1.5米，设计长度42米。经现场勘测，该处地下管线复杂，电信、自来水管及雨污水管从地下0.5至3.5米深度成阶梯状排列，且带气市政管道改造后变成在车行道下，两边场地狭小。如采用常规钢管顶管法，顶管深度必须在4.0米以下，顶管工作坑制作时间长，成本高，且与带气市政管网接驳处须大面积开挖，影响交通，更为棘手的是钢管没有下管的位置。因此，必须采用导向钻道技术，将钢套管换成PE套管，利用PE管可弯曲的特性绕过障碍物，完成敷设。

2、聚乙烯燃气管道施工特点分析

在地下燃气管道施工中，由于受施工条件、施工设备、技术影响，绝大多数采用开挖施工。新铺设的管道大多位于繁华地段或是居民比较集中地区，开挖路面铺设管道势必对人们的出行造成障碍，严重影响交通，同时尘土飞扬污染环境，不利于环保，回填后易产生地面沉降，铺完沥青后与原路面不能无界痕结合，痕迹醒目，道路的外观和结合受到破坏，降低了使用寿命。

对于聚乙烯管道，由于其具有良好的可绕性，在不需要加热的情况下，可以

在管径20倍的弯曲半径下敷设，且具有良好的柔韧性，不会脆裂，可弯曲和耐冲击，不用防腐，具有一定的强度，所以聚乙烯管道不单在非开挖新铺设技术中占有重要的位置，并且在管线更换或管线修复中充分展示其优越性能，发挥出钢管无法替代的重要作用。

3、水平定向钻进注意事项

水平定向钻穿越施工与传统的开挖及其它非开挖施工相比，也存在一些突出的难点，主要表现在：

1)定向钻穿越前应联系相关部门, 对地下障碍物进行详细的探查, 确认位置, 深度。保证避免穿越时损坏或者受阻。

2)导向时, 一定控制好, 保证导向曲线平缓, 符合设计要求及钢管弹性曲线要求, 避免管道回拖失败。

3）扩孔要按照要求逐级扩孔, 碰到流沙软土底层,一定要使用化学泥浆护壁防止孔洞不成形, 导致管道无法成功回拖。

4）管道回拖前要采取必要的措施, 保证回拖过程中不损伤管道的防腐层。由于定向钻穿越, 除了保存详细的穿越记录外,在出入图点需要埋设标志桩, 穿越的道路两侧及河流两岸, 也要埋设标志桩。可以有效提醒该位置的第三方施工, 避免第三方施工对管道造成影响。

4、水平定向钻进技术施工过程

水平定向钻进技术在城市PE燃气管道常用的非开挖技术，其导向钻机的钻进系统有导向的作用，在到达目的点后的楔形钻头将被换成一个锥形扩孔器，以便在回拉钻杆时将钻孔扩大到所需直径，同时将需要埋设的管道牵引入已钻成并扩好的孔洞。成孔后，扩孔器后面带着要敷设的管线沿钻机方向缓缓拖拉而完成管线的敷设。

4.1钻导向孔

水平定向钻铺管以导向孔钻进开始，导向孔给最终管道铺设提供了路径。导

向孔由一个小直径的钻杆，以与水平线成8。到200的夹角从地表钻进，直到达到预定深度后，沿着预先设计的路径钻进。路径是预先基于设备的钻进能力和场地的地下障碍物而设计的用于指导钻进操作和建议的路径。

钻进路径的控制需要通过钻头信息发射装置、地面跟踪仪(地面接收设备)和钻机手的控制共同完成。钻头部位的发射设备发出信号，由地表的接收设备接收。通过接收设备可以显示钻孔的深度，钻进方向和钻头的倾向。这些数据可以用来追踪和纠正钻头是否沿着预先设计好的路径钻进。当遇到铺设深度较大，或无法探测钻头时，可使用有线追踪系统。此时数据通过钻杆内设置的线缆传送到地表，通过计算来确定钻头的位置。

4.2扩孔

扩孔是将导向孔直径扩大到适合铺设管道直径的过程。扩孔过程中产生的环

状空隙为泥浆提供了流动的空间，并为路径转向提供了了余地。扩孔基本都是通

过将扩孔器从出口坑拉回到导向孔的开始端来完成的。回拉扩孔一般需进行6次以上，每次扩孔增加100-150mm为宜，越增加扩孔次数，越能保证成孔的质量，扩孔时应按地质层的不同选择不同类型的反扩钻头。同时根据地质层情况选择泥浆配方，一般情况下，地质粘质成分多，可用清水和刮刀钻头进行扩孔，自然造浆，保持孔壁稳定。根据经验，导向孔将被扩大到需要铺设的管道直径的1.25一1.5倍。

4.3清孔

扩孔结束后，用清孔器进行清孔 清孔时注意泥浆比重，保证泥浆质量机械操作人员应注意仪表的变化，以此判断空内情况，并做好记录，技术人员根据记录的数据，分析清孔的效果如何，决定能否敷设管材。

4.4回拖管线

一旦钻孔被扩大到适当的直径，就可以通过回拖管道来完成铺设。在回拖之

前，管道需要预先连接成一个整体。为防止管道在回拖过程中发生扭曲和转动，

需要将连接好的管道通过一个旋转接头与旋转的回拖钻杆相连接。

5、工程效益

本工程采取将钻机置于嘉轩路红线内的绿化带里，钻机从这里入孔开钻，至友谊路市政燃气管为止，导向孔全长65米，实际有效工作段均为42米。在和市政管道接驳处开挖工作坑，尺寸为1.5×l×l.5米，恒盛居一侧工作坑尺寸为1.5×l.5×l.5米。用挤密钻头进行两次预扩孔，为了避免划伤PE管，安装一条PE套管，接上扩孔钻头从下管坑处开始回拖至钻头接收坑为止，然后再拖过中Φ160的PE主管。

二天时间完成施工任务。导向钻道敷设PE管比直接开挖敷设新管每米可节约1300元左右，则整个工程可节约42×1300=54600元左右，且工期缩短一半以上，对交通、环保、道路的影响很少，可见导向钻道敷设PE管技术在方向可控、施工效率、成本上比普通施工方法具有很大的优势。

6、结论

导向钻非开挖敷管技术最显著的特点是钻孔方向可控，敷管精度高，尤其是在城市管网极为复杂的地区，可精确控制要敷管线的位置，利用PE管道可弯曲特性，避开地下障碍物敷设新管。

参考文献：

[1]高立新.cJJ63—95.聚乙烯燃气管道工程技术规程.北京，中国建筑工业出版社.1995

[2]颜纯文，SteinD.非开挖地下管线施工技术及其应用北京.地震出版社.1999年

[3]赵恒海.天然气管道非开挖敷设技术的应用.煤气与热力.2000.3

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