摘要：通过对坂澜大道定向钻施工工艺的简述，对定向钻的施工特点及工序进行了分析，并针对现场情况提出了钻机的选型问题，为定向钻的施工提供有益的帮助。
关键词：定向钻穿越；高压燃气管道；施工
引言：文明施工、保护环境日益受到人们的关注，非开挖地下管线铺设技术具有不污染环境、不影响交通、对地层结构破坏小、施工安全可靠、周期短、社会效益显著等优势，目前己经被国际建筑行业公认为一个很有发展前景的分支。
1.工程概况
深圳市天然气高压输配系统8标段坂澜大道工程作为深圳的关键性工程，原计划在坂澜大道上进行高压管道施工，但是目前道路还在规划中，也不能随同道路一块施工，如果同步施工，工期至少拖延24个月，高压管道拖延不起，另外就是还涉及到经过的建筑物需要进行拆迁等问题。因此，我们采用定向钻的施工方式。
该管线工程施工采用水平定向钻穿越，穿越水平长度435m。入土点标高h=87.57m，出土点标高h=61.1m。
该穿越工程管线为直缝双面弧焊钢管φ813×19.1mm+φ114光缆管（拟拖管道直径927mm），，管道设计压力4.4Mpa.
2.施工方法的选择
2.1根据地质勘察资料，设计要求、定向钻机性能及现场情况，决定采用美国Vermeer产D300×500定向钻机。
2.2 施工工艺流程如下：
（1）勘察现场：对现场进行勘察复测入土点及出土点标高等，并且对所穿越的场地周围的建筑物、水源、道路状况及土壤等状况进行考察，确认穿越钻机等设备所需要设置的场地大小。
根据入土点的土坡角度较大，进场等困难，需要对道路进行平整施工120米；现场考察发现施工用水不足，需要用罐车拉运，确保施工用水。
（2）场地准备：
a、入土点需征用长40m×宽40m作为施工场地。
b.施工水源挖蓄水池，用罐车拉运。
c.出土点施工场地须长30m×宽30m，为防止泥浆外溢及泥浆外运，需开挖（长10m×宽10m×深2m）泥浆池。
（3）根据工程资料对所穿越路线上是否有一些电力、输油及燃气等地下线路设施进行探测，可用信号探测器进行全线探测，查明地下设施管线等情况，确保施工安全。
（4）检验水质情况：取水井化验，看水质能否满足泥浆制浆的要求且制定泥浆配比方案。
（5）编制施工方案：根据现场实际情况和工程特点，编制周密、切实可靠的穿越施工方案、进场方案、施工现场布置方案。
（6）施工前组织设备保养及施工人员的培训（施工人员岗位安全培训和HSE管理培训）
2.3试钻
先对钻机进行调试，施工工程需要配好足量的泥浆，先利用钻机试钻，检测各个系统部位是否存在问题，若有问题及时处理。
3.导向孔施工
导向孔的施工是穿越工程的重要控制性工序，本工程采用165型牙轮钻头进行钻进，对仪表的读数变化进行密切关注，必要的信息及时反馈给司钻手，司钻手应按照D300×500 的操作规程进行操作，观察泥浆返出及准确判断钻进过程中的地质情况，确保钻导向孔一次到位。
4.逐级预扩孔是保证管道顺利回拖的有力措施
导向扩孔：本工程将导向孔孔径扩大至所铺设的管径1.3～1.5倍，本次穿越土层有100多米中风化花岗岩岩层及拟拖管道的要求全部采用岩石回扩器。铺设外径Φ927㎜（主管φ813mm+φ114光缆管）的钢管，需要九次预扩孔、一次清孔工作：Φ450mm、Φ550㎜、Φ650mm、Φ750mm、Φ850mm、Φ950mm、Φ1050㎜、Φ1150mm、Φ1200mm扩孔及Φ1150mm清孔。
1）、第一次扩孔：将钻头卸下，安装Φ450㎜扩孔器连在钻杆后端，然后由钻机旋转、注浆、回拉扩孔，每扩完一根钻杆，钻机便卸下一根钻杆，同时出土侧便装上一根钻杆，如此往复直到Φ450㎜扩孔完毕。扩孔的同时，注入合适配比的泥浆。
2）、第二次扩孔：卸下Φ450㎜扩孔器，换上Φ550㎜扩孔器进回扩
3）、第三次扩孔；卸下Φ550mm扩孔器，换上Φ650mm扩孔器进行回扩，
4）、第四次扩孔：卸下Φ650㎜扩孔器，换上Φ750㎜扩孔器进回扩
5）、第五次扩孔：卸下Φ750㎜扩孔器，换上Φ850㎜扩孔器进回扩…扩孔结束
6）、卸下Φ1200mm扩孔器，换上Φ1150mm清孔器，根据扩孔数据计算配比固孔泥浆进行清孔。
扩孔工作时，司钻手应密切关注读数变化，充分掌控钻进情况，随时做好参数调整。对井眼泥浆返出情况进行判断钻进过程中的地质情况，泥浆工程师需要和司钻手保持密切联系，保证扩孔成功。
5.管道回拖铺设及管道防腐层的保护措施
（1）导向孔钻进完成，进行扩孔工作同时完成回拖管道的摆管，铺垫，加固及沿线的防护工作。
（2）由于此次穿越适宜开挖漂浮沟，在沟内加注泥浆，以防防腐层被破坏。
（3）当扩孔完成后，装上扩孔器、万向旋转接头、“U”型环，即将Φ1100㎜的扩孔器与外径Φ927㎜（主管φ813mm+φ114光缆管）的钢管用分动器连接，管线检测合格之后，利用起重机将拖管道角度与出土点角度顺直。管下垫上袋装膨润土，钻机旋转拖入轨迹孔洞。
（4）按穿越及孔次数倒运钻杆。
（5）在拖管前检验确认拖管头要焊接是否有缺陷，检测管线的防腐层无损等状况。
（6）拖管过程中，要指派防腐专业人进行现场跟踪监测，如有划伤，进行现场防腐，确保钢管防腐层不被破坏。
（7）拖管过程中回拖速度控制均匀。
6.风险控制、应急预案.png)
7.本定向钻工程的技术改良
传统的导航仪解决了钻进过程中钻头钻进方向控制的问题，但这种导航方法仍存在效率较低、信息滞后、控制被动等缺点。传统的导航方法在对钻头进行精确定位和深度测量时必须停止钻进，定位时要比较费时地在两个方向上寻找峰值响应，而且由于探头信号多个峰值的存在，可能会出现误定位的危险。钻头位置与预定轨迹的偏离只有在下一次定位之后才能发现，发现偏离之后由接收机操作者指挥钻机操作者进行钻进方向调整。随着市场竞争的加剧，用户迫切需要一种效率更高、使用更简单、定位更准确的导航仪。英国DCI公司生产的DIGITARK定向系统，该定位仪可通过坡度、钟点数、埋深及三点一线技术，能够确保钻孔轨迹达到设计要的纵向偏差不大于10米；横向偏差不大于2米，实现了真正意义的引导式钻进，使无停顿钻进成为可能。
8.结束语
水平定向钻施工具有不阻碍交通，不破坏绿地、植被，不影响居民的正常生活和工作秩序的优点，并解决了传统开挖施工对周边建筑物基础的破坏和不良影响这一难题。本工程采用定向钻施工后，最大限度的缩短了施工工期，为高压输配系统工程竣工提供了有力保障。
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论文作者:黎纳
论文发表刊物:《基层建设》2016年22期
论文发表时间:2016/12/6
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