吴柳 何志龙 董伦
河北华北石油工程建设有限公司 河北任丘 062552
摘要：本文定向钻穿越山体施工过程和施工现场钻机布置。针对定向钻穿越山体施工过程中出现问题，提出了切实可行的解决方法。
关键词：定向钻；穿越；山体
1工程简介
定向钻穿越用于河流、公路等不易开挖地段的施工，也应用于施工中无法逾越的高山峻岭。山西联络线穿越山体均为石方，山体两侧都很陡峭，根本无法停留挖掘机，不具备开挖条件，山体左侧为主要县级公路，人流通行较大，山体右侧为陡峭悬崖，综合安全角度及经济适用两方面考虑，经甲方、设计、施工单位多次现场考察后确定采用定向钻穿越石方段山体施工，以降低因安全等不确定性因素产生的风险。
2施工过程
2.1出入土点选择
山崖左侧L81-L95桩（长约400m）均为石方段山崖，且山崖弯曲；L95-L97桩(长约100m)地形起伏较大，位于山崖斜坡，现场不具备预制条件。山崖右侧L106-L108桩为农地，地势较为平缓，因L108往大号桩方向为转角，且顶管穿越县级公路，预制及回拖场地受限导致施工难度较大，需要进行分段预制及回拖。因此选择L97桩为定向钻入土点，L108为定向钻出土点。
2.2 施工现场布置图
设计图纸上曲率半径按R=1500*D计算，安装钻机，入土倾角α=9°，穿越深度最深处约为6m（以入土点为基准面），出土倾角α=6°，因入土点和出土点水平夹角为25°，钻杆钻进时要以0.07°/m的纠斜度以保证出土角不大于6°。
定向钻入土点示意图
定向钻出土点示意图
2.3管线入土点施工平台做法
入土点因施工场地为山体，没有施工作业场地，需要对山体进行石方段消方，根据现场情况及工期要求，我们现场采用爆破施工方法。爆破平台长37m，宽30米，对爆破后的山体表面浮石进行二次分台阶消方，已确保施工安全。
2.4管线预制场及回拖场地布置
由于该工程L108桩场地受限，作业带西侧为定向钻管线出土点，管线东侧、南侧为断崖，北侧为沥青路，初步确定管线采用三接一及四接一连接方式，四接一管线长度为60m，共计分为9段预制管线，其中第一段采用三接一，剩余8段采用四接一，定向钻长度为516米。
根据现场征地及平整情况，因定向钻出土点东侧距离不够，预制点选择在出土点西侧附近，预制完毕后进行单体试压、防腐补口，待定向钻洗孔完成后，回拖至出土点发送作业坑，为避免挖掘机倒管过程中对地层孔洞的振动造成塌孔，挖掘机行车路线控制在定向钻孔的右侧，预制场地使用面积长60米，宽14米。由于定向钻出土点距离断崖仅有33m，需要往定向钻入土点方向回挖12m，另外15m管线没有摆放空间，我方将在发送管组对时将采用1台330挖掘机站在断崖边上，用两根12m吊带（额定载重5t）固定管线，确保回拖管时悬空处焊道处于无应力状态，另外配备1台330挖掘机牵引用于发送管线。
2.5对防腐层保护措施
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2.5.2拖管过程中用电火花检漏仪全程检查，并且准备好补伤棒和补伤带及相关工具，发现有防腐划伤的及时修补，电火花检漏电压为25KV。
2.6管线回拖技术措施
2.6.1因管线分9段进行回拖，现场共计8道连头口，按照每到焊口（包括拖管、组对、焊接、无损检测、防腐补口）最少需要4~5个小时，累计大约需要32~40小时，焊口数量过多造成回拖时间延长，增加了塌孔的风险。在人员、设备及材料等方面要确保能满足施工需要，不能影响施工进度、延误工期。提前安排好下一步的所有工序，不得事到临头才去准备，现场实施时采取连续工作，从开始回拖到9根管回拖完成累计花费32个小时。
2.6.2根据现场实际情况，导向孔完成后采用了3级扩孔，当扩孔完成之后，应抓紧时间动用单斗清理好出土侧的作业坑，在扩孔钻头上装上拉鼻子、旋转接头、U型环、穿越管进行回拖工作。检查扩孔器内各通道及泥浆喷嘴是否畅通，确认合格后方可拉管。全部连接完后应送泥浆冲洗，检查各泥浆喷嘴是否正常，为了确保回拖质量，进行2次洗孔，洗孔合格后方可进行回拖施工。回拖过程中要认真观察泥浆运行情况及旋转接头、U型环、回拖头的连接情况，确保各部连接紧固。
2.6.3在回拖过程中，如果发现回拖力迅速增大、钻机回拖困难，就采取助力的措施。具体做法是：在回拖管道尾部的左右对称地分别焊上一个拉环，在两边用单斗、推土机、吊管机等设备拉住拉环，同时助力。
2.6.4因穿越管线要分段焊接，为了防止抱管现象发生，停留焊管期间要不间断的注浆，以防孔内泥浆流失较多，影响孔壁的稳定。同时焊接组织措施要到位，精选高水平的焊工确保一次焊接成功，现场出片，现场做检测，现场做防腐，不能有人为耽误的现象发生，确保连接顺利进行。
结束语
定向钻施工作为集输及长输管线关键工序点，在施工安排上一定要做好人、材、机配合，特别是要做好项目外协管理工作，尽可能减少施工时间，确保管线回拖一次成功，在本次施工中，由于外协问题造成了15天左右阻工，在一定程度上增加了定向钻施工风险。因施工场地制约，本次施工中不得已采用9段管分段预制、回拖，在定型钻施工中实属罕见，回拖风险较大，通过科学组织消除风险，为以后类似这样的管线积累了经验。
论文作者:吴柳,何志龙,董伦
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/21
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