摘要：介绍了燃气工程中采用的非开挖铺设地下管线技术来解决所无法也不允许开槽埋管施工的难题，以及其核心技术微控导向钻进的基本原理、施工工艺及优缺点。
关键词：燃气工程；非开挖技术；应用
随着我国城市建设速度的不断加快，在地线管线工程施工中，非开挖技术的应用日趋广泛，可以减少对周围建筑、交通等造成的影响。同样在燃气管道工程中当管道需要穿越道路、河流、建筑等条件复杂的情况时，应用非开挖施工技术、将会大大提高工程施工效率、减少成本投入。
一、非开挖技术在燃气管道施工中的重要意义
非开挖技术是以最小的地表开挖量来完成各种地下管线的铺设、修复和更换的工程施工技术。对于新管线非开挖铺设其主要的施工方法有导向钻进、定向钻进、微型隧道掘进、气动矛、夯管法等。它主要适应于粘土、亚粘土、粉砂土、回填土、流砂层等松软地层。根据不同的地质、环境条件，选用不同的施工工艺铺设直径40mm至2500mm的各种地下管线，距离可达十几米至数百米。燃气管道的材质多为钢管（主要是无缝钢管和焊接钢管），其次是机械接口的铸铁管（用于低压煤气）和聚乙烯塑料管（PE管）。燃气管道的直径一般在15∼1500mm之间。非开挖管线敷设的各种施工方法均相应适用燃气管道的埋设。
二、非开挖技术在燃气工程中的应用类型、特点
1、顶管施工法在燃气中的应用
在燃气管道工程非开挖技术施工中，采用顶管施工技术的前提条件是土质是粘性土、管道铺设是直线铺设，管道直径在70cm以上，管道材质是混凝土管，只有满足这一前提条件下，才能在市政管道工程非开挖技术施工中采用顶管施工技术。燃气工程中的顶管法主要是通过借助千斤顶的推动力，将工具管和跟随其后的相关管节材料从工作井中顶出去，穿出土层后直到接收井的一种不挖开地面就实现地下管道铺设施工方法。
2、施工方法
2.1导向钻进导法
向钻进非开挖施工技术主要包括导向孔钻进和扩孔拉管两部分：先利用导向钻机、随钻测量仪以及有关钻具沿欲铺设管线的设计轨迹钻进一个导向孔；然后回拉扩孔，将孔径扩大到铺管所要求的口径，并将管线同步或分步拉入孔内，实现不开挖铺设管线。钻进成孔方式有两种：干式和湿式。干式钻具由挤压钻头、探头和冲击锤组成，靠冲击挤压成孔，不排土。湿式钻具由射流钻头和探头室组成，以高压水射流切割土层，有时辅以驱式冲击动力头以破碎大块软砾石和硬土层。这也是目前使用最多的成孔方式。
工作坑包括起始工作坑和目标工作坑。起始工作坑是设备操作和下管的场所，目标工作坑是扩孔和铺管时的工作场所。工作坑的选址需经地表测量和地下勘察，尽量避开地下各种管线及地下构筑物。“918”工程应用PGB968管线探测仪对该地段地下管网进行勘察，将工作坑的位置选择在道路两侧的绿化带上，采用人工挖土的办法进行挖掘。一般下管坑坑底长为管段长度+1m，坑底宽为管径+1m。目标坑坑底可挖成正方形，边长为管径+1m。
2.2 导向孔轨迹的设计
导向钻进的关键是导向孔的设计和施工。导向孔的轨迹一般由三段组成：第一造斜段、直线段、第二造斜段，直线长度是管线穿越障碍物的实际长度，第一造斜段是钻杆进入铺管位置的过渡段，第二造斜段是钻杆出露地表的过渡段。因此，对典型的导向钻进铺管施工，其导向孔的轨迹由以下几个基本参数决定：①穿越起点B’；②穿越终点C’；③铺管深度h；④第一造斜段的曲率半径R1；⑤第二造斜段的曲率半径R2；R1和R2主要由钻杆的曲率半径和待铺设管线的允许弯曲半径决定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般R1≥1200d，R2≥1200D，d和D分别为钻杆和待铺设管线的直径（mm） 以上五个参数确定后，其他各项参数可根据公式来确定
L1= [h(2R1-h)]1/2
α1=2arc tg [h(2R1-h)]1/2
L2= [h(2R2-h)]1/2
α2=2arc tg[h(2R2-h)]1/2
2.3导向孔的钻进
导向孔钻进时采用带斜面的非对称钻头。若回转和给进同时进行，钻孔呈直线延伸，即导向钻头进行直线钻进；若只给进不回转，由于受斜面反力的作用，钻头朝斜面法线的反方向钻进，即实现造斜钻进。因此，钻机操作人员可根据地表接收器探测出的钻进参数（钻头的位置、深度、顶角等），判断钻孔位置与设计轨迹的偏差，并随时进行调整，以确保沿钻孔的设计轨迹钻进。本工程由于钢管的导航精度高，只需考虑直线段轨迹，则采用给进+回转的直线钻进方法即可。
2.4扩孔
导向孔钻进完成后，在目标工作坑内卸下导向钻头，换上扩孔钻头和旋转接头。利用施工土层为筑土这一有利条件而采用三级扩孔，并最后进行一次干拉出土，将导向孔孔径扩大至所铺设的管径以上，同时采用高分子聚合物优质泥浆辅助施工，以达到冷却钻头，润滑钻具，不使孔内多余土板结，从而减少阻力，使管道顺利铺设。
2.5 管道铺设
扩孔钻进完成后，在目标坑内下管，将旋转接头后接上拉管头和当前第一根待铺设的管道进行反扩铺管。此钢管前端制成尖锥型，以防沙土进入，再焊一U型拉耳连接拉管头。当第一根钢管拖入孔内，然后焊接另一段钢管，复拖入。直至扩孔钻头到达起始工作坑时，铺管工作也告完成。套管外壁进行与燃气管道相同等级的防腐绝缘，两节套管焊接并检验合格后，焊口作防腐绝缘层，待防腐层实干后再开始进行拉管，以免损伤防腐层。铺管好时要保证管道焊接的同轴度 ，一方面有利于管道的顺利铺设；另一方面可以减少铺设时的阻力。
2.6燃气管的安装
待钢套管铺设，清管完毕后，就要进行燃气管的穿管，安装在套管内的燃气管道需采用特殊加强防腐蚀层。为了防止燃气管道进入套管时损坏防腐绝缘层，在每两根管的焊接处的横断面每120°焊接一个管耳作为滑动支座，用来支撑燃气管。每一焊接处的圆周都用环氧煤沥青进行防腐。当第一根燃气管通过拉管头拉入套管内，留出管端在套管外与第二根管子组对焊接，外观检查合格后，立即用射线探伤（焊缝应100%射线检查）。合格后，将焊口除锈，作防腐层。待完全干透并用电火花检漏仪检验合格后，在往套管内送第二根管子。周而复始，直至完成。
这就是整个“918”环岛路横穿燃气管工程的施工流程，通过非开挖的导向钻进的施工技术（现场勘察→导向孔轨迹的设计→导向孔钻进→扩孔拉管），最终达到燃气管安装敷设的目的，解决了无法用传统开挖施工的难题。
三、非开挖技术的经济效益分析
1、对周围环境影响较小：传统的开挖施工法非居民正常生活的干扰、对交通、环境周边建筑物基础的破坏和不良影响较大，非开挖施工技术的应用正好解决此矛盾。
2、解决了大开挖法不能施工地段的情况：在穿越河流、湖泊、重要交通干线、重要建筑物地下管线，大开挖技术往往无法满足施工要求，非开挖技术可从其下穿越铺设、并可将管线设计在工程质量最小的最佳地点穿过。
3、经济效益和社会效益好：在相同的情况下，非开挖管线铺设、更换、修复的成本均低于开挖施工法，且管径越大、埋设深越大越明显。
4、加快施工进度：非开挖技术是科技发展的产物，可以加快工程进度，缩短施工周期。
结语：综合上述，非开挖技术在燃气工程中有着十分广阔的应用前景，不仅可以减少工程施工地人们生活和工作的影响，还提高了工程的施工质量和施工进度。如何在实际的施工应用中优化非开挖设计工艺，采取合理的施工方法还需要我们不断累积经验和不断的思考和判断。
参考文献：
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论文作者:陈汉森
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/10/18
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