水平定向钻非开挖技术在煤气管道施工中的应用

解开国

（昆明钢铁股份有限公司房地产公司，云南昆明 650302）

1 工程概况

昆钢科技大厦位于昆明市中心区，周围被环城南路，环城西路等城市主干道所包围，要将煤气从市政管网引入大厦必须穿过交通繁忙的城市主干道，如果围挡开挖路面施工将会造成交通堵塞，严重形响交通秩序，经多种地下管道施工方案比较，决定采用水平定向钻施工技术。本工程为五华体育馆门口下穿环城南路至对面昆钢科技大厦煤气管道施工，管径为D N 275钢管，非开挖长度49m， 煤气管道横穿道路采用水平定向钻拖管非开挖施工技术。

非开挖水平定向钻进技术，是指利用钻掘、定向测控等技术手段，在地表不挖槽和地层结构破坏极小的情况下，铺设供水、煤气、天然气、污水、电信、电缆等公用管线的施工技术。

施工中采用非开挖水平定向钻进的方法，从施工区段（区域）下方穿越铺设管线，可将管线设计在工程量最小的位置穿过，从而减少对交通、环境、周边建筑物基础的破坏和不良影响，此外，非开挖定向钻进还可以高精度地控制地下管线的铺设方向、埋深，而且可使管线绕过未曾发现的地下障碍物和原有地下管线。

2 施工前准备工作

为使工程顺利进行，施工前必须制定周密的施工方案、安全措施，并对施工现场环境和地层情况进行分析

2.1 制定工作计划，确保工期目标完成

（1）进场前全面检修、调试设备，并备足常用配件，消除设备原因对工期的影响。

（2）进场前根据管线资料结合现场情况详细调查施工范围内的地下管线和障碍物，绘制施工范围内地下管线和障碍分布图，进行实施性钻孔轨迹设计并制定地下管线保护措施。

（3）进行技术准备，确保施工前心里有底，流程明确。

（4）配置施工组劳动力。

（5）材料预先进场，保证供应。

2.2 制定保障措施，确定质量目标

本工程质量目标为一次验收合格，为此采用如下措施：

（1）开工前，进行设计交底和图纸会审，同时向施工班组进行技术交底，确保工程施工按方案进行。

（2）严格执行相关规范、标准，严禁不合格工序转序、不合格品投入使用。

（3）严格执行工序和材料检验制度。

（4）导向过程中每隔1.00m记录钻头高度，轴线偏移和斜面角，保证不产生向下的弯曲。

（5）施工过程质量员全程跟班监控，严格执行相关规范。

2.3 制定安全措施，明确安全目标

本工程安全目标为无重大伤亡事故，无损坏已有管线和市政设施事故发生。为此采取如下措施：

（1）建立项目安全体系，将安全责任逐级分解，与经济核算挂钩。

（2）进行进场安全教育和培训，同时向施工班组进行安全交底。

（3）严格执行相关安全规范、标准，正确使用安全保护用具。

（4）严格执行安全检查制度。

（5）严格执行临时用电和各种设备安全操作规程。

（6）实现调查穿越线路上各种已有管线、管径，施工中保证穿越轴线与已有管线最小距离1.00m。必要时在已有管线与穿越轴线相交处挖明槽观察。

（7）所有人员佩着交通安全背心，夜间施工需设立临时隔离标志（不影响交通）。

（8）扩孔项管段在路面以下3.5m处进行，同时在孔道中泵入高分子聚合物改性泥浆防止孔道垮塌损坏路面。

（9）安全员应跟班监控，严防设备伤人和公路车祸发生。

2.4 制定文明施工和环境保护措施

（1）施工场地采用彩钢板和钢管支架封闭管理。（2）废弃物定点堆放，按计划出场外处置。

（3）加强民工教育，做到不大声喧哗、不吵架、不打架、不做违反法律的事。

（4）各种设备加装消音装置，夜间不使用柴油设备，避免噪音扰民。

（5）开挖坑槽要用仪器定位，做到少开挖、少破路面。

（6）合理布置设备和材料，做到围护面积最小。

2.5 管理措施

（1）贯彻文明施工的要求，执行现代管理方法，科学组织施工，做好施工现场的各种管理工作。

（2）按照施工总平面布置图设置各项临时设施。堆放大宗材料、成品、半成品和机具设备，不得侵占场内道路及安全防护等设施。

（3）施工现场的用电线路，用电设施的安装和使用必须符合安装规范和安个操作规程，严禁随意拉线接电。施工现场必须设有保证施工安全要求的夜间照明：危险潮湿场所的照明以及手持照明灯具，必须采用符合安全要求的电压。

（4）施工机械按照施工总平面布置图规定的位置和线路设置，不得任意侵占场内道路。

（5）保证施工现场道路通畅，排水系统处于良好的使用状态；保持场容场貌的整洁，随时清理建筑垃圾。在车辆、行人地和地方施工，应当设置沟井坎穴覆盖物和施工标志。

（6）施工现场的各种安全设施和保护器具，必须定期进行检查和维护，及时消除隐患，保证其安全有效。

（7）做好施工现场安全保卫工作，采取必要的防盗措施，在现场周边设立围护设施。非施工人员不得擅自进入施工现场。

（8）严格依照《中华人民共和国消防条例》的规定，在施工现场建立和执行管理制度，设置符合消防要求的消防设施，并保持完好的备用状态。

（a）现场进出口处设深沉池处理砼搅拌机，砼搅拌车清理浆水，未经处理不得直接排入城市排水设施；

（b）不在施工现场融沥青或者焚烧油、油漆以及其他会产生有毒有害烟尘和恶臭气体的物质；

（c）采取有效措施控制施工中的扬尘；在炎热干燥的天气时，由专人在现场及现场附近道路上洒水，以保持湿润，防止尘土飞扬；对于现场容易飞扬的材料如水泥、粉煤灰等，采用适当的覆盖。

2.6 准备施工设备和材料

计划投放设备、材料见表1。

表1 施工设备与机具材料

3 施工作业流程及技术要求

3.1 确定入土点、出土点、煤气对接井、出钻煤气井施工位置

本次定向钻穿越工程施工入土点在昆钢大厦工地内。在板房项目部会议室中段进行开挖，在环城南路非机动车道与绿化边沿中段进行开挖。出土点在五华游泳馆侧门人行道内。

3.2 施工流程及技术要求

（1）施工场地维护：采用钢管架和彩钢板将工作坑槽和设备工地场地封闭，悬挂安全警示标志和夜间照明灯。

（2）工作坑槽开挖：采用机械和人工挖掘接入点坑、入土坑，并用机械开挖拖管槽，弃土于坑边；起点坑开挖尝试约3.5m，按1：0.2坡度开挖。

（3）设备就位：在入土坑外通过测量定位钻机准确位置，打入地锚将钻机锚固。

（4）导向钻孔：在钻头内安装无线信号发生仪，前置斜面导向板；通过地面接收仪器随时调整钻进参数，由入土坑经接入点坑向拖管槽施工出导向孔（直径120m m）；要求每米进行测量，深度误差不大于30c m。

（5）扩孔：采用挤压式扩孔器，分级扩孔至管直径1.2～1.5倍。

（6）通孔：换装通孔器进行通孔，本工序应重复2～3次，直至回拖阻力明显下降，以钻机液压表读数小于5M Pa为准。

回拖产品管线时，先将扩孔工具和管线连接好，然后，开始回拖作业，并由钻机转盘带动钻杆旋转后退，进行扩孔回拖，产品管线在回拖过程中是不旋转的，由于扩好的孔中充满泥浆，所以产品管线在扩好的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑，这样既减少了回拖阻力，又保护了管线防腐层，经过钻机多次预扩孔，所以不会损伤防腐层。

地下孔经过扩孔，达到了回拖要求之后，将钻杆、扩孔器、回拖活节和被安装的管线依次连接好，从出土点开始，一边扩孔一边将管线回拖至入土点为止。

4 小结

水平定向钻穿越施工具有以下优点：

（1）不会阻碍交通，不会破坏绿地、植被。不会影响商店、医院、学校和居民的正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通、环境、周边建筑物基础的破坏和不良影响。

（2）穿越精度高，易于调整敷设方向和埋深，管线弧形敷设距离长，完全可以满足设计要求埋深，并且可以使管线绕过地下的障碍物。

（3）城市地下管线埋设一般达3m以下，所以采用水平定向钻穿越对周围环境没有影响，不破坏地貌和环境，适应环保的各项要求。

（4）采用水平定向钻穿越施工时，没有水上、水下作业，施工不受季节限制，具有施工周期短、人员少、施工安全可靠的特点。

（5）与其他施工方法相比，进场速度快，施工可灵活调整，尤其在城市施工时可充分显示出其优越性，并且施工占地少，工程造价低，施工速度快。