非开挖敷设技术在仪征热电项目天然气管网工程上的应用

1、非开挖敷设技术在仪征热电项目天然气管网工程上的应用江苏天力建设有限公司 仪征项目部工程概况本工程为为江苏华华电仪征征燃机热热电联产产项目配配套天然然气管网网工程，管线全全长约55.5km，设计规规模9.0亿NNm3/y，管管道压力力级别GGA1，设计压压力6.3 MMpa，天然气气交气压压力为55.0-6.33 Mppa，交交气温度度为100-200，天然然气水露露点-110，烃露露点-40，管径径D4006.44*9.5mmm，材质质X600，采用用3PEE加强级级外防腐腐层直缝缝双面埋埋弧焊钢钢管。天然气管管道从青青山分输输站出来来向西沿沿沿江高高等级公公路南侧侧敷设，途经经经六路后后穿越

2、过过沿江高高等级公公路，然然后沿沿沿江高等等级公路路的北侧侧与西气气东输管管线平行行向西敷敷设，沿沿途穿越越经四、经三路路敷设至至经二路路东侧向向北敷设设至纬二二路,沿沿纬二路路路北侧侧，仪征征华电厂厂区南侧侧向东敷敷设南大大门，沿沿厂区道道路西侧侧至纬三三路，沿沿纬三路路南侧向向东至调调压计量量站接口口位置。场区地处处江都隆隆起带中中，仪征征坳陷中中部的长长江岸边边，由于于第四纪纪以来长长江主槽槽的多次次下切和和摆动，造成沿沿江近岸岸地带地地层的侵侵蚀风化化强烈，反映在在现代地地层上的的特点是是，第三三系地层层的局部部及第四四系上更更新统地地层的全全部缺失失，及冲冲积、冲冲洪积地地层岩性性变

3、化剧剧烈，基基岩面起起伏较大大。地表表至基岩岩面为第第四系全全新统冲冲积层和和冲洪积积层。根根据钻探探揭露，场区勘勘察深度度内主要要的地层层为第四四系全新新统堆积积形成的的杂填土土、冲积积和冲洪洪积的粉粉质黏土土、卵石石和白垩垩系上统统的砂质质泥岩等等，现依依据土的的分类标标准及其其力学性性质自上上而下分分为5层层分述如如下：杂填土土：灰黄黄色，湿湿，粘性性土为主主，含有有15%左右的的粉土，局部夹夹砾石及及碎砖。场地内内分布不不均匀，部分钻钻孔表层层有揭露露。粉质粘粘土：灰灰黄色，可塑，含褐色色铁锰质质氧化物物，局部部粉粒含含量较高高，稍有有光泽，刚强度度及韧性性中等。场区内内分布广广泛，多

4、多数钻孔孔均有揭揭露。1粉土土：灰灰黄色色，很湿湿，稍密密，局部部粘粒含含量较高高，夹粉粉质粘土土薄层。场区内内分布不不连续，部分钻钻孔均有有揭露。卵石：灰白色色，密实实，卵石石块径227ccm，呈呈亚圆形形及棱形形，含量量约占555%，隙间充充填物为为粘性土土及砾砂砂。场区区内分布布不连续续，部分分钻孔均均有揭露露。砂质泥泥岩：红红褐色，泥质结结构，块块状构造造，局部部风化裂裂隙不规规则发育育，强风风化弱弱风化。场区内内分布广广泛，未未揭穿。非开挖敷敷设根据设计计文件的的管线走走向，沿沿途需穿穿过丘陵陵、公路路、河道道、河堤堤以及村村庄道路路。需要说明的的是仪征征市的地地貌类型型为平原原区、

5、岗岗地区和和丘陵区区，本工工程虽然然只有55.5kkm，但但是三个个区域都都有。对对于在岗岗地区和和丘陵区区敷设管管道，因因地形地地貌较差差、地质质条件复复杂，难难度相当当大。因此，按按照常规规的开挖挖敷设带带来的问问题有：1）开开挖土方方量大，施工周周期长；2）沿沿江高等等级公路路原则上上不允许许开挖、断航施施工；33）河道道、河堤堤需筑拦拦水坝、分流渠渠道等，河塘开开挖工程程量浩大大，且水水利的报报批程序序繁冗，影响工工期；44）村间间道路开开挖将严严重扰民民。要解决这这些问题题，不外外两种办办法：一一、绕道道开挖施施工，其其工程造造价和工工期都将将增加一一倍以上上。二、非开挖挖施工，即定

6、向向穿越施施工，可可以让管管道按照照规划和和设计的的线路直直接通过过。所谓定向向穿越施施工，是是指作业业人员无无法进入入工作区区进行开开挖、推推进时，采用机械方方法来控控制方向向，在钻钻掘、排排土、清清渣的同同时完成成扩孔，并将管管道直接穿穿越至地地下的施施工方法法。（管管道的安安装施工工严格按按照相应应规范执执行。）我项目部部提出的的非开挖挖敷设（定向穿穿越）施施工方案案经业主主、设计计、监理理反复论论证并批批准，全全线5处处采用定定向钻穿穿越施工工，分别别为：11）纬二二路及丘丘陵段KK0+6619K0+9699，3550米；2）跃跃进村河河堤及道道路K33+2550KK3+7700，45

7、0米；33）新开开挖河道道K4+1000K44+3550，2250米米；4）钻进村村4条道道路K44+8550KK5+1150，4550米；5）龙龙仪路、砖瓦厂厂K5+2300K55+7000，2250米米。共计117500米，占占全线的的30%。3 定向向穿越的的技术特特点和先先进性3.1定定向穿越越的技术术特点3.1.1定向向钻穿越越施工包包括导向向孔、预预扩孔及及回拖管管道。3.1.2导向孔孔是在水水平方向向按预定定角度沿沿预定截截面钻进进的孔，包括一一段直斜斜线和一一段大半半径弧线线。3.1.3导向孔孔完成后后，要将将该钻孔孔进行扩扩大到合合适的直直径以方方便安装装成品管管道，此此过程

8、称称为预扩扩孔，依依最终成成孔尺寸寸决定扩扩孔次数数。3.1.4预扩孔孔完成以以后，成成品管道道即可拖拖入钻孔孔。3.2定定向穿越越的先进进性3.2.1地面面开挖面面积大大大降低。以本工工程4550m管管道敷设设为例：开挖占占地需115m4500m=667500（115m为为设计文文件规定定的作业业带宽度度）；定定向穿越越占地为为：入土土点 9900、出土土点 4400，共113000，仅为为开挖施施工的五五分之一一。本工工程全线线定向穿穿越合计计17550m，则可减减少占地地面积为为：15mm17550m（9000+4400）4 = 21105003.2.2定向向钻穿越越施工不不会阻碍碍交通

9、，不会破破坏绿地地、植被，不会影影响商店店、医院、学校和和居民的的正常生生活和工工作秩序序，解决决了传统统开挖施施工对居居民生活活的干扰扰，对交交通、环境及周边建建筑物基基础的破破坏和不不良影响响。3.2.3现代代化的穿穿越设备备的穿越越精度高高，易于于调整敷敷设方向向和埋深深，管线线弧形敷敷设距离离长，完完全可以以满足设设计要求求埋深，并且可可以使管管线绕过过地下的的障碍物物。3.2.4城市市管网埋埋深一般般达到33m以下下，穿越越河流时时，一般般埋深在在河床下下 918m，所以以采用水水平定向向钻机穿穿越，对对周围环环境没有有影响，不破坏坏地貌和和环境，适应环环保的各各项要求求。3.2.5

10、采用用定向钻钻机穿越越施工时时，没有有水上、水下作作业，不不影响江江河通航航，不损损坏江河河两侧堤堤坝及河河床结构构，施工工不受季季节限制制，具有有施工周周期短人人员少、成功率率高施工工安全可可靠等特特点。3.2.6与其其它施工工方法比比较，进进出场地地速度快快，施工工场地可可以灵活活调整，尤其在在城市施施工时可可以充分分显示出出其优越越性，并并且施工工占地少少工程造造价低， 施工工速度快快；3.2.7大型型河流穿穿越时，由于管管线埋在在地层以以下 99188mm，地层内内部的氧氧及其他他腐蚀性性物质很很少，所所以起到到自然防防腐和保保温的功功用，可可以保证证管线运运行时间间更长。施工工艺艺和

11、方案案水水平定向向钻机进进行管线线穿越施施工，一一般分为为二个阶阶段：第第一阶段段是按照照设计曲曲线尽可可能准确确的钻一一个导向向孔；第第二阶段段是将导导向孔进进行扩孔孔，并将将管线沿沿着扩大大了的导导向孔回回拖到导导向孔中中，完成成管线穿穿越工作作。简言言之：导导向扩孔回拖。见图11。图1 水水平定向向钻穿越越施工工工艺流程程图4.1钻钻导向孔孔：要根据穿穿越的地地质情况况，选择择合适的的钻头和和导向板板或地下下泥浆马马达，开开动泥浆浆泵对准准入土点点进行钻钻进，钻钻头在钻钻机的推推力作用用下由钻钻机驱动动旋转（或使用用泥浆马马达带动动钻头旋旋转）切切削地层层，不断断前进，每钻完完一根钻钻杆

12、要测测量一次次钻头的的实际位位置，以以便及时时调整钻钻头的钻钻进方向向，保证证所完成成的导向向孔曲线线符合设设计要求求，如此此反复，直到钻钻头在预预定位置置出土，完成整整个导向向孔的钻钻孔作业业。见图图2；图2 钻钻导向孔孔钻机机被安装装在入土土点一侧侧，从入入土点开开始，沿沿着设计计好的线线路，钻钻一条从从入土点点到出土土点的曲曲线，作作为预扩扩孔和回回拖管线线的引导导曲线。4.2 预扩孔孔和回拖拖管线：一般般情况下下，使用用小型钻钻机时，直径大于2200mmm时，就就要进行行予扩孔孔，使用用大型钻钻机时，当产品品管线直直径大于于Dn3350mmm时，就需进进行预扩扩孔，预预扩孔的的直径和和

13、次数，视具体体的钻机机型号和和地质情情况而定定。回拖拖管线时时，先将将扩孔工工具和管管线连接接好，然然后，开开始回拖拖作业，并由钻钻机转盘盘带动钻钻杆旋转转后退，进行扩扩孔回拖拖，管线线在回拖拖过程中中是不旋旋转的，由于扩扩好的孔孔中充满满泥浆，所以管管线在扩扩好的孔孔中是处处于悬浮浮状态，管壁四四周与孔孔洞之间间由泥浆浆润滑，这样即即减少了了回拖阻阻力，又又保护了了管线防防腐层，经过钻钻机多次次预扩孔孔，最终终成孔直直径一般般比管子子直径大大2000mm，所以不不会损伤伤防腐层层。见图图3和图4；图3 预预扩孔在在钻导向向孔阶段段，钻出出的孔往往往小于于回拖管管线的直直径，为为了使钻钻出的孔

14、孔径达到到回拖管管线直径径的1.311.5倍倍，需要要用扩孔孔器从出出土点开开始向入入土点将将导向孔孔扩大至至要求的的直径。图4 回回拖管线线地下孔经经过预扩扩孔，达达到了回回拖要求求之后，将钻杆杆、扩孔孔器、回回拖活节节和被安安装管线线依次连连接好，从出土土点开始始，一边边扩孔一一边将管管线回拖拖至入土土点为止止。4.3质质量保证证措施4.3.1导向向孔施工工前应对对导向仪仪进行标标定或复复检，以以保证探探头精度度；4.3.2精确确调整钻钻机的位位置和角角度，以以保证入入孔位置置；4.3.3导向向孔每钻钻进3mm测量一一次，如如发现偏偏差应及及时调整整。必要要时增加加测量次次数以确确保导向向

15、孔偏差差在设计计范围以以内；4.3.4司钻钻应严格格按照探探测员的的指令进进行操作作，遇有有异常情情况及疑疑难问题题应及时时停钻，研究解解决，不不得自作作主张；4.3.5扩孔孔应逐级级完成，不同地地层要按按不同的的工艺进进行扩孔孔，严格格遵守操操作规程程；4.3.6每孔孔钻孔开开始前，都要对对操作人人员进行行技术交交底，强强调质量量标准和和质量要要求；4.3.7强化化质量保保证体系系，由项项目经理理全面负负责质量量管理工工作，全全部施工工人员负负责的岗岗位责任任，认真真做好工工程记录录，保证证每一道道施工工工序按规规范进行行。 工程实施施情况说说明定向向钻机是是由钻机机系统、动力系系统、控控向

16、系统统、泥浆浆系统、钻具及及附助机机具组成成，见图图5，它它们的结结构及功功能介绍绍如下：5.1钻机系系统：是是穿越设设备钻进进作业及及回拖作作业的主主体，它它由钻机机主机、转盘等等组成，钻机主主机放置置在钻机机架上，用以完完成钻进进作业和和回拖作作业。转转盘装在在钻机主主机前端端，连接接钻杆，并通过过改变转转盘转向向和输出出转速及及扭矩大大小，达达到不同同作业状状态的要要求。5.2 动力力系统：由液压压动力源源和发电电机组成成动力源源是为钻钻机系统统提供高高压液压压油作为为钻机的的动力，发电机机为配套套的电气气设备及及施工现现场照明明提供电电力。5.3控向向系统：控向系系统是通通过计算算机监

17、测测和控制制钻头在在地下的的具体位位置和其其它参数数，引导导钻头正正确钻进进的方向向性工具具，由于于有该系系统的控控制，钻钻头才能能按设计计曲线钻钻进，现现经常采采用的有有手提无无线式和和有线式式两种形形式的控控向系统统。5.4泥浆浆系统：泥浆系系统由泥泥浆混合合搅拌罐罐和泥浆浆泵及泥泥浆管路路组成，为钻机机系统提提供适合合钻进工工况的泥泥浆。按按照事先先确定好好的泥浆浆配比用用一级钠钠基膨润润土加上上泥浆添添加剂，配出合合乎要求求的泥浆浆。5.5钻具具及辅助助机具：是钻机机钻进中中钻孔和和扩孔时时所使用用的各种种机具。钻具主主要有适适合各种种地质的的钻杆，钻头、泥浆马马达、扩扩孔器，切割刀刀

18、等机具具。辅助助机具包包括卡环环、旋转转活接头头和各种种管径的的拖拉头头。5.6 入土点点是定向向钻施工工的主要要场所，钻机就就布置在在该侧，所以施施工占地地比较大大，DDD3300钻机的的最小占占地为330330M，当然也也可以根根据现场场的实际际情况作作相应调调整，DDD600、DDD-5的的占地相相应要小小得多。图5 入入土侧现现场布置置图5.7 出土点点一侧主主要作为为管道焊焊接场地地，在出出土点应应有一块块2020MM的场地地作为预预扩孔、回拖时时接钻杆杆和安装装其他设设备时使使用；在在出土点点之后有有一条长长度与穿穿越长度度相等的的管线焊焊接作业业带。见见图6。图6 出出土点现现场布置置图6 工程程穿越实实例6.1 20111年12月10日日到12