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

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仪征项目部工程概况本工程为江苏华电仪征燃机热电联产项目配套天然气管网工程，管线全长约5.5km，设计规模9.0亿Nm3/y，管道压力级别GA1，设计压力6.3Mpa，天然气交气压力为5.0-6.3Mpa，交气温度为10-20℃，天然气水露点-10℃，烃露点＜-40℃，管径D406.4*9.5mm，材质X60，采用3PE加强级外防腐层直缝双面埋弧焊钢管。天然气管道从青山分输站出来向西沿沿江高等级公路南侧敷设，途经经六路后穿越过沿江高等级公路，然后沿沿江高等级公路的北侧与西气东输管线平行向西敷设，沿途穿越经四、经三路敷设至经二路东侧向北敷设至纬二路,沿纬二路路北侧，仪征华电厂区南侧向东敷设南大门，沿厂区道路西侧至纬三路，沿纬三路南侧向东至调压计量站接口位置。场区地处江都隆起带中，仪征坳陷中部的长江岸边，由于第四纪以来长江主槽的多次下切和摆动，造成沿江近岸地带地层的侵蚀风化强烈，反映在现代地层上的特点是，第三系地层的局部及第四系上更新统地层的全部缺失，及冲积、冲洪积地层岩性变化剧烈，基岩面起伏较大。地表至基岩面为第四系全新统冲积层和冲洪积层。根据钻探揭露，场区勘察深度内主要的地层为第四系全新统堆积形成的杂填土、冲积和冲洪积的粉质黏土、卵石和白垩系上统的砂质泥岩等，现依据土的分类标准及其力学性质自上而下分为5层分述如下：①杂填土：灰黄色，湿，粘性土为主，含有15%左右的粉土，局部夹砾石及碎砖。场地内分布不均匀，部分钻孔表层有揭露。②粉质粘土：灰黄色，可塑，含褐色铁锰质氧化物，局部粉粒含量较高，稍有光泽，刚强度及韧性中等。场区内分布广泛，多数钻孔均有揭露。②1粉土：灰～灰黄色，很湿，稍密，局部粘粒含量较高，夹粉质粘土薄层。场区内分布不连续，部分钻孔均有揭露。③卵石：灰白色，密实，卵石块径2～7cm，呈亚圆形及棱形，含量约占55%，隙间充填物为粘性土及砾砂。场区内分布不连续，部分钻孔均有揭露。④砂质泥岩：红褐色，泥质结构，块状构造，局部风化裂隙不规则发育，强风化～弱风化。场区内分布广泛，未揭穿。非开挖敷设根据设计文件的管线走向，沿途需穿过丘陵、公路、河道、河堤以及村庄道路。需要说明的是仪征市的地貌类型为平原区、岗地区和丘陵区，本工程虽然只有5.5km，但是三个区域都有。对于在岗地区和丘陵区敷设管道，因地形地貌较差、地质条件复杂，难度相当大。因此，按照常规的开挖敷设带来的问题有：1）开挖土方量大，施工周期长；2）沿江高等级公路原则上不允许开挖、断航施工；3）河道、河堤需筑拦水坝、分流渠道等，河塘开挖工程量浩大，且水利的报批程序繁冗，影响工期；4）村间道路开挖将严重扰民。要解决这些问题，不外两种办法：一、绕道开挖施工，其工程造价和工期都将增加一倍以上。二、非开挖施工，即定向穿越施工，可以让管道按照规划和设计的线路直接通过。所谓定向穿越施工，是指作业人员无法进入工作区进行开挖、推进时，采用机械方法来控制方向，在钻掘、排土、清渣的同时完成扩孔，并将管道直接穿越至地下的施工方法。（管道的安装施工严格按照相应规范执行。）我项目部提出的非开挖敷设（定向穿越）施工方案经业主、设计、监理反复论证并批准，全线5处采用定向钻穿越施工，分别为：1）纬二路及丘陵段K0+619—K0+969，350米；2）跃进村河堤及道路K3+250—K3+700，450米；3）新开挖河道K4+100—K4+350，250米；4）钻进村4条道路K4+850—K5+150，450米；5）龙仪路、砖瓦厂K5+230—K5+700，250米。共计1750米，占全线的30%。吉3定向穿已越的挥技术特点犬和先进性战3.1定向距穿越的技术岸特点谢3裹.1拨.1茂定向钻穿越迎施工包括导宾向孔、预扩距孔及回拖管遥道。杰3文.煌1.逝2扰导向孔是在州水平方向按缸预定角度沿生预定截面钻冠进的孔，包洗括一段直斜垄线和一段大字半径弧线宏。眠3造.教1.预3酸导向孔完成石后，要将该悄钻孔进行扩牌大到合适的伶直径以方便叫安装成品管宜道，此过程呈称为预扩孔骄，依最终成倚孔尺寸决定滤扩孔次数缸。目3哭.嚷1.乞4念预扩孔完成敢以后，成品更管道即可拖轰入钻孔向。恢3.2定向萄穿越的抛先进性测喘地面开挖面墙积大大降低势。以本工程估450m带管道敷设为怒例：开挖占幅地需判15神m皂×特450m奴=6750广㎡（魔15m祝为设计文件鸽规定的作业天带宽度）；咽定向穿越占弓地为：入土滚点咽900霉㎡、出土点社宰400芬㎡，共乏1300核㎡蜂，仅为开挖单施工的五分碰之一。秘本工程全线角定向穿越合洪计映1750m桂，粥则可减少嘉占地付面积为梨：爪15m锋×闹1750m臣－（900流+400）厚×祖4=赔21050住㎡东幼定向钻穿越拖施工非不会阻碍交宰通，不会破衫坏绿地歪、株植被，不会即影响商店污、正医院极、尤学校和居民殿的正常生活磁和工作秩序冲，解决了传固统开挖施工蛛对居民生活拔的干扰，对屠交通预、宽环境忧及虎周边建筑物耍基础的破坏苦和不良影响殃。秃顶现代化的穿舅越设备的穿贯越精度高，谊易于调整敷己设方向和埋教深，管线弧奏形敷设距离播长，完全可则以满足设计肺要求埋深，枕并且可以使懂管线绕过地致下的障碍物巨。件拳城市管网埋桥深一般达到朵3m牙以下，穿越孕河流时，一被般埋深在河仓床下9丙—抓18造m死，所以采用许水平定向钻抓机穿越，对迷周围环境没塑有影响，不败破坏地貌和和环境，适应群环保的各项毯要求暑。刘窑采用槽定向钻机穿挑越施工时，搏没有水上、徒水下作业，纪不影响江河你通航，不损治坏江河两侧惨堤坝及河床庙结构，施工抓不受季节限厕制，具有施竖工周期短人薄员少、成功扎率高施工安醒全可靠等特威点轮。挣乐与其它施工能方法比较，忌进出场地速位度快，施工疲场地可以灵滔活调整，尤飞其在城市施朋工时可以充跨分显示出其瘦优越性，并揉且施工占地妈少工程造价葛低，施工往速度快待；衫叶大型河流穿剥越时，由于策管线埋在地屈层以下9碍—瞎18mm阴，地层内部肺的氧及其他量腐蚀性物质露很少，所以问起到自然防降腐和保温的备功用，可以态保证管线运敲行时间更长转。师施工工艺和法方案勺雕水平定向钻挽机进行管线筝穿越施工，激一般分为二往个阶段：第拍一阶段是按惯照设计曲呢线尽可能准圆确的钻一个贸导向孔；第须二阶段是将庆导向孔进行记扩孔，并将核管线沿着扩司大了的导向钩孔回拖到导屠向孔中，完抹成管线穿越拦工作。由简言之：导乐向仙—阴扩孔伸—盐回拖。葵见图1。绒图1劳水平定向钻纤穿越施工工僵艺流程图洗4.1煎钻导向孔属：际要根据穿越晴的地质情况文，选择合适批的钻头和导旅向板或地下收泥浆马达，四开动泥浆泵考对准入土点动进行钻进，叨钻头在钻机辽的推力作用健下由钻机驱拾动旋转（或逗使用泥浆马卷达带动钻头循旋转）切削海地层，不断心前进，每钻映完一根钻杆休要测量一次纯钻头的实际吨位置，以便敢及时调整钻刮头的钻进方失向，保证所慈完成的导向气孔曲线符合掉设计要求，塘如此反复，码直到钻头在社预定位置出我土，完成整痒个导向孔的禾钻孔作业。暗见图青2；葡图2房钻导向孔丙钻机被粮安装在入土第点一侧，从财入土点开始氧，沿着设计钥好的线路，遭钻一条从入熊土点到出土检点的曲线，砍作为预扩孔沿和回拖管线击的引导曲线叔。沙4境.2

铲助预扩孔和回硬拖兄管线：存一般情送况下，使用羞小型钻机时野，直昌径园大于200鞭m扩m爬时，就要进腾行予扩孔，熊使用大型钻箭机时，当产规品管线直径歇大于Dn针350mm窝时，就需进毙行预扩孔，庸预扩孔的直扭径和次数，运视具体的钻劣机型号和地出质情况而定旅。象回拖获管线时，先脉将扩孔工具循和管线连接的好，然后资，开始回拖衡作业，并由幼钻机转盘带资动钻杆旋转寿后退，进行国扩孔回拖，籍管线在回拖晶过程中是不稻旋转的，由菊于扩好的孔大中充满泥浆搂，所以宋管线在扩好穷的孔中是处秩于悬浮状态诸，管壁四周闪与孔洞之间包由泥浆润滑够，这样即减米少了回拖阻搬力，又保护麦了管线防腐祥层，经过钻搁机多次预扩子孔，最终成锣孔直径一般丧比管子直径劈大搬200mm奴，所以不会弓损伤防腐层却。见图炒3湖和图侵4；塞图3废预扩孔坊

在钻脂导向孔阶段宫，钻出的孔违往往小于回疫拖管线的直献径，为了使穿钻出的孔径贼达到回拖管颂线直径的1以.3～1.灰5倍，需要榜用扩孔器从圈出土点开始丝向入土点将管导向孔扩大甲至要求的直篮径。网图4拆回拖管线返地下孔经过侦预扩孔，达疯到了回拖要抛求之后，将岭钻杆、扩孔虾器、回拖活蚕节和被安装著管线依次连流接好，从出侨土点开始，娱一边扩孔一避边将管线回薄拖至入土点孔为止。签4疏.扶3责质量保证措唱施湾4组.查3秃.1外导向孔施工鸭前应对导向象仪进行标定漂或复检，以宽保证探头精斤度糖；眉4法.警3敲.2述精确调整钻捡机的位置和估角度，以保沟证入孔位置许；议4枣.柜3森.3苹导向孔每钻痰进剩3m较测量一次，企如发现偏差叹应及时调整泊。必要时增梳加测量次数涌以确保导向非孔偏差在设天计范围以内厚；僚4践.佣3裹.4杂司钻应严格旁按照探测员匠的指令进行杠操作，遇有盲异常情况及状疑难问题应平及时停钻，我研究解决，少不得自作主放张；貌4饶.抽3盯.5工扩孔应逐级菠完成，不同蝴地层要按不隶同的工艺进评行扩孔，严铸格遵守操作者规程葬；率4煤.漏3殃.6榴每孔钻孔开橡始前，都要沿对操作人员盾进行技术交津底，强调质兼量标准和质宵量要求；受4摔.钥3迷.7捏强化质量保瓦证体系，由祥项目经理全佳面负责质量猴管理工作，胃全部施工人差员负责的岗之位责任，认抄真做好工程雅记录，保证末每一道施工岛工序按规范苹进行。底工程实施情宝况说明穗定向钻苹机奇是由钻机系辨统、动力系绿统、控向系划统、泥浆系虑统、钻具及株附助机具组族成，斩见图5，骄它们的结构竭及功能介绍辉如下：揪5赔.1

穴钻机系统：突是穿越设备乌钻进作业及洞回拖作业的毛主体，它由愿钻机主机、篮转盘等组成膛，钻机主机称放置在钻机警架上，用以怠完成钻进作职业和回拖作裙业。转盘装敏在钻机主机穗前端，连接虾钻杆，并通全过改变转盘易转向和输出丰转速及扭矩哄大小，达到桂不同作业状置态的要求。怒5皆.2

动方力系统：由辫液压动力源先和发电机组理成动力源是仁为钻机系统品提供高压液俩压油作为钻绩机的动力，暗发电机为配值套的电气设弄备及施工现幸场照明提供稳电力。稻5屯.3

控令向系统：控雀向系统是通敬过计算机监搅测和控制钻垫头在地下的应具体位置和税其它参数，蜜引导钻头正裙确钻进的方华向性工具，狼由于有该系额统的控制，渠钻头才能按雅设计曲线钻睡进，现经常白采用的有手灭提无线式和泡有线式两种熔形式的控向攻系统。框5页.4

泥满浆系统：泥铜浆系统由泥巨浆混合搅拌存罐和泥浆泵边及泥浆管路规组成，为钻哈机系统提供荒适合钻进工蜘况的泥浆。赞按照事先确要定好的泥浆玩配比用一级亮钠基膨润土形加上泥浆添垄加剂，配出踩合乎要求的加泥浆蒙。删5朗.5

钻混具及辅助机幼具：是钻机初钻进中钻孔卡和扩孔时所秃使用的各种养机具。钻具版主要有适合肯各种地质的运钻杆，钻头彼、泥浆马达杨、扩孔器，颈切割刀等机调具。辅助机娇具包括卡环榨、旋转活接铜头和各种管藏径的拖拉头医。目5弹.6恼入土点是定辈向钻施工的长主要场所，闸钻机就布置暗在该侧，所盘以施工占地某比较大，D靠D330钻赌机的最小占扑地为30×淋30M纸，当然也可似以根据现场复的实际情况柳作相应调整兔，DD60还、DD-5流的占地相应胖要小得多艰。捉图5入土塔侧申现场布置图诱5劣.7准出土点一侧蜻主要作为管轿道焊接场地旨，在出土点句应有一块2类0×哑20M苦的场地作为象预扩孔、回肉拖时接钻杆蒸和安装其他求设备时使用毅；在出土点境之后有一条愧长度与穿越手长度相等的允管线焊接作蝴业带。且见图6。洞图6出土轧点现场布置性图帅6韵工程穿越她实例梦6急.1箩2023扁年颤12诉月处10日栽到鸟12月16粪日哄完成亚钻进村4条经道路K4+俘850—K纸5+1袜5躲0姐定向钻穿越非，穿越长度将为扫323m霉。喘6.态2司2023年门12月9日渴到熊12月23愤日首完成锯纬二路及丘袜陵段K0+木619—K息0+969拾定向钻穿越乓，穿越长度仰350m钓。浪6恒.3葡2023年青2月2日雕到斤2月7日销完成革新开挖河道鸦K4+10望0—K4+致350走定向钻穿越锋，穿越长度政252m尿。柳6叫.4壤2023年烂11月25快日嫌到借2023年拳2月11日唐完成近龙仪路、砖避瓦厂K5+讽230—K贤5+700蛋定向钻穿越何，穿越长度泰475m遵。谎6.5岔2023年器2月17日决到赢2023年汉2月26日叔完成凶跃进村河堤莲及道路K3疾+2跃5梢0—K3+颂7处1君0式定向钻，穿汁越长度梦460重m寄。规7缺工