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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1 工程概况本工程为江江苏华电电仪征燃燃机热电电联产项项目配套套天然气气管网工工程，管管线全长长约5.5km，设设计规模模9.00亿Nmm3/yy，管道道压力级级别GAA1，设设计压力力6.33 Mppa，天天然气交交气压力力为5.0-66.3 Mpaa，交气气温度为为10-20，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。天然气管道道从青山山分输站站出来向向西沿沿沿江高等等级公路路南侧敷敷设，途途经经六
2、六路后穿穿越过沿沿江高等等级公路路，然后后沿沿江江高等级级公路的的北侧与与西气东东输管线线平行向向西敷设设，沿途途穿越经经四、经经三路敷敷设至经经二路东东侧向北北敷设至至纬二路路,沿纬纬二路路路北侧，仪仪征华电电厂区南南侧向东东敷设南南大门，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。场区地处江江都隆起起带中，仪仪征坳陷陷中部的的长江岸岸边，由由于第四四纪以来来长江主主槽的多多次下切切和摆动动，造成成沿江近近岸地带带地层的的侵蚀风风化强烈烈，反映映在现代代地层上上的特点点是，第第三系地地层的局局部及第第四系上上更新统统地层的的全部缺缺失，及及冲积、冲冲洪积
3、地地层岩性性变化剧剧烈，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，场场区勘察察深度内内主要的的地层为为第四系系全新统统堆积形形成的杂杂填土、冲冲积和冲冲洪积的的粉质黏黏土、卵卵石和白白垩系上上统的砂砂质泥岩岩等，现现依据土土的分类类标准及及其力学学性质自自上而下下分为55层分述述如下：杂填土：灰黄色色，湿，粘粘性土为为主，含含有155%左右右的粉土土，局部部夹砾石石及碎砖砖。场地地内分布布不均匀匀，部分分钻孔表表层有揭揭露。粉质粘土土：灰黄黄色，可可塑，含含褐色铁铁锰质氧氧化物，局局部粉粒粒含量较较高，稍稍有光泽泽，刚强强度及韧韧性中等等
4、。场区区内分布布广泛，多多数钻孔孔均有揭揭露。1粉土：灰灰灰黄色，很很湿，稍稍密，局局部粘粒粒含量较较高，夹夹粉质粘粘土薄层层。场区区内分布布不连续续，部分分钻孔均均有揭露露。卵石：灰灰白色，密密实，卵卵石块径径277cm，呈呈亚圆形形及棱形形，含量量约占555%，隙隙间充填填物为粘粘性土及及砾砂。场场区内分分布不连连续，部部分钻孔孔均有揭揭露。砂质泥岩岩：红褐褐色，泥泥质结构构，块状状构造，局局部风化化裂隙不不规则发发育，强强风化弱风化化。场区区内分布布广泛，未未揭穿。2 非开挖敷设设根据设计文文件的管管线走向向，沿途途需穿过过丘陵、公公路、河河道、河河堤以及及村庄道道路。需需要说明的的是仪
5、征征市的地地貌类型型为平原原区、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，按照照常规的的开挖敷敷设带来来的问题题有：11）开挖挖土方量量大，施施工周期期长；22）沿江江高等级级公路原原则上不不允许开开挖、断断航施工工；3）河河道、河河堤需筑筑拦水坝坝、分流流渠道等等，河塘塘开挖工工程量浩浩大，且且水利的的报批程程序繁冗冗，影响响工期；4）村村间道路路开挖将将严重扰扰民。要解决这些些问题，不不外两种种办法：一、绕绕道开挖挖施工，其其工程造造价和工工期都将将增
6、加一一倍以上上。二、非非开挖施施工，即即定向穿穿越施工工，可以以让管道道按照规规划和设设计的线线路直接接通过。所谓定向穿穿越施工工，是指指作业人人员无法法进入工工作区进进行开挖挖、推进进时，采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，并并将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。）我项目部提提出的非非开挖敷敷设（定定向穿越越）施工工方案经经业主、设设计、监监理反复复论证并并批准，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+619K0+969，350米；2）跃进村河堤及道路K3+250K3+700，4
7、50米；3）新开挖河道K4+100K4+350，250米；4）钻进村4条道路K4+850K5+150，450米；5）龙仪路、砖瓦厂K5+230K5+700，250米。共计1750米，占全线的30%。3 定向穿穿越的技技术特点点和先进进性3.1定向向穿越的的技术特特点3.1.11定向钻钻穿越施施工包括括导向孔孔、预扩扩孔及回回拖管道道。3.1.22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，包包括一段段直斜线线和一段段大半径径弧线。3.1.33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，此此过程称称为预扩扩孔，依依最终成成孔尺寸寸决定扩扩
8、孔次数数。3.1.44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定向向穿越的的先进性性3.2.11地面开开挖面积积大大降降低。以以本工程程4500m管道道敷设为为例：开开挖占地地需155m4500m=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 = 210503.2.22定向钻钻穿越施施工不会会阻碍交交通，不不会破坏坏绿地、植被，不不会影响响
9、商店、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。3.2.33现代化化的穿越越设备的的穿越精精度高，易易于调整整敷设方方向和埋埋深，管管线弧形形敷设距距离长，完完全可以以满足设设计要求求埋深，并并且可以以使管线线绕过地地下的障障碍物。3.2.44城市管管网埋深深一般达达到3mm以下，穿穿越河流流时，一一般埋深深在河床床下 9918m，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，不不破坏地地貌和环环境，适适应环保保的各项项要求。3.2.55采用定向向钻机穿穿越施工工时，没
10、没有水上上、水下下作业，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、成成功率高高施工安安全可靠靠等特点点。3.2.66与其它它施工方方法比较较，进出出场地速速度快，施施工场地地可以灵灵活调整整，尤其其在城市市施工时时可以充充分显示示出其优优越性，并并且施工工占地少少工程造造价低， 施工速速度快；3.2.77大型河河流穿越越时，由由于管线线埋在地地层以下下 918mmm，地地层内部部的氧及及其他腐腐蚀性物物质很少少，所以以起到自自然防腐腐和保温温的功用用，可以以保证管管线运行行时间更更长。4 施工工艺和和方案水平平定向钻钻机进
11、行行管线穿穿越施工工，一般般分为二二个阶段段：第一一阶段是是按照设设计曲线线尽可能能准确的的钻一个个导向孔孔；第二二阶段是是将导向向孔进行行扩孔，并并将管线线沿着扩扩大了的的导向孔孔回拖到到导向孔孔中，完完成管线线穿越工工作。简简言之：导向扩孔回拖。见见图1。图1 水平平定向钻钻穿越施施工工艺艺流程图图4.1钻导导向孔：要根据穿越越的地质质情况，选选择合适适的钻头头和导向向板或地地下泥浆浆马达，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（或或使用泥泥浆马达达带动钻钻头旋转转）切削削地层，不不断前进进，每钻钻完一根根钻杆要要测量一一次钻头头的实际际位
12、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，直直到钻头头在预定定位置出出土，完完成整个个导向孔孔的钻孔孔作业。见见图2；图2 钻导导向孔钻机被被安装在在入土点点一侧，从从入土点点开始，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 预预扩孔和和回拖管管线：一般情情况下，使使用小型型钻机时时，直径径大于2200mmm时，就就要进行行予扩孔孔，使用用大型钻钻机时，当当产品管管线直径径大于DDn3550mmm时，就就需进行行预扩孔孔，预扩扩孔的直直径和次次数，视视具体的的钻机型
13、型号和地地质情况况而定。回拖管管线时，先先将扩孔孔工具和和管线连连接好，然然后，开开始回拖拖作业，并并由钻机机转盘带带动钻杆杆旋转后后退，进进行扩孔孔回拖，管管线在回回拖过程程中是不不旋转的的，由于于扩好的的孔中充充满泥浆浆，所以以管线在在扩好的的孔中是是处于悬悬浮状态态，管壁壁四周与与孔洞之之间由泥泥浆润滑滑，这样样即减少少了回拖拖阻力，又又保护了了管线防防腐层，经经过钻机机多次预预扩孔，最最终成孔孔直径一一般比管管子直径径大2000mmm，所以以不会损损伤防腐腐层。见见图3和图4；图3 预扩扩孔在钻钻导向孔孔阶段，钻钻出的孔孔往往小小于回拖拖管线的的直径，为为了使钻钻出的孔孔径达到到回拖管
14、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 回拖拖管线地下孔经过过预扩孔孔，达到到了回拖拖要求之之后，将将钻杆、扩扩孔器、回回拖活节节和被安安装管线线依次连连接好，从从出土点点开始，一一边扩孔孔一边将将管线回回拖至入入土点为为止。4.3质量量保证措措施4.3.11导向孔孔施工前前应对导导向仪进进行标定定或复检检，以保保证探头头精度；4.3.22精确调调整钻机机的位置置和角度度，以保保证入孔孔位置；4.3.33导向孔孔每钻进进3m测量量一次，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孔偏差差在设计计范
15、围以以内；4.3.44司钻应应严格按按照探测测员的指指令进行行操作，遇遇有异常常情况及及疑难问问题应及及时停钻钻，研究究解决，不不得自作作主张；4.3.55扩孔应应逐级完完成，不不同地层层要按不不同的工工艺进行行扩孔，严严格遵守守操作规规程；4.3.66每孔钻钻孔开始始前，都都要对操操作人员员进行技技术交底底，强调调质量标标准和质质量要求求；4.3.77强化质质量保证证体系，由由项目经经理全面面负责质质量管理理工作，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。 5 工程实施情情况说明明定向钻钻机是由由钻机系系统、动动力系统统、控向向系统、泥泥浆系统统、钻具具及附助助机具组组成，见见图5，它们的结构及功能介绍如下：5.1钻钻机系统统：是穿穿越设备备钻进作作业及回回拖作业业的主体体，它由由钻机主主机、转转盘等组组成，钻钻机主机机放置在在钻机架架上，用用以完成成钻进作作业和回回拖作业业。转盘盘装在钻钻机主机机前端，连连接钻杆杆，并通通过改变变转盘转转向和输输出转速速及扭矩矩大小，达达到不同同作业状状态的要要求。5.2 动力系系统：由由液压动动力源和和发电机机组成动动力源是是为钻机机系统提提供高压压液压油油作为钻钻机的动动力，发发电机为为配套的的电气设设备及施施工现场场照明提提供电力力。5.3控向系系统：
