水平定向鉆(HDD)是一種***、可靠、環(huán)保的施工技術(shù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于燃?xì)夤艿赖匿佋O(shè)和維護(hù)。本文將以水平定向鉆在鋼質(zhì)燃?xì)夤艿朗┕さ膽?yīng)用為主題，介紹其概念、優(yōu)點(diǎn)、施工流程、應(yīng)用案例等方面。

一、概念

水平定向鉆(HDD)是一種通過鉆孔來完成管道鋪設(shè)的技術(shù)，其特點(diǎn)是在地表或水下在不破壞環(huán)境的情況下，利用強(qiáng)大的鉆頭和鉆桿將管道推進(jìn)地下或水下的目標(biāo)位置。水平定向鉆主要用于滲透性差的土層、巖石層、城市交通樞紐等地下設(shè)施的穿越、河道、海灣、湖泊、水庫等水域的跨越。

二、優(yōu)點(diǎn)

1、環(huán)保:水平定向鉆采用地下鉆孔方式進(jìn)行施工，不會破壞地表植被、地下水和河流水質(zhì)，避免了大量土方開挖排放造成的環(huán)境污染和水土流失。

2、施工效率高:水平定向鉆不需要挖掘大量的土方，避免了對周邊的道路交通和管網(wǎng)影響，施工效率大大提高。

3、經(jīng)濟(jì)性好:水平定向鉆可以減少因施工對現(xiàn)有設(shè)施的損壞而帶來的維修成本，節(jié)約了人力、物力和時(shí)間成本。

4、施工安全性高:水平定向鉆通過遠(yuǎn)程操控技術(shù)來完成管道鋪設(shè)并能夠通過數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)及時(shí)監(jiān)控施工進(jìn)展情況以及避免施工期間不可預(yù)測的危險(xiǎn)。

三、應(yīng)用案例

3.1 水平定向鉆適用的環(huán)境

水平定向鉆適合粘土、沙土和不太硬的巖石。卵石層、礫石層和流沙層是水平定向鉆的三大禁區(qū)盡量避免在這三大禁區(qū)進(jìn)行水平定向鉆,如果不能避免就要采取必要的措施。如對卵石層和礫石層要精確控制導(dǎo)向,加強(qiáng)泥漿配制,在入土處采用套管技術(shù)、出土處采用開挖方法等。

3.2 地質(zhì)勘探和現(xiàn)場勘察

在選用水平定向鉆工藝前,應(yīng)對管道經(jīng)過的區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)勘探。在沒有準(zhǔn)確的地質(zhì)資料時(shí)，進(jìn)行地質(zhì)勘探非常必要,尤其是長距離、大管徑的穿越地質(zhì)情況決定了鉆頭和擴(kuò)孔器的選擇、泥漿的配制。

現(xiàn)場勘察包括地面勘察、地下管道和設(shè)施的勘察。地面勘察決定了設(shè)備的安放,地下勘察決定了施工安全。如果在施工中鉆入或擴(kuò)孔過程中觸及地下管道或設(shè)施,就可能造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)賠償。

3.3 管材和防腐的選擇

水平定向鉆的鉆孔軌跡有彎曲部分，所以應(yīng)選用具有較好韌性的管材,如鋼管和PE管。鋼管的防腐材料除具有一般特點(diǎn)外,還需具有足夠的強(qiáng)度、良好的抗彎曲性和耐磨性。所用的材料、結(jié)構(gòu)等級以及涂層厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,施工應(yīng)符合現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。宜選用環(huán)氧粉末和聚乙烯防腐,優(yōu)選聚乙烯防腐。施工中要注意選擇端面成型好且防腐沒有損傷的管道。

3.4 施工工藝計(jì)算和試驗(yàn)

首先,根據(jù)穿越長度和管段埋深的要求,應(yīng)通過計(jì)算選擇合適的曲率半徑和入土角、出土角。穿越管段曲率半徑應(yīng)盡量取大一些,以1500D為宜(D為穿越管段的外徑)，***小不應(yīng)小于300m，入土角控制在9°~12°出土角控制在4°~8°。

其次,根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算拖管所需要的拉力，以便選擇鉆機(jī)型號。足夠的拖力是保證拖管順利進(jìn)行的前提,因此很重要。拖力計(jì)算公式為:

***后,對長距離大管徑和復(fù)雜地段的穿越,根據(jù)實(shí)際情況對鉆具與脫鉤及脫鉤與管道的連接進(jìn)行必要的拉力和扭力試驗(yàn),確保回拖時(shí)不發(fā)生斷裂脫離。

3.5 管道的焊接檢驗(yàn)、防腐補(bǔ)口和壓力試驗(yàn)

水平定向鉆穿越管段一般埋深比較深,管道出現(xiàn)問題不易修復(fù),所以對焊接質(zhì)量要嚴(yán)格控制。環(huán)形焊縫一般應(yīng)100%射線檢驗(yàn),射線檢驗(yàn)的比例和合格級別應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，且不低于干線檢驗(yàn)合格級別。

陰極保護(hù)在燃?xì)夤艿拦こ讨性絹碓绞艿街匾?，穿越的鋼管一般采用聚乙烯防腐。在進(jìn)行穿越管的補(bǔ)口時(shí),***好采取雙聚乙烯收縮套疊加補(bǔ)口,防止在拖管過程中由于摩擦使補(bǔ)口收縮套部分脫離。盡量減少管道防腐層的損傷,需要補(bǔ)傷的地方宜采用補(bǔ)口帶或雙層補(bǔ)傷片補(bǔ)傷,防止防腐層在拖管過程中脫落。

穿越管段檢驗(yàn)合格后,應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行1次耐壓試驗(yàn),強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)間不少于4h，嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)間不少于8h。耐壓試驗(yàn)時(shí),穿越管段一般放置在地面上，所以要考慮外界溫度的影響,應(yīng)合理安排試驗(yàn)時(shí)間以減小溫度的影響。穿越管段回拖完成后，應(yīng)再進(jìn)行一次嚴(yán)密性試驗(yàn)，以檢查管段回拖時(shí)焊口是否受到損傷。

3.6 導(dǎo)向孔鉆進(jìn)、擴(kuò)孔和穿越管回拖

導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SY/T 4079-95對導(dǎo)向孔偏差的規(guī)定。如導(dǎo)向孔鉆進(jìn)時(shí)沒充分考慮外界的干擾,鉆成的導(dǎo)向孔可能呈S型或者偏移量不符合規(guī)定。同時(shí)，管道經(jīng)過區(qū)域內(nèi)或附近的高壓電線、水泥中的鋼筋、車輛、運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)等都對導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)有較大影響。

導(dǎo)向孔鉆成后要用擴(kuò)孔器進(jìn)行擴(kuò)孔,擴(kuò)孔可以進(jìn)行1次或多次,經(jīng)擴(kuò)孔的***終孔道直徑是管道直徑的15~20倍。許多鉆進(jìn)工程之所以失敗，是因?yàn)閿U(kuò)孔技術(shù)不良及泥漿(鉆進(jìn)液)使用不當(dāng)。要根據(jù)地質(zhì)情況選擇合適的擴(kuò)孔器和擴(kuò)孔次數(shù)，擴(kuò)孔過程中速度不要過快,要注意泥漿的配制。

拖管可與***后一次擴(kuò)孔同時(shí)進(jìn)行,也可以單獨(dú)進(jìn)行。拖管前要對穿越管的防腐進(jìn)行一次電火花檢測,拖管時(shí)***好也要作動態(tài)檢測。拖管發(fā)送也是施工中的關(guān)鍵,要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的發(fā)送方法，可以將穿越管放在專用發(fā)送拖管架上或放入注滿水的發(fā)送坑內(nèi),或者用其他行之有效的方法,確保拖管發(fā)送的順利進(jìn)行和管道及防腐層不受損傷。拖管過程要穩(wěn)、緩,速度要均勻,不可過急。

四、結(jié)論

水平定向鉆技術(shù)在鋼質(zhì)燃?xì)夤艿赖氖┕み^程中取得了廣泛應(yīng)用，其環(huán)保、***、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，使其成為燃?xì)夤艿赖匿佋O(shè)和維護(hù)的***技術(shù)。在日后的應(yīng)用過程中，我們需要根據(jù)實(shí)際情況不斷完善該技術(shù)，并在實(shí)施中加強(qiáng)對其安全性和質(zhì)量的監(jiān)控。