水平定向鉆(HDD)是一種***、可靠、環(huán)保的施工技術，已經(jīng)被廣泛應用于燃氣管道的鋪設和維護。本文將以水平定向鉆在鋼質(zhì)燃氣管道施工的應用為主題，介紹其概念、優(yōu)點、施工流程、應用案例等方面。

一、概念

水平定向鉆(HDD)是一種通過鉆孔來完成管道鋪設的技術，其特點是在地表或水下在不破壞環(huán)境的情況下，利用強大的鉆頭和鉆桿將管道推進地下或水下的目標位置。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施的穿越、河道、海灣、湖泊、水庫等水域的跨越。

二、優(yōu)點

1、環(huán)保:水平定向鉆采用地下鉆孔方式進行施工，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)濟性好:水平定向鉆可以減少因施工對現(xiàn)有設施的損壞而帶來的維修成本，節(jié)約了人力、物力和時間成本。

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

三、應用案例

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向,加強泥漿配制,在入土處采用套管技術、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,應對管道經(jīng)過的區(qū)域進行地質(zhì)勘探。在沒有準確的地質(zhì)資料時，進行地質(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、地下管道和設施的勘察。地面勘察決定了設備的安放,地下勘察決定了施工安全。如果在施工中鉆入或擴孔過程中觸及地下管道或設施,就可能造成人員傷亡和經(jīng)濟賠償。

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外,還需具有足夠的強度、良好的抗彎曲性和耐磨性。所用的材料、結構等級以及涂層厚度應符合設計要求,施工應符合現(xiàn)行的行業(yè)標準。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 施工工藝計算和試驗

首先,根據(jù)穿越長度和管段埋深的要求,應通過計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盡量取大一些,以1500D為宜(D為穿越管段的外徑)，***小不應小于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)計算拖管所需要的拉力，以便選擇鉆機型號。足夠的拖力是保證拖管順利進行的前提,因此很重要。拖力計算公式為:

***后,對長距離大管徑和復雜地段的穿越,根據(jù)實際情況對鉆具與脫鉤及脫鉤與管道的連接進行必要的拉力和扭力試驗,確?；赝蠒r不發(fā)生斷裂脫離。

3.5 管道的焊接檢驗、防腐補口和壓力試驗

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,所以對焊接質(zhì)量要嚴格控制。環(huán)形焊縫一般應100%射線檢驗,射線檢驗的比例和合格級別應符合設計要求，且不低于干線檢驗合格級別。

陰極保護在燃氣管道工程中越來越受到重視，穿越的鋼管一般采用聚乙烯防腐。在進行穿越管的補口時,***好采取雙聚乙烯收縮套疊加補口,防止在拖管過程中由于摩擦使補口收縮套部分脫離。盡量減少管道防腐層的損傷,需要補傷的地方宜采用補口帶或雙層補傷片補傷,防止防腐層在拖管過程中脫落。

穿越管段檢驗合格后,應單獨進行1次耐壓試驗,強度試驗時間不少于4h，嚴密性試驗時間不少于8h。耐壓試驗時,穿越管段一般放置在地面上，所以要考慮外界溫度的影響,應合理安排試驗時間以減小溫度的影響。穿越管段回拖完成后，應再進行一次嚴密性試驗，以檢查管段回拖時焊口是否受到損傷。

3.6 導向孔鉆進、擴孔和穿越管回拖

導向孔的鉆進應符合設計要求和石油天然氣行業(yè)標準 SY/T 4079-95對導向孔偏差的規(guī)定。如導向孔鉆進時沒充分考慮外界的干擾,鉆成的導向孔可能呈S型或者偏移量不符合規(guī)定。同時，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、運轉的電機等都對導向孔的鉆進有較大影響。

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

拖管可與***后一次擴孔同時進行,也可以單獨進行。拖管前要對穿越管的防腐進行一次電火花檢測,拖管時***好也要作動態(tài)檢測。拖管發(fā)送也是施工中的關鍵,要根據(jù)實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、結論

水平定向鉆技術在鋼質(zhì)燃氣管道的施工過程中取得了廣泛應用，其環(huán)保、***、經(jīng)濟等特點，使其成為燃氣管道的鋪設和維護的***技術。在日后的應用過程中，我們需要根據(jù)實際情況不斷完善該技術，并在實施中加強對其安全性和質(zhì)量的監(jiān)控。