中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司 河南郑州 450000
摘要：本文对城市大口径热网管道因特殊环境影响局部不能开挖施工的方法进行分析，采取定向钻的方法，解决现场地理环境复杂、主干道车流量大等影响因素，在保证安全前提下按时完成大口径城市热网管道长距离穿越道路的地埋安装任务。
关键词：大口径城市热网管道；穿越；定向钻；
1引言
随着社会的发展，人口不断向大的城镇集中;环保要求关闭小的污染严重的热源，推广大面积集中供热;供暖普及率提高等民生问题，现在城镇热网管道普遍向大口径（DN1000以上）发展。大口径热网管道一般地埋安装，正常施工时开挖宽度在5-8米，但是由于拆迁不及时、影响道路通车、地下管网复杂等因素，严重影响了大口径热网管道安装实施。
2大口径热网管道穿越道路施工方法分析
2.1采用半幅封路施工方法
半幅封路施工就是以道路中心线作为封路界线，将一半道路进行封闭，另外一半道路通车。同时做好支撑防护，防止通车侧的道路坍塌。一侧施工完毕后，进行回填恢复道路，具备通车条件后，将另一侧封闭进行施工。此方法优点是施工速度快，缺点是影响车流量。常实用与路面较宽，车流量中等非主干道、车流量不大的道路穿越。
2.2采用机械顶管施工方法
在道路两端，一端设工作井，一端设接收井。沉井混凝土井室结构制作及沉降至设计标高，然后利用机械顶管方法将水泥管从工作井顶到接收井，再利用卷扬机将焊好的热网管道从工作井安装至接收井，从而完成热网管道穿越道路的安装。此方法优点不影响车流量，但是施工速度慢，受地质影响较大。常实用与施工长度在250米以内、要求不影响车流量的道路穿越。
2.3采用定向钻施工方法
定向钻施工是在道路一侧布置定向钻机器，利用拉杆及钻头按照设计好的轨迹，在地下钻孔，逐渐扩大钻头循环扩孔，利用泥浆封闭孔周围的泥土不会塌陷，钻好孔后，从另一侧将组合并检测合格的热网管道拖到机器这一侧。优点是可以长距离穿越，速度中等，对周围地面建筑物影响较小。小口径管道DN600以下采用水平定向钻施工较多。
3大口径城市热网管道定向钻穿越道路实例
河南省某市热网管道设计管径ＤＮ１２００，运行参数１.６ＭＰａ，温度１２０／６０℃.热网管道在省主干道与城市主干道交叉口大转盘位置施工，车流量很大，长度大概400米左右，市政府要求必须保证车辆正常通行，又保证转盘花坛中间标志性建筑不能损坏，同时要考虑民生保证按时供暖。根据以上3种施工方法进行分析得出：
（1）采用半幅封路施工方法：施工工期在一个月左右，优点是施工工期最短，施工工艺简单，只需临近道路部分打钢板桩支护。缺点是封路影响交通，需破坏中间花坛。
（2）采用机械顶管施工方法：施工工期两个半月，优点是工作面小，不影响交通。缺点是工期长，因施工长度大于250米，受现场地质、管线等不确定因素影响较大。
（3）采用定向钻施工方法：施工工期一个半月，优点是工作面小，不破坏周围建筑，不影响交通。缺点是ＤＮ１２００口径热网管道施工实例少，过程经验相对较少。
通过综合考虑市政府要求及工期、费用、安全等因素，我们确定采用定向钻施工方法穿越这个大转盘。
3.1大口径热网管道定向钻穿越施工前注意事项
⑴根据地勘报告及市政管线线布置图，设计定向钻轨迹图。
⑵必要时对管道轨迹进行探坑、物探方式确保热网管道轨迹周围无障碍物。
3.2大口径热网管道定向钻穿越施工
3.2.1测量放线
根据设计交底（桩）与施工图纸，利用GPS定位系统结合全站仪，放出钻机场地控制线及设备摆放位置线，确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线，沿途做好标志桩。
3.2.2钻机选取及配套设备就位
（1）将钻机就位在穿越中心线位置上，并将钻机固定在地锚上，然后进行系统连接、试运转，保证设备正常工作。
（2）定向钻穿越回拖力的计算，对于正确选用钻机至关重要。本工程穿越管线为φ1220mm×14mm钢管（加保温层后1370mm），在回拖过程中，回拖力主要有管道浮力对上孔壁造成的摩阻力和管道在孔内移动过程中与泥浆产生的摩擦力构成。经计算取3倍安全系数，得水平定向钻机回拖力满足定向钻穿越长度的要求且不小于260吨。
3.2.3测量控向参数
按操作规程标定控向参数，为保证数据准确，在穿越轴线的不同位置测取，且每个位置至少测四次，进行对比，并做好记录，取其有效值的平均值作为控向Line Az值。
3.2.4泥浆配制
泥浆是定向穿越中的关键因素。按本次穿越泥浆工艺要求及地质情况编写配制方案，确定正确的混合次序，按不同的地质层配制出符合要求的泥浆。由于穿越地段地质情况比较复杂，对泥浆的要求比较高，针对地层特点，我们选用优质的定向钻专用土粉，配合加一定比例的添加剂。确定泥浆配制方案。
3.2.5钻机试钻
开钻前做好钻机的安装和调试等一切准备工作，确定系统运转正常。
钻杆和钻头吹扫完毕并连接后，严格按照设计图纸和施工验收规范进行试钻，当钻进20米左右时（即钻头入土约两根钻杆）检查各部位运行情况，如各种参数正常即可正常钻进。
3.2.6钻导向孔
导向孔的钻进是整个定向钻的关键，我们将采用性能优良的钻机水平定向钻机进行整个穿越工程的施工。控向设备采用sharewell公司生产的地磁定向系统，布置人工磁场。
本次穿越施工计划先进行北侧供热管道导向施工，导向结束后进行一次18〃扩孔器预扩孔，扭矩控制约15Mpa（扩孔完毕后空钻具扭矩控制约10Mpa以内）。此过程若钻具扭矩正常方可移钻机进行南侧供热管导向、扩孔及管线回拖施工工序。
3.2.7扩孔
（1）钻具组合。钻头准确出土后，拆卸钻具并连接扩孔器。扩孔器入洞前喷射泥浆，以检查水嘴是否畅通，一切无误后开始扩孔作业。
（2）本次穿越采用6级扩孔（分别为24〃、36〃、48〃、60〃、68〃、73〃桶式钻具，可根据现场具体实际地层情况随时调整）+2级洗孔（根据实际情况可增加洗孔次数），选用51/2″S-135钻杆；每次预扩孔都进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。
（3）在每级扩孔施工中，要认真观察扩孔情况。如果发生扩孔不顺畅等，要进行一次洗孔。
（4）根据地质情况及上一级扩孔情况，合理确定下一级的扩孔尺寸和扩孔器水嘴的数量和直径，保证泥浆的压力和流速，从而提高携带能力，减少钻屑床的生成。
3.2.8管线回拖
（1）钻具组合。回拖是定向穿越的最后一步，也是最为关键的一步。回拖采用的钻具组合为：钻杆+φ1370桶式扩孔器+300T分动器及万向节+Φ1370穿越管线，在回拖时进行连续作业，避免因停工造成阻力增大，管线回拖前要仔细检查各连接部位的牢固。
（2）管道预制。回拖的热网管道在扩孔完成之前，在出钻口侧进行组合，并在回拖前对预制完成的管线进行验收，验收内容：对所有焊道进行了100%X光拍照并且合格，进行试压和管道内清扫。确认合格接到监理方通知后方能回拖；
（3）回拖管道。利用吊车将管线吊离地面减少摩檫力，启动转机将预制好的热网管道从出钻口侧拖回至入钻口侧。回拖过程中重点在于保护管道保护层，可以增加泥浆润滑剂，使高润滑泥浆像薄膜一样附着于管道防腐层表面，使管道防腐层在回拖中不被损坏。冲定向钻开始准备到拖管结束，仅用45天就完成热网管道穿越道路的施工任务。
4结束语
通过对施工现场实际情况综合分析，采用大口径热网管道定向钻工艺，并采取各种措施顺利完成热网管道穿越道路的施工，保证道路正常通行，按时完成热网管道安装任务，达到市政府要求按时实现供暖，得到了业主及市政府的称赞。
参考文献
城镇供热管网工程施工及验收规范