祁健春
天津市管道工程集团有限公司天津300000
摘要：供热管道在国家的发展中一直处于重要的位置，它不仅给人们提供优质的生活环境，更为国家的发展和建设提供着保障。随着国家经济发展水平和科学技术水平的不断提高，很多科研团队逐渐加强对供热管道研究的重视程度，尤其对供热管道相关设计技术的使用方式和设计要点，更是加大了研究力度。大管径供热管道的出现，也在一定程度上为研究工作的开展带来了不小的挑战。针对大管径供热管道水平定向钻施工中的回拖作业，对定向钻机回拖力设计计算、钻孔最终扩孔直径、钻机的选型、施工场地要求、回拖过程中的地面减阻方式、工作管焊接及接头位置的补口处理等关键技术进行探讨。
关键词:大管径供热管道；水平定向钻施工；回拖作业；地面减阻
就目前国家供热系统的发展状况来看，相关工作团队已经能很好的掌握供热技术，并对原有技术进行创新与升级，以此来更好的顺应时代发展的需要。大管径供热管道是现代社会供热系统中经常使用的建材，因为大管径供热管道能更好的发挥出供热效果，供热效率和质量也比小型的供热管道效果明显，所以受到了很多供热系统的关注。对于大管径供热管道，在实施定向钻穿越施工的回拖作业时，为降低回拖阻力需向钻孔内注入泥浆。由于大管径供热管道的体积比较大，回拖过程中泥浆对供热管道将产生比较大的浮力，导致供热管道上部与钻孔孔壁之间产生极大的摩擦力。为降低泥浆浮力对管道的抬升作用，在回拖作业时需增加管道重量(一般向管道内注水，增加管道重量)。由于注水后管道的重量大幅增加，在回拖作业时，适用于小管径供热管道的地面减阻方式已不能完全适应大管径供热管道的回拖作业要求。适用于小管径供热管道的减阻方式为导向沟配合起重机的地面减阻方式，即利用起重机将管道前端吊起，在定向钻机回拖作用下，使管道平缓地进入钻孔。导向沟为在管道进入钻孔前的一段开挖的具有一定坡度的沟槽，以缩小回拖作业时管道与钻孔口的高差。
一、水平定向钻的起源
早在20世纪70年代，作为工业大头的美国就对水平定向钻施工技术高度重视，且在80年代后期迅速发展成为管道非开挖铺设施工中的领头军。其快速发展的原因有以下几点：①对于工程项目本身的施工工期和成本的影响；②对于21世纪环境保护成为我们义不容辞的责任及义务。传统的管道铺设多采用开挖管线施工，途径地下河及路面交通，不仅容易造成交通堵塞，城市绿化更是多半被毁。新时代的人们环保意识及法律观念越来越强，倘若施工过程对环境造成一定程度的破坏将避免不了被投诉的可能性，而如果采用水平定向钻施工这一极其合理相当高效的施工方法将会避免给企业带来不必要的损失。如今国内外新兴的管道建设施工项目中，具有导向精准，效率颇高等诸多优势的水平定向钻施工技术已在其相关领域处于领先地位。
二、关键技术
1、定向钻机回拖力
由于在回拖作业时需向管道内注水以增加重量，因此在计算定向钻机回拖力时需考虑注水的影响。回拖力的计算对于水平定向钻穿越工程的设备选择、设备能力的校核和施工工艺的确定非常重要，也是关系工程成败的关键环节之一。因为实际工况比较复杂，水平定向钻穿越的回拖力是各种因素共同作用的结果，所以，很难建立起与实际工况非常吻合的、具有普遍适用性的力学模型。以国内外有关研究的结果和力学理论为基础，以工程实际的统计资料为依据，对目前常用的卸荷拱土压力计算法、净浮力计算法和绞盘计算法等三种计算方法进行了完善和补充，分别进行了阐述和分析，并提供了计算实例。实践证明，绞盘计算法的力学模型和计算结果与实际工况相对接近。推荐采用这种方法进行回拖力的估算。
2、钻机的选型
水平定向钻穿越工程应综合考虑施工场地、地层土质条件、敷设管道管径、埋深和穿越长度等因素，合理选择定向钻机。定向钻机的额定回拖力可按计算回拖力的1．5～3.0倍选取，但不得超过工作管所能承受的最大回拖力。若地质条件较差，在工作管所能承受的最大回拖力的限定条件下，宜选择额定回拖力较大的定向钻机，以确保回拖作业顺利进行。
3、施工场地要求
施工现场须具备安装定向钻机及相关设备、开挖泥浆池、安装泥浆制备及处理设备等的场地，有通畅的进出通道，须有稳定的水源。由于实际工程中管道回拖作业完成后，出土点后、入土点前均保留4m长的管段。因此，在施工场地满足条件的前提下，发送沟的理想长度应满足钻孔长度加8m的长度要求。
4、回拖过程中的地面减阻方式
①一般方式
在管道安装前，须根据设计要求开挖发送沟，发送沟深度须满足注入泥浆后能够将管道浮起，发送沟的下底宽宜比保温管外直径大500mm。管道安装可直接在发送沟内完成，安装完成后，进行管道强度试验、严密性试验，试验合格并对管道接头位置进行补口处理后，向发送沟注入泥浆，最小注浆深度宜大于保温管外直径的33%，采用发送沟地面减阻方式时，回拖作业无需起重机配合。回拖作业完成后，对发送沟内的泥浆进行清理及外运处理，对发送沟沟壁及地基扰动部位进行局部换填夯实(将沟壁及地基地面以下一定范围内的软弱土挖去，然后回填强度高，压缩性较低，并且没有侵蚀性的材料)，并按相关规范要求进行回填。为了减少施工场地占用，通常当供水管道回拖完成后(相应的发送沟也回填完毕)，再开挖回水管道的发送沟。
②特殊方式
若受场地限制，发送沟无法达到理想长度时，对不具备开挖发送沟条件的管段宜在地面部分采用托管架或沙袋、轮胎对管道进行架空减阻，并在管道进入发送沟前开挖导向沟。采用上述方式减阻时，管道回拖时一定要密切关注管道保温层的变化，尤其是接头位置补口的变化，发现异常，应及时处理。
5、工作管焊接及接头位置的补口处理
由于工作管采用Q235B螺旋焊缝钢管，工作管焊接宜采用氩电联焊工艺，采用氩弧焊打底，电弧焊罩面(两遍或三遍)。由于采用定向钻穿越施工的大管径供热管道维修十分困难，为了保证焊接质量，管道焊接完成后应对焊口进行100%X射线检测。为防止泥浆进入管道接头的保温结构，在对接头进行补口处理时，PE套筒与保温管的PE外护管宜采用电熔焊。为进一步提高接头位置轴向PE热熔焊缝的严密性，在周向PE热熔焊缝处采用热收缩带进行补强。热收缩带补强完成后，采用移动式发泡设备对接头位置进行聚氨酯发泡保温处理。
注意事项
定向钻机的额定回拖力不宜过小，回拖力过小极易造成回拖作业时管道抱死。
管道回拖作业启动阶段阻力最大，现场施工人员应密切关注定向钻机以及管道的状况，不得强硬回拖。
在回拖过程中，若遇突发状况需要中断回拖作业时，中断时间不宜超过4h。
在回拖作业期间，环境温度不宜过低(一般不低于5℃)，否则易造成PE外护管的损坏，进而影响保温层。
结论：在社会经济发展的过程中，管道工程施工不断的进行，并且的施工技术的支持下，水平定向钻穿越施工技术已经发展成熟。随着管道工程施工的不断的进行和施工规模的增加，大管径管道施工逐渐的增多，而大管径管道水平定向钻穿越施工也逐渐的发展起来，在其施工中对施工场地条件、大管径管道的材质、钻孔器具等有较高的要求，为了保证施工质量和施工的顺利进行，需要加强各方面的监督和控制。
参考文献:
[1]赵占强.供热管道水平定向钻敷设关键技术［J］．煤气与热力，2017，37(3):A35－A37．
[2]中国地质大学．水平定向钻法管道穿越工程技术规程:CECS382—2014［S］．北京:中国计划出版社，2014．