成功穿越的诀窍——选用合适的泥浆

泥浆在工程中对提高总体的切削速度和悬浮钻削起着重要的作用，只有使用适合地质条件的泥浆，才能够确保操作者快速顺利的完成一个项目，同时，泥浆材料的工程消耗与占大头的设备开支以及完成工程项目后的价值相比，相对成本并不高。

  钻液专家告诉我们：通常所说的使用合适的泥浆，必须是符合地质条件的淡水和泥浆材料的混合物，而不只是清水，由于流动状态的水不具有的相应的携带能力和护壁性能，而且它也会不停地向周围岩层渗透所以就会导致钻孔塌方或缩径，反而会使回拖和旋转压力上升，并且造成对钻杆和钻具的过度磨损。所以再次提示：仅使用水会产生许多不利的因素，有时水的不利因素远远超过其有利因素，甚至会导致工程的失败。例如：在一个工作现场，在钻孔时用清水在粘土中钻进，不用说问题是接踵而来。在导向孔打到大约100m钻头准备出土的时候，钻杆几乎被粘住了。因为，此时钻机已经达到zui大旋转压力，而钻杆几乎不转。回拉压力也达到了zui大，回抽一根钻杆要花45min到1个小时的时间，当然，此时的机器juedui达到了能力极限，这些粘性的、膨胀了的泥土给设备造成了非常大的磨损和损害。在第二次打导向孔时，根据地质情况，采取了合适的泥浆配方，调整了泥浆性能，然后进行钻孔和回拖管道，整个过程中旋转压力只有zui大值的1/3?1/4，并且轻而易举地拖回了管道。

  以上是一个不使用钻液导致粘管的例子。美国Sun West泥浆公司的工程经理White说：“这是一个主要问题。如果不使用任何钻液来将钻屑清除出钻孔它们就会留在钻孔中并挤满钻杆、回扩头和回拖件周围的空间，从而导致三者都被粘牢，这就是一个因不使用钻液而导致粘管的事例。原因就是粘土遇水会膨胀并变得非常的粘，以至钻杆不能转动或抽出的典型工程”。还有一个场合，“就是在不使用膨润土或其它添加剂的情况下在沙土中钻进。沙土会变潮变松，使孔壁塌方或使整个孔壁紧贴在钻头或扩孔器的周围。如果你的钻具被粘牢且不能挖出，价值成千上万的设备将会损失掉。”以下就是一个典型的例子：在另一个现场，钻孔时直接推进的力较大，旋转钻进时推力减小，停下来10min，再次钻进时就不好钻入，停下来20 min后，再想钻进或抽回时都很困难，原因是钻进到砂层，只使用水做钻进液不能够使钻孔成型，钻进的同时钻孔也随着塌方，所以，钻进或抽回都十分困难，费了好多时间和材料才将钻头抽回，后来经过使用泥浆材料，使泥浆具有相应的悬浮岩削的能力，钻进和回拖管道都十分顺利。

施工费用概算说明

定向钻穿越工艺和顶管穿越工艺的工程投资总费用基本都由两个部分组成：工程总投资=工作井(场地)费用+管材安装费用而每一项费用又是先算出单项的直接费，再由直接费乘以相关费率计算出工程总投资。在下面的投资分析表中，均分为工作井(场地)的费用和管材安装费用两部分，最后再合计出工程总投资。

在本文中计价的依据采用如下：

(1)中国石油天然气集团公司中油计字【2000】第106 号文发布的《石油建设安装工程预算定额》；

(2) 中国石油天然气股份有限公司油计字【2001】第108 号文发布的《西气东输管道工程临时补充计价依据》；

(3)沪建定(2001)第038 号《上海市市政工程预算定额(2000)》；

(4)沪建建(2001)第0531 号《上海市公用管线工程预算定额》；

(5)上海市当地的人工材料机械价格按照上海市建设工程标准与造价发布的指导信息；

(6)其他相关费用按照上海市有关规定。

2 施工费用估算

先以定向钻工程施工管道安装工程为例，计算定向钻工艺中管道安装工程部分的施工费用。

按照同样的计算步骤，可分别计算出定向钻工艺工作场地、顶管工艺的管道安装及顶管工艺的工作井施工费用。其中顶管考虑到顶管的深度标高为-1.0，工作井的开挖深度不会超过7 m，故工作井采用板桩井型式。费用按照板桩井的施工费用进行估算。

3 分析与结论

定向钻和板桩井顶管施工的费用估算对比见表3。从表3 中可以看出：

(1)在工艺技术许可的条件下，同样穿越100 m长度，从施工费用看，定向钻比顶管更经济；

(2)同样穿越100 m 长度，折合每米的单价，定向钻比顶管便宜；

(3)工作井(场地)在整个工程费用中的比例，当穿越长度为100 m 时，板桩井的施工费用接近总费用的一半，而定向钻工作井的投资仅占总投资的25%不到。但随着非开挖穿越长度的增长，工作井(场地)在整个工程费用中的比例是逐渐减少的，而管材的费用比例会上升。

4 小结

在工艺条件允许的条件下(工艺条件允许是指工艺技术、穿越长度、施工场地、施工周期、管材选用、工程地质等方面，都可以满足条件的情况下)，可以对比顶管和定向钻工艺的施工费用。在崇明岛本次案例中，在对比了施工费用后，定向钻工艺合计费用比顶管费用低，决定采用定向钻工艺。

陕西华伟建设带您了解非开挖技术

1.概况

1900年，美国采用顶管法成功实现了非开挖铺设管线的技术。

1970年，美国率先使用“水平导向钻 进法”穿过河流铺设一条采用此技术的管道。

1980年，随着非开挖技术的不断成熟，人们又针对不同的管网情况，发明了“胀管法”（爆管法），此技术随后也逐步推行开来。

2000年，非开挖技术进入中国并率先在沿海城市广泛使用。

2005年，非开挖技术开始进入中国的其他城市使用，并先后使用该技术穿越长江、黄河等重要河流，且使DN300次高压燃气管线在长沙穿越湘江。

目前，世界非开挖技术设备已经成熟，针对不同的地质条件和环境可采取不同的施工工艺。

现今社会，大量新管线需要敷设；老旧管线 需要修复及更换。近几年,我国加快了城市建设的步伐，很多大中城市明文规定，新建、扩建、改建的城市道路交付使用后 5 年内、大修的城市道路竣工后3 年内不得挖掘。传统 的开挖技术敷设有很大的局限性，已不能适应相关的需求，如造成交通不便、影响环境、施工周期长、社会成本过高。此外，在有些无法进行开挖施工的区域，诸如高速公路、铁路、江河等等。因此，非开挖技术得以应运而生。非开挖敷设地下管线技术是指利用岩土钻掘、定向测控等技术手段，在地表不开挖和地层结构破坏极小的情况下，对诸如供水、燃气、通信污水等公用管线进行敷设和修复的施工技术。非开挖技术包括三方面内容：新管线的敷设、现有管线的修复及更换、隧道建设。

2.水平定向钻基本施工原理

2.1施工步骤

2.1.1导向孔施工，利用水平定向钻机与随钻测控系统相结合，由入口处钻进；从出口处钻出的钻进施工。

2.1.2扩孔，根据设备能力及地层情况，利用扩孔钻头将导向孔扩大至被拖管线的尺寸要求。通常最终扩孔孔径为，被敷设管线直径的 1.2 至 1.5 倍（《油气输送管道穿越工程设计规范》（GB50423-2007）及《油气管道穿越工程施工规范》（GB50424-2007）规定为1.2倍）。

2.1.3. 管线回拖，当预扩孔径达到要求尺寸后，将需敷设管线敷设入孔道之中。

2.2导向孔轨迹设计（非开挖定向钻轨迹设计与原理）

非开挖铺管的关键技术在于导向钻孔轨迹的控制，确保避开原有地下管线及障碍物，按设计路线准确、顺利地铺管。它的基本步骤是：采用先进的导向探测仪对地下 钻头的前后倾角、深度、导向板面向角等进行测量，根据测量结果人为预定其导进方向，并不断地调整钻头面角进行推进或继续钻进。

几何关系的建立：在导向钻进过程中，钻头以回转钻进和只推进两种方式运动。回转钻进时，其方向不发生变化，轨迹线为直线；推进时，其方向会按一定的规律变化。这样整个钻孔轨迹由若干段直线和弧线组成

轨迹设计的基本要求 ： ①设计的轨迹长度应与工程要求中所示的工程管线长度一致；②导向轨迹的深度与工程管线埋置深度要求一致；③轨迹每个弯曲段的曲率半径应大于工程管线的弯曲半径；④水平方向应与控制点方向相一致，水平偏差小于等于工程要求值；⑤工程管线的轨迹中应尽量避免有起伏不平段； ⑥对穿越信号干扰区或是河道，轨迹尽量设计成水平段。  

轨迹设计的具