水向鉆是穿越管段按照設(shè)計(jì)軌跡，通過障礙物的一種非開挖管道安裝施工方法。施工中，需利用控向系統(tǒng)，采用擴(kuò)孔、回拖附以注漿等工藝措施實(shí)現(xiàn)穿越。
水鉆穿越障礙物類型
水向越穿越主要穿越鐵路、公路、河流、橋梁等，以上穿越時(shí)，在滿足相關(guān)規(guī)范要求的情況下，需征得相關(guān)行政管理部門的批準(zhǔn)方可施工。穿越通航河流時(shí)，在取得水文資料的同時(shí)，需考慮疏浚、船舶拋錨、河流改造等因素。穿越管段距離橋梁墩臺(tái)沖刷坑邊緣外不宜小于10m，并不應(yīng)影響橋梁墩全。
特別針對(duì)穿越河流等水域（《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50423―2007中2.0.3：天然形成或人工建造的河流、湖泊、水庫、沼澤、魚塘、水渠等區(qū)域）時(shí)，穿越管段管頂埋深應(yīng)在河流沖刷線2.5M以下，且穿越管段管頂?shù)胶哟驳撞康男【嚯x宜大于穿越管徑的10-15倍，且不小于6M。對(duì)防洪等級(jí)高的河流，應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)類別，適當(dāng)增加穿越深度及采用套管穿越。
水向鉆穿越河流堤壩時(shí)，尚應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件采取措施控制堤壩和地面的沉陷，防止穿越管道處發(fā)生管涌，不得危及堤壩的。水向鉆入土點(diǎn)距大堤坡腳宜大于50m。
穿越管道材質(zhì)及類型
1、管道穿越河流時(shí)，優(yōu)先選用無縫鋼管。穿越工程選用的國產(chǎn)鋼管，應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件第1部分：A級(jí)鋼管》GB/T9711.1-1999的規(guī)定，并應(yīng)根據(jù)鋼種等級(jí)與設(shè)計(jì)使用溫度提出韌性、防腐等級(jí)要求。
2、城鎮(zhèn)燃?xì)庥镁垡蚁┕埽≒E管）。PE管以其優(yōu)越的防腐性及便于運(yùn)輸、焊接、使用經(jīng)濟(jì)性取得廣泛使用。常用PE管為DSR11（標(biāo)準(zhǔn)尺寸比，指公稱直徑與公稱壁厚的比值）、PE100（指MRS即小環(huán)向應(yīng)力要求強(qiáng)度為8.0MPa的聚乙烯材料）型。采用PE管時(shí)應(yīng)確保燃?xì)夤艿乐車寥罍囟炔淮笥?0℃；當(dāng)直埋蒸汽熱力管道保溫層外壁溫度不大于60℃時(shí)，水平凈距可減半。
定向鉆技術(shù)在管道施工中一般用于長距離非開挖穿越。其優(yōu)點(diǎn)是施工速度快、鋪管精度高，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但由于對(duì)設(shè)備、鉆具較強(qiáng)的依賴性和地下施工中的不可視性，使其具有更大的風(fēng)險(xiǎn)。本論文以油田某輸氣管線工程中的定向穿越為實(shí)例，針對(duì)在發(fā)生的管線回拖失敗問題進(jìn)行論述分析。
一、工程概況
本文介紹的深穿段管線，規(guī)格為Φ219*6無縫鋼管，穿越水平長度1665m，小曲率半徑328.5m，穿越深度為8m。根據(jù)回拖力計(jì)算公式，計(jì)算的拉力F=24.91噸。該段選用回拖拉力280噸的鉆機(jī)，滿足工程需要。
二、管線回拖技術(shù)措施
1、確保導(dǎo)向孔平滑、順暢、滿足設(shè)計(jì)曲率半徑的要求，并避免出現(xiàn)S彎。
2、后一次擴(kuò)孔前對(duì)鉆機(jī)等主要設(shè)備進(jìn)行一次檢查和維護(hù)保養(yǎng)，拖管前再進(jìn)行系統(tǒng)檢查，確?；赝线^程中設(shè)備不出現(xiàn)問題。
3、及早做好拖管的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，盡量壓縮擴(kuò)孔完成后和回拖前的停工時(shí)間，減少風(fēng)險(xiǎn)，若停工時(shí)間超過12小時(shí)，需要再進(jìn)行一次通孔后再回拖。
4、調(diào)整好管道的入子L角度，與出土角保持一致，避免因管線彎曲造成應(yīng)力過大而使回拖困難，根據(jù)施工實(shí)際情況，可將沿軸線方向前挖20—30米，以達(dá)到降低支撐高度，管道入洞容易的目的。
5、適當(dāng)增加聚合物含量，提高泥漿的懸浮和固孔能力；加入泥漿流變劑，使泥漿在較高的粘度下保持良好的流動(dòng)性，提高攜帶能力，降低粘滯力；加入潤滑劑減小摩阻；加入單項(xiàng)壓力封閉劑，即起到良好的堵漏效果，又在孔壁形成致密的保護(hù)膜，對(duì)上部砂層起到良好的封閉作用。
6、使用發(fā)送滾輪，要求滾輪高度300mm每15米設(shè)置一個(gè)滾輪，以減少倒拖拉力，使回拖順利進(jìn)行。
7、在回拖時(shí)進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，避免因停工造成卡鉆?；赝锨白屑?xì)檢查旋轉(zhuǎn)接頭、連接頭、擴(kuò)孔器的連接，確定連接牢固方可回拖。
8、管道回拖時(shí)，盡量使用與后一次擴(kuò)孔相同的鉆具結(jié)構(gòu)，以利于沿原軌跡，回拖時(shí)應(yīng)避免鉆具與管道硬連接，旋轉(zhuǎn)接頭和工作管之間加“U”型環(huán)，其抗拉強(qiáng)度應(yīng)與鉆機(jī)的額定拉力相匹。
四、泥漿的流變性的問題
水向穿越的成孔依賴鉆具對(duì)周圍土壤的切削和擠壓。泥漿的重要作用之一就是懸浮和攜帶泥屑。確保泥漿的流變性，才能使其懸浮和攜帶泥屑的作用完全發(fā)揮。在一些重大項(xiàng)目的穿越施工，都是在板式擴(kuò)孔器擴(kuò)孔后，采用桶式擴(kuò)孔器清孔，以達(dá)到確保預(yù)擴(kuò)孔質(zhì)量的目的，這樣不僅使泥漿的流變性增強(qiáng)，還減少了管道回拖時(shí)的阻力。而在本工程的施工中并未對(duì)預(yù)擴(kuò)孔進(jìn)行清孔。從而大大增加了回拖阻力，也是造成回拖失敗的原因之一。
五、預(yù)擴(kuò)孔直徑選擇上的問題
孔的穩(wěn)定性隨著穿越地層巖性的不同存在很大的差別。在粘土、亞粘土層，孔的穩(wěn)定性比較好；而在粉砂、流砂和礫石層，孔的穩(wěn)定性很差。在實(shí)際施工中，地下土層多為流砂，粉砂，這也導(dǎo)致了預(yù)擴(kuò)孔的穩(wěn)定性較差?？讖皆酱?，塌孔的可能性也隨之增加。實(shí)際施工時(shí)，為了增大環(huán)形空間減少回拖拉力，采用了擴(kuò)孔直徑1.5Dn，而在一般情況下管道穿越的后一級(jí)擴(kuò)孔直徑為1.2—1.3Dn或Dn+mm。較大的孔徑雖有利于管道的回拖，但在流砂和粉砂的地層采用擴(kuò)孔直徑，加大了塌孔的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)施工周期較長也是間接導(dǎo)致管道在回拖過程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象的原因。
非開挖技術(shù)無論在理論上[3]，還是在施工工藝方面，都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。勝越非開挖公司主要從事非開挖頂管施工$。本公司具有特種專業(yè)工程專業(yè)承包資質(zhì)，可承擔(dān)斷面10平方米以下的管道掘進(jìn)工程施工。公司通過幾年認(rèn)真求實(shí)的鉆研，視質(zhì)量和信譽(yù)為好的生命。已形成一個(gè)以科研為先導(dǎo)，科技成果轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力為特色的施工企業(yè)，公司擁有實(shí)力強(qiáng)勁的特種施工隊(duì)伍，已將各種科研成果好的應(yīng)用于急，重等工程實(shí)際中，并得到了業(yè)主單位和監(jiān)理單位的廣泛認(rèn)可和贊譽(yù)。非開挖頂管機(jī)在頂進(jìn)過程中，可以環(huán)比對(duì)周圍地區(qū)地面的影響。其它我們來看一下主頂?shù)倪x擇。采取四臺(tái)兩百噸的頂作作為主頂，千斤頂管的形成為某些四米。檢驗(yàn)方法：用鋼尺丈量。③襯墊表面不應(yīng)有剝離。
它可以穿越公路，鐵路，高山，河流等等，是不折不扣的現(xiàn)代“穿越”技術(shù)。這種技術(shù)可分為頂管鋪管技術(shù)，頂管掘進(jìn)機(jī)鋪管技術(shù)，遁地穿梭矛鋪管技術(shù)，導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)四種。分別來了解一下。軟土一般是指在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積的軟塑到流塑狀態(tài)的飽和粘性土層。特點(diǎn)是天然含水量大，抗剪切強(qiáng)度低，壓縮率高，富含有機(jī)質(zhì)的淤泥或淤泥質(zhì)土。1)含水量高，孔隙比大軟土的天然含水量一般都不大于液限，孔隙比大于1.0，有的軟粘土有時(shí)含水量高達(dá)200％以上，孔隙比大到6.0。淤泥和淤泥質(zhì)土還富含有機(jī)質(zhì)。軟土屬于粘性土。粘性土的性質(zhì)受水的影響使很大的。隨著含水量的不斷增加，粘性土可由固態(tài)漸漸變?yōu)榘牍虘B(tài)，再至可塑態(tài)，后邊到流動(dòng)狀態(tài)。
目前公司不但擁有自行研制的在新疆戈壁土質(zhì)上較為適用的非開挖頂管機(jī)械系列，還有創(chuàng)新的頂管施工技術(shù)，該系列頂管機(jī)具和創(chuàng)新的頂管施工技術(shù)。對(duì)地面構(gòu)筑物和地下管線影響小等特點(diǎn)，在新疆排水工程及阿克蘇給水工程中都得到了證實(shí)，近幾年公司技術(shù)人員以高超的技藝，精心的操作不斷穿越高速路，立交橋，防洪渠，排水管線等敏感構(gòu)筑物。（三）照明設(shè)備：井內(nèi)使用電壓不大于12V的低壓照明。（四）通風(fēng)設(shè)備：人工挖土前和挖土過程中其良好的施工質(zhì)量和工作能力得到了有關(guān)部門的高度評(píng)價(jià)。施工組織設(shè)計(jì)一般包括五項(xiàng)基本內(nèi)容:（一）工程概況工程的基本情況，工程性質(zhì)和作用，主要說明工程類型，使用功能，建設(shè)目的，建成后的地位和作用；（二）施工部署及施工方案施工安排及施工前的準(zhǔn)備工作。
穿越孔混凝土，鑄鐵微型隧道法小口徑道，管棚，穿越孔混凝土，鑄鐵水平定向鉆進(jìn)長穿越孔，水平環(huán)境井鋼，塑料水平螺旋鉆進(jìn)鋼套管，穿越孔鋼套管水平頂推鉆進(jìn)壓力管道，鋼套管鋼，混凝土鋼套管沖擊矛法壓力管道，電纜線，穿越孔鋼。塑料夯管法鋼套管，穿越孔，管棚，打入樁鋼套管潛孔錘施工法穿越孔銅管，混凝土管管道更新技術(shù)施工方法典型應(yīng)用常用管材類型爆管法各種重力和壓力管道PE，PP，PVC。$新管道施工技術(shù)施工方法典型應(yīng)用常用管材類型頂管法各種大口徑管道GRP脹管法各種重力和壓力管道PE樹脂非開挖技術(shù)措施按施工工藝可分為：導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)。遁地穿梭矛鋪管技術(shù)，頂管掘進(jìn)機(jī)鋪管技術(shù)，頂管鋪管技術(shù)。[1]導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)⑴施工優(yōu)點(diǎn)①導(dǎo)向儀導(dǎo)向。
既往回填，地下設(shè)施以及土質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查。三是地表障礙物調(diào)查，地表面可滿足導(dǎo)航設(shè)備通過，具有實(shí)施控制的基本條件。拉管施工技術(shù)要點(diǎn)1.導(dǎo)向孔軌跡的設(shè)計(jì)導(dǎo)向孔是擴(kuò)孔拉管的母線，也是最終形成的管線孔。與其它管線不同，重力管對(duì)于深度，坡度允許誤差均有較嚴(yán)格的要求，施工難度大。因此，對(duì)于正在生產(chǎn)的廠區(qū)。管線設(shè)計(jì)既要考慮廠區(qū)的實(shí)際情況，又要滿足施工的基本條件，以確保管線鉆進(jìn)時(shí)有較小的入土角度。工作井區(qū)間一般按100～200m的間距設(shè)置。當(dāng)管線較深時(shí)，為入土角度，入土工作坑設(shè)計(jì)見圖1。2.回拉力的計(jì)算及定向鉆機(jī)的選擇定向鉆根據(jù)穿越長度實(shí)際需要的回拉力進(jìn)行選型?；乩Φ挠?jì)算參考2007年福建省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)程》。