
在工程管道行業(yè),管道通過道路、河道的方式主要分為直埋開挖敷設、穿越和跨越3種。其中穿越主要采用水平定向鉆的施工方法,而水平定向鉆施工具有著速度快、對環(huán)境影響較小、施工周期較短、管道運營安全、綜合造價較低、管道運營安全等多方面的優(yōu)越性。
硬黏土和強風化泥頁巖、中硬-硬質(zhì)黏土和淤泥、卵礫石層,或含量較少及強度不高巖石地層都適合于定向鉆施工,可優(yōu)先采用水平定向鉆方案。穿越出入點兩側(cè)應均有較好的道路通往穿越場地附近,均適合鉆機組裝施工。場地盡可能寬闊,便于管道回拖施工,滿足定向鉆施工場地要求。
1.水平定向鉆先導孔軌跡與角度設計
水平定向鉆先導孔軌跡與角度設計應包括:
1. 鉆孔類型和軌跡形式;
2. 確定各項軌跡參數(shù),包括入土角、出土角、圓弧過渡段曲率;
3. 由于熱力工程管道多為鋼質(zhì)材質(zhì),這里以鋼管為例,水平定向鉆先導孔軌跡參數(shù)的入土角可控制在8°~18°以內(nèi),出土角可控制在4°~12°以內(nèi),曲率半徑宜大于1500D,且不應小于1200D。
2.穿越施工場地布置與平整
按照擬定位置和設計尺寸清表四周無雜物、平整場地,場地壓實度符合規(guī)范和設計要求,四周布置集水明溝用以排除積水。在適宜位置各挖泥漿池1個,其尺寸長寬不小于30m,深度約1~2m,泥漿池底部采取土工布等隔水材料防泥漿滲漏到地層中。施工通道應根據(jù)實際情況修筑,路面應滿足大型設備進場的承載力要求;赝蠄龅貙挷恍∮30m,管道回拖采用挖溝的方式進行。對于具體場地布置和處理措施,施工時還應根據(jù)實際現(xiàn)場的定向鉆機具體情況而定。
3.定向鉆段徑向穩(wěn)定性校驗算
采用水平定向鉆施工的管段徑向穩(wěn)定性的校驗算大多模擬無壓驗算。導向孔鉆進過程中,需要新建文件數(shù)據(jù)庫,記錄控制過程,復制主機自動生成的各項實時數(shù)據(jù),并進行歸檔。
導向孔示意
4.管道回拖工況應力計算
根據(jù)一些已實施項目案例來看,設計回拖力值時可將計算得出的回拖力值適當提高,取1.3~3.0倍即可;赝蠒r應連續(xù)作業(yè),采取緩慢勻速的行進方式,避免生硬拖拉,或因停工致使阻力增大,扭矩、回拖力、回拖速率、泥漿供應均需在合理的范圍內(nèi)。如若出現(xiàn)偏差宜采用小角度微調(diào)整的的方式循序漸進行,禁止停機進行大范圍角度調(diào)整。
管線回拖
此外,管道彎曲應力小于允許彎曲應力則滿足要求。
5.鉆孔最終擴孔直徑
定向鉆擴孔孔徑并不是越大越好,次數(shù)也并不是越多越好,需要根據(jù)地層地質(zhì)條件、鉆機設備大小、設計曲率半徑等調(diào)整確定,分為一次擴孔和多級擴孔,目前大多數(shù)情況進行多級擴孔。為防止踏孔,導向孔完成后應及時拆卸導向鉆頭,安裝外觀良好、質(zhì)量合格的合金擴孔器進行擴孔作業(yè)。為保證穿越施工的質(zhì)量及安全性,可增加采用預擴孔和清孔工序。泥漿液方面需要做到供應及時,流量和壓力等各項指標滿足施工要求。在擴孔作業(yè)過程中做好文字記錄,并留檔,做到有據(jù)可查。
管線回拖
6.防腐層的確定
以供水管道為例,本著降低保溫厚度但不降低保溫效果的前提下同時兼顧層之間、各層與鋼管之間的黏結(jié)強度,防止回拖過程中出現(xiàn)破損和層間分離的情況。目前埋地管道保溫材料廣泛采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料,防腐層未做具體規(guī)定,較多采用聚丙烯膠黏帶、3層PE、熔結(jié)環(huán)氧粉末及酚醛環(huán)氧玻璃鋼,防腐層優(yōu)缺點如下:
1聚丙烯膠黏帶
聚丙烯膠黏帶防腐層有著實施便捷、機械設備簡單等優(yōu)點。聚丙烯膠黏帶做保溫層下的防腐層可以有效地防止因鋼材變形而拉裂保溫層,與此同時與聚氨酯有一定的黏結(jié)強度,可以有效減少保溫層從防腐層上脫落。但聚丙烯膠黏帶采用纏繞方法,帶間橫縫較多,易出現(xiàn)搭接處黏結(jié)力失效的情況,造成防腐效果降低,耐溫一般不超過100℃。
23層PE
3層PE是由高密度聚乙、烯環(huán)氧粉末和熱熔膠組成的3層防腐結(jié)構(gòu),近些年來是長輸管道較為常用的防腐方式,具有機械性能優(yōu)異、絕緣、抗雜散電流干擾、耐沖擊性能出眾、3層PE復合結(jié)構(gòu)集環(huán)氧粉末和聚乙烯的優(yōu)點于一體,綜合性能優(yōu)異。但價格相對較高,耐溫約為100℃。
3熔結(jié)環(huán)氧粉末
熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層與金屬表面接觸面有很高的黏結(jié)性,硬度高,摩擦系數(shù)較低,適用范圍較廣,抗土壤應力好,耐蝕性能較強,化學穩(wěn)定性好。缺點是涂層噴涂之前需要對鋼管表面進行嚴格的處理,如處理不妥當易引起黏結(jié)失效;有著偏高的水汽滲透率,如果保溫層因外層失效,與水介質(zhì)接觸后,有產(chǎn)生鼓泡的可能。常用熔結(jié)環(huán)氧粉末耐溫不高于100℃。
4酚醛環(huán)氧玻璃鋼
酚醛環(huán)氧玻璃鋼具有良好的抗腐蝕性能、耐溫性,耐溫一般高于100℃,強度較高、硬度大,與鋼管有較強的黏結(jié)力。同時酚醛環(huán)氧玻璃鋼與聚氨酯泡沫塑料的黏結(jié)性較好,也可以工廠預制,能夠保證質(zhì)量。
7.硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層的確定
硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層,通常在工廠常溫狀態(tài)下發(fā)泡成型,具有生產(chǎn)工藝簡單、重量輕、隔熱、耐寒效果佳、施工簡單便捷等特點。由于聚氨酯發(fā)泡料的重量很輕、導熱系數(shù)較小、抗老化性好、使用壽命長,對管道運營提供了保障。
8.管道補口
保溫管道補口是整個工程最薄弱的環(huán)節(jié),經(jīng)調(diào)研,所有埋地保溫管道發(fā)生腐蝕的部位基本在補口位置,因此補口質(zhì)量的好壞,關系到整條管道的質(zhì)量。補口處的各層間材料需基本與主管道材質(zhì)保持一致。值得注意的是,為保證管道補口處的密封性,防止地下水滲入,補口均要求做嚴密性試驗,補口聚乙烯外護采用電熔焊工藝。為了增強補口防護層密封性,采用電熱熔套(帶)縫用熱收縮帶封閉。
9.地面標識
線路標識包括線路標志樁、警示帶和警示牌。管道在穿越河流兩側(cè)設置穿越樁。為了防止臨近項目開挖或者其他生產(chǎn)等活動等過程對我方已建熱力管道造成影響甚至破壞,在管道上方設置警示帶,警示帶埋設在管道上方與管道路由重合豎向?qū)R狀態(tài)。管道在穿越河流兩端設置警示牌。
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