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        水平定向鉆進技術
         

        水平定向鉆進技術
        水平定向鉆進技術又稱HDD技術(Horizontal Directional Drilling),是近年發展起來的一項高新技術,是石油鉆探技術的延伸。主要用于穿越道路、河流、建筑物等障礙物,它與傳統大開挖埋管施工方式相比,具有施工速度快、精度高、成本低等優點,廣泛應用于供水、煤氣、電力、電訊、天然氣、石油等管線鋪

        設工程中。

        一、施工工藝簡介

        水平定向鉆機由鉆機系統、動力系統、導向系統、泥漿系統、鉆具及附助機具組成。使用水平定向鉆機進行管道穿越施工,首先按照設計曲線盡可能準確的鉆一個導向孔,然后將導向孔進行來回擴孔,擴孔完成后將待鋪管材沿著擴大了的導向孔進行拖拉,最終完成管線穿越工作,具體工藝如下圖所示。                      水平定向鉆進技術
        水平定向鉆進技術又稱HDD技術(Horizontal Directional Drilling),是近年發展起來的一項高新技術,是石油鉆探技術的延伸。主要用于穿越道路、河流、建筑物等障礙物,它與傳統大開挖埋管施工方式相比,具有施工速度快、精度高、成本低等優點,廣泛應用于供水、煤氣、電力、電訊、天然氣、石油等管線鋪

        設工程中。

        一、施工工藝簡介

        水平定向鉆機由鉆機系統、動力系統、導向系統、泥漿系統、鉆具及附助機具組成。使用水平定向鉆機進行管道穿越施工,首先按照設計曲線盡可能準確的鉆一個導向孔,然后將導向孔進行來回擴孔,擴孔完成后將待鋪管材沿著擴大了的導向孔進行拖拉,最終完成管線穿越工作,具體工藝如下圖所示。

        水平定向鉆穿越施工需要兩個分離的工作場地:

        鉆機設備場地(鉆進入土點工作區)和管線預制場地(鉆孔出土點工作區)。每個場地的主要施工工序如下:


        鉆機設備場地:測量放線→三通一平→鉆機設備進場→鉆機組裝調試→控向系統調試→鉆導向孔→預擴孔→回拖→設備退場→恢復地貌。

        管線預制場地:測量放線→三通一平→設備進場→運管布管→組裝焊接等→設備退場→恢復地貌。


        二、水平定向鉆施工的優、缺點及適用范圍

        (一)水平定向鉆施工的優點

        1.采用定向鉆穿越施工時,地上功能能夠正常使用。例如穿越公路、鐵路時,可不阻斷交通;穿越河

        流時,可保證河流暢通,不阻斷通航、排洪。


        2.由于采用了非開挖施工,減少了大量工程土的開挖、運輸和堆放,有利于環境保護。同時,也相應

        的減少了基礎埋設、地面恢復等的費用。

        3.施工周期短、作業安全迅速、綜合成本低,社會效益顯著。在開挖施工無法進行或不允許開挖施工

        的場合,可用定向鉆從其下方穿越。在城市建設高速發展的今天,避免重復開挖、修復所造成的道路拉鏈工程,具有較高的社會及經濟效益。

        (二)水平定向鉆施工的缺點


        1.由于水平定向鉆施工是一項新的生產工藝技術,目前我國尚無統一的技術標準和施工驗收規范,造

        成對工程設計、施工質量的把控沒有官方依據。一旦發生質量事故,對責任方的認定也造成一定難度。

        2.由于采用定向擴孔拖拉,施工結束時,管材與回擴孔之間的空隙處理,不能像開槽敷設施工那樣進

        行回填夯實。因此,對管材沉降要求比較高的工程在實際使用中存在著一定的風險。

        (三)水平定向鉆施工的適用范圍

        水平定向鉆適用于城市道路、公路、鐵路、河流及其它不宜在大開挖施工地段的管道穿越工程。可敷設
        天然氣、熱力、自來水、雨污水、電力、電信、有線電視、網絡等各類地下管線,管材主要可分為鋼管、PE管、鋁塑管、銅塑管、電纜、光纜等。


        三、水平定向鉆施工造價構成及主要影響因素


        由于水平定向鉆施工的應用范圍較廣,因此涉及到的專業工程計價依據也較多。例如,市政定額、交通

        定額和石油天然氣定額中均有相關的定額子目。由于施工工藝不同,計價的方法和內容均有所不同,但涉

        及到報價時所需考慮計價要素基本類似,筆者根據多年來工作經驗,以石油天然氣工程報價為例簡要介紹

        如下。

        石油天然氣工程水平定向鉆施工報價主要包括管線預制、定向鉆穿越、土石方工程、三通一平、泥漿處

        理等費用,有的還包括了過渡段管線敷設及其他零星工程。招標文件及圖紙一般只標明或說明定向鉆穿越

        的材質、規格、及穿越的長度,預算人員還需要根據水平定向鉆施工組織設計和施工方案,并結合施工現

        場實際情況計算分部、分項工程量,以保證報價的準確性和合理性。


        (一)水平定向鉆穿越主要工程量

        1.安裝部分

        接樁測量放線:按設計圖紙(自然地面入土點到出土點)計算穿越長度套用相應專業定額。


        鉆機安拆、調試:不分土質,套用相應專業定額,分大、中、小三種鉆機。


        鉆具安拆:導向孔、擴孔、回拖的鉆具安拆,不分土質,按鉆機類型和穿越管徑劃分套用相應專業定額。


        鉆導向孔:按土質、鉆機類型和穿越長度套用相應專業定額。


        預擴孔:按土質、鉆機類型套用相應專業定額。


        管線回拖:按土質、鉆機類型套用相應專業定額。穿越管段的預制安裝:根據實際穿越管段的材質按施
        工圖的設計要求進行預制、安裝、防腐并套用相應定額。


        1.土建部分

        預制場地的土石方工程:管線作業帶平整、穿越預制管段發送溝開挖回填、發送溝恢復地貌等。鉆
        機場地土石方工程:鉆機場地平整、鉆機工地泥漿池開挖及回填、恢復地貌等。連頭土石方工程:連頭
        操作坑開挖及回填,連頭操作坑井點降水、打支撐樁、恢復地貌等。

        3.其他項目
        HSE的費用:健康、安全、環保費等。施工設備的場外運輸、設備進退場、施工調遣費用等。施工
        便道:盡管交通便利,如施工場地距公路有一段距離,仍就需要修筑便道等。


        (二)影響水平定向鉆報價的主要因素

        1.定向鉆穿越長度、管徑

        到目前為止,定向鉆穿越的最大長度是杭州-寧波天然氣輸氣管道錢塘江穿越工程,管徑為813mm,穿越長度為2454.15m。穿越的最大管徑是西二線東段渭河主河槽穿越工程,管徑為1219mm,穿越長度為1240m。定向鉆穿越長度、管徑的選擇與穿越使用的鉆機型號、穿越預制管段發送溝開挖回填有直接關系。


        2.穿越地段的地質情況

        適合水平定向鉆施工的地質主要包括為三類地質:Ⅰ類土質包括粘土層、亞粘土層和細土層;Ⅱ類土質是指地表為粘土層、中粗砂層、砂層、細砂層、中間帶有膠泥粘土層及亞粘土層、粗砂層、礫徑小于30mm含量在20%的礫石層;Ⅲ類土質是指硬度在30MPa以下的巖石層及砂巖層。地質情況直接影響施工的成
        敗,水平定向鉆施工過程中常見的問題是成孔難、控向難、而且容易出現孔壁塌方、卡鉆、鉆桿斷裂甚至回拖管段和鉆具滯留在孔內等狀況。因此,水平定向鉆報價尤其是長距離大口徑管越工程報價時必需認真分析地質情況,擬定合理的施工方案,以降低報價風險。


        3.穿越使用的鉆機型號及鉆具的配備情況

        水平定向鉆的施工成本與采用的鉆機及鉆具有直接關系。拉力扭矩較大的鉆機可以加快施工進度、降低穿越時的風險,但由此產生的鉆機臺班費用也較高。因此選擇合理的鉆機及鉆具直接影響到報價的高低。

        4.施工現場環境條件

        由于水平定向鉆施工需包括發送和接受兩個場地,施工現場的兩側都需要布置設備,為縮減成本應盡可能利用原有的道路或直接利用管線作業帶。報價時要考慮臨時借地、臨時便橋便道、作業帶清掃、管線連頭是否需要降水、道路使用以及運輸車輛的過路過橋等費用。

        5.泥漿回收及處理措施

        泥漿處理費用是水平定向鉆穿越造價的一個重要組成部分,泥漿處理的方法不同,工程的成本也不同。常見的泥漿處理方法有現場處理、運到垃圾場由垃圾場集中處理、棄置無人地帶自然分化、挖坑深埋。如果施工現場位于污染區域,泥漿還需經過污染測試,并按政府的要求方式進行處理。對于施工現場應優先考慮采用泥漿回收系統,重復利用泥漿來滿足施工的需要,從而降低泥漿材料消耗,減少泥漿外運處理的費用,達到降低總報價的目的。


        四、結束語

        水平定向鉆技術是一種環境影響小、工程造價低、施工速度快的非開挖施工技術。它具有實用性強、適用面廣、效益好等特點。在未來的城市地下管線工程中,定向鉆技術將得到越來越多的運用。工程預、結算人員在編制水平定向鉆預算報價時要根據施工圖中穿越的種類、材質,并結合施工現場實際情況按定向鉆穿越的主要工藝、步驟來計算工程量、套用定額。總之,影響水平定向鉆施工報價的因素很多,合理的預算編制只是投標報價的基礎工作,最終報價還要分析其它因素,如穿越的風險、競爭對手、以往類似工程造價等等,所以水平定向鉆施工最終報價不是一成不變的預算價格,而是承包商在市場競爭中經驗和實力的較量。


         
         
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