作者：張學妙，張林第一作者單位：青島能源設計研究院有限公司
摘自《煤氣與熱力》2019年2月刊
1 工程概況 黑龍江中路次高壓天然氣管道是一條青島市城區(qū)天然氣主干線，全長為5.5 km，管道外直徑為508 mm，壁厚10 mm，設計壓力為1.6 MPa，管材為雙面埋弧焊直縫鋼管。天然氣管道需要穿越李村河，李村河河床已進行混凝土硬化完畢，兩岸已完成綠化，李村河河面寬約90 m，河南岸為50 m寬的綠化帶，河北岸為40 m寬的綠化帶。為避免破壞河道工程及兩岸綠化，政府有關部門不允許進行開挖施工，只能采取非開挖穿越施工方式。經分析，采用定向鉆穿越，穿越總長度至少為180 m。 擬穿越李村河段勘察深度范圍內工程地質剖面見圖1，圖1中標高單位為m。該地質對水平定向鉆穿越適宜性較差［1］。 
圖1 工程地質剖面
2 定向鉆穿越施工易出現問題分析 ①防腐層損壞 穿越管道防腐層采用加強級3PE防腐層，補傷采用輻射交聯聚乙烯補傷片進行修補，補口采用定向鉆專用熱收縮帶，這是目前國內外燃氣公司最常用、防腐效果較好的一種鋼質燃氣管道防腐方法。但是，由于3PE防腐層硬度不足，特別是在穿越粗砂、礫砂或碎石時，極易被劃傷，造成腐蝕加快，管道使用壽命縮短。 根據本工程的地質報告，擬穿越段場地以粗砂、礫砂或碎石為主，因此，本工程穿越時需要解決管道防腐層的保護問題。 ②成孔難度大 本工程地質從地面往下第1層為雜填土，第2層為素填土，第3層為粗砂，第4層為強風化花崗巖。該地質對水平定向鉆穿越適宜性較差，成孔難度大。 3 穿越技術要點 3.1 光固化保護套 CJJ/T 250—2016《城鎮(zhèn)燃氣管道穿跨越工程技術規(guī)程》第4.3.12條規(guī)定，當采用鋼管穿越時，應對管道外防腐層進行防護，并應符合下列規(guī)定： ①防護層材料宜與管道防腐層兼容； ②當防腐層為三層聚烯烴類防腐層時，宜采用改性環(huán)氧玻璃鋼或玻璃纖維增強類材料作防護層； ③當防腐層為環(huán)氧粉末防腐層時，宜采用改性耐磨環(huán)氧類涂料作防護層。 鋼管采用加強級3PE防腐層（屬三層聚烯烴類防腐層），防護材料可選用玻璃纖維增強類材料。本工程防腐層防護材料采用光固化保護套。光固化保護套是一種玻璃纖維增強類材料，增加了光敏、樹脂等物質，這種材料能在紫外光照射下引發(fā)聚合反應，短時間內變得堅固而光滑。光固化保護套不僅具有較強的抗機械外力沖擊和較高的力學性能，還可以增加3PE防腐層的防腐性能［2］。光固化保護套施工步驟如下： ①應在管道表面預處理后4 h內進行施工，安裝光固化保護套，避免二次污染。 ②由于光固化保護套受紫外線的照射會短時間內變硬，為了避免影響對防腐層的防護效果［3］，在安裝光固化保護套時，必須在無紫外線的環(huán)境下操作。本工程搭建了簡易施工棚，以遮擋紫外線，全部安裝工作在簡易施工棚內進行。 ③安裝光固化保護套時，不得損傷管道防腐層。 ④為了使光固化保護套搭接牢固，光固化保護套縱向和環(huán)向重疊部分必須大于8 cm。由于光固化保護套在陽光的直射下最易固化，因此，本項目在安裝光固化保護套時，將縱向重疊部分置于管道的上半面，以利于光固化保護套在安裝完工后盡可能地多受到陽光的照射。為了防止4層材料重合在同一位置，不利于充分固化，應將相鄰的兩個縱向重疊部分不置于一條直線上，相隔15 cm左右。 ⑤光固化保護套安裝完工后，將簡易施工棚移走，管道上面及側面利用太陽光，管道下面利用特種光譜燈照射使其硬化。 ⑥光固化保護套的表面硬度達到標準要求后，在回拖前的2 h，需要將包裹在光固化保護套最外面的PE膜全部清除干凈。 ⑦光固化保護套層數需要根據地質勘察情況進行選擇，本工程根據地質勘察資料，有素填土、雜填土、粗砂等，穿越層較為復雜，因此，特將穿越段前半段安裝兩層光固化保護套，后半段安裝一層光固化保護套，確保對3PE防腐層的防護效果。 3.2 鉆進液 鉆進液是定向鉆穿越中的關鍵因素。由于穿越所經地層主要成分為粗砂，對鉆進液成孔、固壁等要求較高。為此我們采取以下措施： ①按照事先確定好的鉆進液配比，用一級鈉基膨潤土加上鉆進液添加劑，配出符合要求的鉆進液。 ②使用的鉆進液添加劑有：降失水劑、固壁劑、潤滑劑等。 ③為確保鉆進液的性能，保證膨潤土有足夠的水化時間，我們采取兩套加料配漿系統(tǒng)，延長鉆進液循環(huán)周期。 ④現場配備鉆進液回收處理系統(tǒng)，使鉆進液循環(huán)使用，最大限度地減少環(huán)境污染。 ⑤鉆進液用水采用管道泵從李村河中抽取，并調制成堿性水，水的pH值保持為9~10時，最適合膨潤土的水化。 ⑥鉆進液的黏度是鉆進液流變性能的主要指標，用馬氏漏斗測量單位體積鉆進液流出的時間（單位為s）來表征鉆進液流變性能。根據本項目穿越段地質情況，鉆進液粘度控制在60 s。 參考文獻：
［1］羅飛，趙傳海，楊家凱，等. 水平定向鉆穿越大型河流主要工程地質分析——以荊州至石首天然氣管道江陵長江穿越為例［J］. 非開挖技術，2015（2）：40-44. ［2］陳德興. 光固化保護套在定向鉆穿越防腐層保護的應用［J］. 煤氣與熱力，2012，32（6）：A33-A38. ［3］江建海， 虞邦煒 ，王升. 光固化套在天然氣管道定向鉆穿越的應用［J］. 煤氣與熱力，2016，36（7）：B13-B16.
