热力管道焊接工艺(热力管道水平定向钻敷设关键技术)

Posted 2023-06-02

篇首语：日日行，不怕千万里；时时学，不怕千万卷。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了热力管道焊接工艺(热力管道水平定向钻敷设关键技术)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

热力管道焊接工艺(热力管道水平定向钻敷设关键技术)

水平定向钻施工技术源于20世纪70年代，并于20世纪90年代传入我国，目前被广泛应用于热力、输油、电力、通信、燃气、给水等领域的管道敷设。

水平定向钻施工技术是指利用定向钻机，通过导向、定向钻进等方式在地表极小部分开挖的情况下（一般指入口和出口小面积开挖），敷设钢管、PE管等地下管线的施工技术。水平定向钻施工技术从地下完成穿越，避免阻碍地上交通以及对广场、绿地、植被等的破坏，而且不会影响穿越区域居民的正常生活和工作秩序，具有较高的社会经济效果［1-5］。本文对水平定向钻敷设热力管道关键技术进行探讨。

1 技术特点与适用条件

当热力管道在穿越市政主干道路、公路、河流、沟渠等无法进行开挖施工的场所，且采取顶管施工存在塌方、透水等安全隐患时，宜采用水平定向钻施工技术。

采用水平定向钻施工时，只需在管道起点划定操作场地，安装定向钻机、配套设施，开挖起始工作坑（包括入钻工作坑、钻进液储存坑、钻进液废浆回收坑等），确保定向钻机顺利进行钻孔、扩孔与管道回拖等工序。在管道终点划定操作场地，在该场地上进行保温管焊接、管道与钻杆连接、管道入孔等工序，并开挖接收工作坑（包括顺管工作坑、钻进液废浆回收坑等）。

水平定向钻施工技术利用定向钻机和导向设备，在管道敷设位置进行预先钻孔与扩孔（扩孔可分为一级扩孔与多级扩孔），然后利用定向钻机将管道拖入扩好的孔道内，实现管道敷设。与传统开挖敷设施工技术相比，降低了管沟开挖、回填、路面恢复等工作量，且定向钻机钻孔、扩孔及回拖的速度较快，大幅缩短了施工期。

水平定向钻施工技术适用于除砂卵石及含水地层以外的非硬岩地质，管道起点、终点位置操作场地的设置条件也是能否采用水平定向钻施工技术的条件。

2 关键技术

2.1 定向钻机设计回拖力

回拖力的计算对于定向钻机正确选型至关重要，定向钻机的设计回拖力一般取计算回拖力的1.5~3.0倍。计算回拖力F的计算式为［6］：

2.2 钻进液作用与用量

水平定向钻施工时，钻进液性能及钻进液用量是决定施工成功的重要因素之一。在钻孔、扩孔过程中，钻进液的主要作用为排砂、排泥，促进孔道形成与稳定，冷却钻头及钻杆。在回拖过程中，钻进液的主要作用为润滑、保护管道等。

钻进液的配料通常包括水、膨润土、工业碱、钠羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、植物胶等，钻进液的配方应根据钻进时地层土质的变化进行调整，且pH值应控制在8~10。

钻进液用量V的经验计算式为：

2.3 水平定向钻施工流程

①水平定向钻施工流程基本为地质勘探，测量放线，操作场地布置及平整，定向钻机及配套设施就位，开挖起始工作坑与接收工作坑，钻孔，扩孔，洗孔，回拖管道就位。

②水平定向钻施工前应进行现场地质勘探，并出具地质勘探报告。根据地质勘探报告，分析拟穿越区域的地质是否符合水平定向钻施工条件，确定穿越的深度及钻进液的配方等。

③根据设计图进行放线测量，勘查现场，调查管道穿越区域内所有其他地下管线和地上建构筑物，避免水平定向钻穿越时破坏地下管线及地上建构筑物基础。必要时召开协调会，商讨地下管线及地上建构筑物基础的保护方案，切忌未经详细调查直接进行水平定向钻穿越。

2.4 钻进液废浆的处理

若现场条件允许，可开挖钻进液废浆回收坑，并采用处理设备对其进行处理，部分废弃的钻进液废浆应运至环保部门指定地点进行处理。若现场无处理条件，应将钻进液废浆及时清运，不得直接排入河流或市政雨污水管道内，清运车辆多使用混凝土搅拌车。

3 热力管道水平定向钻施工的注意事项

①用于水平定向钻施工的热力管道需采用预制直埋保温管，保护层采用高密度聚乙烯外护管，钢管、保温层、外护层的材质及厚度与管沟敷设施工的材质相同，无须采取特殊处理。管道安装时：a.对于管道终点一侧已进行管沟开挖的管线，管道的焊接宜在管沟内完成，以缩小管道回拖时管道与孔道口的高差。b.对于管道终点暂未进行管沟开挖的管线，可直接在现状路面上进行焊接，但需开挖满足坡度要求的顺管工作坑，确保管道安全地拖入孔道内。对于场地条件允许的项目，可适当延长顺管工作坑长度，以降低管道变形。

②采用螺旋焊缝钢管的热力管道，焊接方式宜采用氩电联焊（先采用氩弧焊焊第一遍，再采用电弧焊进行满焊），焊口采用X射线检测。采用无缝钢管的热力管道，焊接方式可采用电弧焊，焊口采用超声波检测。按照安阳市热力管道水平定向钻施工经验，在管道焊接完成后水平定向钻穿越前应进行气密性试验，气密性试验多采用气压试验，稳压1h，无压降为合格。管道回拖完成后，按照同样的方法进行气密性试验，合格后方可进入下一道工序施工。

③对于定向钻穿越的保温管，接头补口宜采用热熔套电热熔焊接。为了避免穿越过程中接头补口处损坏，在热熔套与聚乙烯外护管搭接处采取热缩带进行保护。

④管道的允许曲率半径一般为保温管工作钢管外直径的1200~1500倍，工作钢管外直径越大，曲率半径取值越高。

⑤在回拖过程中，若管道与管沟底部或顺管工作坑底部直接接触，易造成聚乙烯外护管损坏，尤其是接头补口部位。为了降低摩擦力，一般采用沙袋将管道架空，避免管道回拖过程中的过度摩擦，沙袋的间距可根据管径进行调整。为了使管道顺利进入孔道内，宜采用起重机配合管道回拖，利用起重机将穿越前端吊起，使管道平缓地进入孔道。在管道回拖过程中，要密切关注保温管的聚乙烯外护管，尤其是接头补口，发现问题应及时进行修复，注意修复时间不宜过长，一般不超过4h，否则易导致孔道坍塌造成管道抱死。

4 工程应用

水平定向钻施工技术已在安阳市热网建设中得到了广泛应用，最小管径为DN 80 mm，最大管径达到DN 1 200 mm。均采用预制直埋保温管，钢管材质为Q235B，安装工艺为无补偿冷安装。

2009年平原路，DN 500 mm热力管道穿越万金渠，穿越长度为147 m，穿越区域土质为黏土。保温管聚乙烯外护管外直径为655 mm，钢管规格为D529×8，焊接方式为氩电联焊，采用X射线探伤，接头补口为电热熔焊接附加热缩带保护。管道焊接完成及穿越完成后分别进行了气密性试验。由于管道在管沟内焊接，管沟底部与孔道入口处的高度基本一致，且沟槽内为原状素土，硬度较小，未利用沙袋将管道架空，采用起重机配合管道回拖，施工过程历时5 d。该段热力管道自2009年运行至今未出现任何问题。

2009年彰德路，DN 300 mm热力管道穿越农贸市场、汽车4S店，穿越长度为180 m，穿越区域土质为黏土。保温管聚乙烯外护管外直径为420 mm，钢管规格为D325×7，焊接方式为氩电联焊，采用X射线探伤，接头补口为电热熔焊接附加热缩带保护。管道焊接完成及穿越完成后分别进行了气密性试验。由于管道终点位置的管沟暂未开挖，管道焊接在地面上进行。为保护聚乙烯外护管与接头补口，在管道回拖期间利用沙袋将管道架空，并采用起重机配合管道回拖，施工过程历时15 d。该段管道自2009年运行至今未出现任何问题。

2014年光明路，DN 900 mm热力管道穿越茶店坡沟、广场及文峰大道，穿越长度为336 m，穿越区域为黏土。保温管聚乙烯外护管外直径为1 054 mm，钢管规格为D920×14，焊接方式为氩电联焊，采用X射线探伤，接头补口为电热熔焊接附加热缩带保护。管道焊接完成及穿越完成后分别进行了气密性试验。由于管道终点位置的管沟暂未开挖，管道焊接在地面上进行。为保护聚乙烯外护管与接头补口，在管道回拖期间利用沙袋将管道架空，并采用起重机配合管道回拖，施工过程历时20 d。该段管道于当年投入运行，已正常运行两个供暖期。

5 结语

随着水平定向钻施工技术在越来越多的热力管道工程中应用，陕中科积累了丰富的设计及施工经验，该项施工技术正逐步走向成熟，为热力及其他市政管道穿越市政道路、公路、河流、水渠、广场等无法开挖施工的区域提供了很好的解决方法。

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