作者：张学妙，张林第一作者单位：青岛能源设计研究院有限公司
摘自《煤气与热力》2019年2月刊
1 工程概况 黑龙江中路次高压天然气管道是一条青岛市城区天然气主干线，全长为5.5 km，管道外直径为508 mm，壁厚10 mm，设计压力为1.6 MPa，管材为双面埋弧焊直缝钢管。天然气管道需要穿越李村河，李村河河床已进行混凝土硬化完毕，两岸已完成绿化，李村河河面宽约90 m，河南岸为50 m宽的绿化带，河北岸为40 m宽的绿化带。为避免破坏河道工程及两岸绿化，政府有关部门不允许进行开挖施工，只能采取非开挖穿越施工方式。经分析，采用定向钻穿越，穿越总长度至少为180 m。 拟穿越李村河段勘察深度范围内工程地质剖面见图1，图1中标高单位为m。该地质对水平定向钻穿越适宜性较差［1］。 
图1 工程地质剖面
2 定向钻穿越施工易出现问题分析 ①防腐层损坏 穿越管道防腐层采用加强级3PE防腐层，补伤采用辐射交联聚乙烯补伤片进行修补，补口采用定向钻专用热收缩带，这是目前国内外燃气公司最常用、防腐效果较好的一种钢质燃气管道防腐方法。但是，由于3PE防腐层硬度不足，特别是在穿越粗砂、砾砂或碎石时，极易被划伤，造成腐蚀加快，管道使用寿命缩短。 根据本工程的地质报告，拟穿越段场地以粗砂、砾砂或碎石为主，因此，本工程穿越时需要解决管道防腐层的保护问题。 ②成孔难度大 本工程地质从地面往下第1层为杂填土，第2层为素填土，第3层为粗砂，第4层为强风化花岗岩。该地质对水平定向钻穿越适宜性较差，成孔难度大。 3 穿越技术要点 3.1 光固化保护套 CJJ/T 250—2016《城镇燃气管道穿跨越工程技术规程》第4.3.12条规定，当采用钢管穿越时，应对管道外防腐层进行防护，并应符合下列规定： ①防护层材料宜与管道防腐层兼容； ②当防腐层为三层聚烯烃类防腐层时，宜采用改性环氧玻璃钢或玻璃纤维增强类材料作防护层； ③当防腐层为环氧粉末防腐层时，宜采用改性耐磨环氧类涂料作防护层。 钢管采用加强级3PE防腐层（属三层聚烯烃类防腐层），防护材料可选用玻璃纤维增强类材料。本工程防腐层防护材料采用光固化保护套。光固化保护套是一种玻璃纤维增强类材料，增加了光敏、树脂等物质，这种材料能在紫外光照射下引发聚合反应，短时间内变得坚固而光滑。光固化保护套不仅具有较强的抗机械外力冲击和较高的力学性能，还可以增加3PE防腐层的防腐性能［2］。光固化保护套施工步骤如下： ①应在管道表面预处理后4 h内进行施工，安装光固化保护套，避免二次污染。 ②由于光固化保护套受紫外线的照射会短时间内变硬，为了避免影响对防腐层的防护效果［3］，在安装光固化保护套时，必须在无紫外线的环境下操作。本工程搭建了简易施工棚，以遮挡紫外线，全部安装工作在简易施工棚内进行。 ③安装光固化保护套时，不得损伤管道防腐层。 ④为了使光固化保护套搭接牢固，光固化保护套纵向和环向重叠部分必须大于8 cm。由于光固化保护套在阳光的直射下最易固化，因此，本项目在安装光固化保护套时，将纵向重叠部分置于管道的上半面，以利于光固化保护套在安装完工后尽可能地多受到阳光的照射。为了防止4层材料重合在同一位置，不利于充分固化，应将相邻的两个纵向重叠部分不置于一条直线上，相隔15 cm左右。 ⑤光固化保护套安装完工后，将简易施工棚移走，管道上面及侧面利用太阳光，管道下面利用特种光谱灯照射使其硬化。 ⑥光固化保护套的表面硬度达到标准要求后，在回拖前的2 h，需要将包裹在光固化保护套最外面的PE膜全部清除干净。 ⑦光固化保护套层数需要根据地质勘察情况进行选择，本工程根据地质勘察资料，有素填土、杂填土、粗砂等，穿越层较为复杂，因此，特将穿越段前半段安装两层光固化保护套，后半段安装一层光固化保护套，确保对3PE防腐层的防护效果。 3.2 钻进液 钻进液是定向钻穿越中的关键因素。由于穿越所经地层主要成分为粗砂，对钻进液成孔、固壁等要求较高。为此我们采取以下措施： ①按照事先确定好的钻进液配比，用一级钠基膨润土加上钻进液添加剂，配出符合要求的钻进液。 ②使用的钻进液添加剂有：降失水剂、固壁剂、润滑剂等。 ③为确保钻进液的性能，保证膨润土有足够的水化时间，我们采取两套加料配浆系统，延长钻进液循环周期。 ④现场配备钻进液回收处理系统，使钻进液循环使用，最大限度地减少环境污染。 ⑤钻进液用水采用管道泵从李村河中抽取，并调制成碱性水，水的pH值保持为9~10时，最适合膨润土的水化。 ⑥钻进液的黏度是钻进液流变性能的主要指标，用马氏漏斗测量单位体积钻进液流出的时间（单位为s）来表征钻进液流变性能。根据本项目穿越段地质情况，钻进液粘度控制在60 s。 参考文献：
［1］罗飞，赵传海，杨家凯，等. 水平定向钻穿越大型河流主要工程地质分析——以荆州至石首天然气管道江陵长江穿越为例［J］. 非开挖技术，2015（2）：40-44. ［2］陈德兴. 光固化保护套在定向钻穿越防腐层保护的应用［J］. 煤气与热力，2012，32（6）：A33-A38. ［3］江建海， 虞邦炜 ，王升. 光固化套在天然气管道定向钻穿越的应用［J］. 煤气与热力，2016，36（7）：B13-B16.
