1 概述

对于大管径供热管道，在实施定向钻穿越施工的回拖作业时，为降低回拖阻力需向钻孔内注入泥浆。由于大管径供热管道的体积比较大，回拖过程中泥浆对供热管道将产生比较大的浮力，导致供热管道上部与钻孔孔壁之间产生极大的摩擦力。为降低泥浆浮力对管道的抬升作用，在回拖作业时需增加管道重量(一般向管道内注水，增加管道重量)。由于注水后管道的重量大幅增加，在回拖作业时，适用于小管径供热管道的地面减阻方式[1]已不能完全适应大管径供热管道的回拖作业要求。适用于小管径供热管道的减阻方式为导向沟配合起重机的地面减阻方式，即利用起重机将管道前端吊起，在定向钻机回拖作用下，使管道平缓地进入钻孔。导向沟为在管道进入钻孔前的一段开挖的具有一定坡度的沟槽，以缩小回拖作业时管道与钻孔口的高差。

首先，在实践过程中发现在理论教学中不能发现的问题。虽然通过一个学期的理论教学，学生掌握了一定的专业基础，但在具体应用实践中会产生很多具体的问题，查找相关资料，寻求解决问题的方法与途径，是培养学生探究能力、提高创新能力的有效途径。

适用于大管径供热管道的地面减阻方式是采取开挖专用的发送沟，并向发送沟内注入泥浆，利用发送沟内泥浆对管道的浮力及泥浆的润滑作用，降低管道回拖过程中发送沟与管道的摩擦力，起到保护保温管PE外护管及接头保温结构的作用。值得说明的是，无论采用何种地面减阻方式，均需要开挖导向沟。本文对大管径供热管道水平定向钻施工中回拖作业的关键技术进行探讨。

2 关键技术

2.1 定向钻机回拖力

由于在回拖作业时需向管道内注水以增加重量，因此在计算定向钻机回拖力时需考虑注水的影响。定向钻机计算回拖力的计算式为[2]18：

水利定额早已实行量价分离了，本不应再有 “未计价装置性材料费”这一称谓。但“116号文”继续沿用了这一概念，而且2005年的补充定额似乎还将这一概念引入了建筑工程，其第九章（属建筑工程范畴）规定，长距离输水管道、顶管等按未计价装置性材料计算。这就造成了计价困惑，不知道长距离输水管道、顶管是按建筑工程计费（另行增加未计价装置性材料费），还是按安装工程计费。同理，也不明白堤(坝)下的外购涵管（混凝土管、钢管、塑料管、钢管）、倒虹吸管又怎样处理和计费。

F=Lf|0.25πD2ρg-

(Wp+Ww)|+KπDL

(1)

2)求出初始点集中所有点到拟合的空间平面的距离，以及点到圆心(x0,y0,z0)的距离与半径的差值，分别记为Fi、Di(i=0,1,2,…n)：

L——穿越长度(指入土点与出土点的直线长度)，m

f——供热管道与钻孔壁之间的摩擦系数，一般取0.1～0.3，本文取0.3

D——保温管外直径，m

ρ——泥浆的密度，kg/m3，一般取1 020～1 250 kg/m3，本文取1 250 kg/m3

在管道安装前，须根据设计要求开挖发送沟，发送沟深度须满足注入泥浆后能够将管道浮起，发送沟的下底宽宜比保温管外直径大500 mm。完成施工后的发送沟见图1。

Wp——单位长度未注水保温管重量，N/m

Ww——单位长度保温管注入水的重量，N/m

K——泥浆的黏滞系数，N/m2，一般取150～350 N/m2，泥浆黏性较大时取较大值，反之取较小值，本文取350 N/m2

单位长度未注水保温管重量Wp的计算式为：

Wp=0.5πδsρsg(Ds,o+Ds,in)+

0.5πδiρig(Di,o+Di,in)+

以SPSS22.0统计软件处理实验数据,计量资料成长经历量表评分、认知成套测试评分用(±s)表示,t检验;计数资料以%表示,用X2检验,P<0.05为差异有统计学意义。

0.5πδPEρPEg(DPE,o+DPE,in)

(2)

式中 δs——工作管壁厚，m

ρs——钢材密度，kg/m3，取7 850 kg/m3

管道安装可直接在发送沟内完成，安装完成后，进行管道强度试验、严密性试验，试验合格并对管道接头位置进行补口处理后，向发送沟注入泥浆，最小注浆深度宜大于保温管外直径的33%，见图2。

δi——聚氨酯保温层的厚度，m

ρi——聚氨酯的密度，kg/m3，取60 kg/m3

Di,o、Di,in——聚氨酯保温层的外直径、内直径，m

DPE,o、DPE,in——聚乙烯外护管的外直径、内直径，m

δPE——聚乙烯外护管的厚度，m

我读高中，是在本县最大的县中。离家远，只好住校，可那时学校的条件差，只提供宿舍，没有床，要学生自己带。

ρPE——聚乙烯的密度，kg/m3，取940 kg/m3

对照组：对对照组疑似乳腺癌患者实施钼靶X线检查患者在诊断过程中保持仰卧体位，前胸紧贴线圈槽，对冠状位、矢状位和横断位进行常规扫描，对静脉进行强化扫描，主要观察患者乳房内的乳腺是否存在肿块，如果存在肿块，则观察肿块的体积、形态、结构及钙化情况。

在工作管注满水的前提下，单位长度保温管注入水的重量Ww的计算式为：

 

(3)

式中 ρw——水的密度，kg/m3，取1 000 kg/m3

正说着，布莱德先生回来了。他说：“很抱歉，但是没有办法。南希去世了，就在刚才。我到了她的床边，她很平静。”

这里关键的是传导条件——如无传导条件，就不能认为是传导阻滞，那就有可能合并干扰现象。图5中所有P波均未下传心室，包括落在正常不应期结束之后(T波后)的所有P波，也就是说，T波结束后，尽管具备传导条件但P波仍未能下传。这就说明这些患者房室传导系统的病理性不应期的延长已占据了整个心动过周期，导致P波完全被阻滞而未能下传心室。

供热管道在回拖施工时，工作管所能承受的最大回拖力Fall的计算式为[2]14：

 

(4)

σ——管材的屈服强度，Pa，对于Q235B钢材为235×106 Pa

式中 Fall——管道能承受的最大回拖力，N

β——安全系数，取2.0

式中 F——定向钻机计算回拖力，N

2.2 钻孔最终扩孔直径

当穿越管道直径大于250 mm或地层土质为中砂、粗砂及砂砾土时，宜进行多级扩孔。根据地层条件和钻机能力合理选择扩孔程序，管径越大，扩孔次数应越多。钻孔最终扩孔直径应按表1选取[2]20。对于供热管道，表1中管道外直径Dout指保温管外直径，单位为mm。

大数据的产生为信息化发展开启了新的时代，各行业纷纷进军大数据领域，并达成了前所未有的效能。比如亚马逊(Amazon)利用用户的购买和浏览历史数据，进行针对性的购买推荐；阿尔法围棋(AlphaGo)在和世界围棋冠军的对弈中大获全胜。这些案例的出现说明了一点，大数据时代的出现标志着思维方式的转变，人们要学会用大数据思维去发掘数据的潜在价值。

 

表1 钻孔最终扩孔直径

  

管道外直径Dout/mm最终扩孔直径<200Dout+100 mm200～600(1.2～1.5)Dout>600(Dout+300 mm)～(Dout+400 mm)

2.3 钻机的选型

水平定向钻穿越工程应综合考虑施工场地、地层土质条件、敷设管道管径、埋深和穿越长度等因素，合理选择定向钻机。定向钻机的额定回拖力可按计算回拖力的1.5～3.0倍选取，但不得超过工作管所能承受的最大回拖力。若地质条件较差，在工作管所能承受的最大回拖力的限定条件下，宜选择额定回拖力较大的定向钻机，以确保回拖作业顺利进行。

随着电子技术的发展，电子提花机控制系统的主控制器芯片由传统的工控机[1]、单片机[2-3]逐步发展到嵌入式ARM[4-5]，FPGA[6]，主控制器获取花型数据的方式也呈现出多样化，由传统的软盘读取，到逐步采用SD卡[7]、优盘[8]以及网络获取[9].为了提高数据传输的速度，数据传输方式有了一些改进，但对大针数提花机来说，数据传输的速度提高效果不明显.

2.4 施工场地要求

施工现场须具备安装定向钻机及相关设备、开挖泥浆池、安装泥浆制备及处理设备等的场地，有通畅的进出通道，须有稳定的水源。由于实际工程中管道回拖作业完成后，出土点后、入土点前均保留4 m长的管段。因此，在施工场地满足条件的前提下，发送沟的理想长度应满足钻孔长度加8 m的长度要求。

2.5 回拖过程中的地面减阻方式

① 一般方式

g——重力加速度，m/s2，取9.8 m/s2

Ds,o、Ds,in——工作管的外直径、内直径，m

采用发送沟地面减阻方式时，回拖作业无需起重机配合。回拖作业完成后，对发送沟内的泥浆进行清理及外运处理，对发送沟沟壁及地基扰动部位进行局部换填夯实(将沟壁及地基地面以下一定范围内的软弱土挖去，然后回填强度高，压缩性较低，并且没有侵蚀性的材料)，并按相关规范要求进行回填。

Review and Prospect of the Studies on the Red History by Kun dGa rDo rJe

为了减少施工场地占用，通常当供水管道回拖完成后(相应的发送沟也回填完毕)，再开挖回水管道的发送沟。

  

图1 完成施工后的发送沟

  

图2 注入泥浆的发送沟

② 特殊方式

若受场地限制，发送沟无法达到理想长度时，对不具备开挖发送沟条件的管段宜在地面部分采用托管架或沙袋、轮胎对管道进行架空减阻，并在管道进入发送沟前开挖导向沟。地面部分采用沙袋、轮胎的减阻方式见图3。采用上述方式减阻时，管道回拖时一定要密切关注管道保温层的变化，尤其是接头位置补口的变化，发现异常，应及时处理。

  

图3 地面部分采用沙袋、轮胎的减阻方式

2.6 工作管焊接及接头位置的补口处理

由于工作管采用Q235B螺旋焊缝钢管，工作管焊接宜采用氩电联焊工艺，采用氩弧焊打底，电弧焊罩面(两遍或三遍)。由于采用定向钻穿越施工的大管径供热管道维修十分困难，为了保证焊接质量，管道焊接完成后应对焊口进行100%X射线检测。

为防止泥浆进入管道接头的保温结构，在对接头进行补口处理时，PE套筒与保温管的PE外护管宜采用电熔焊。为进一步提高接头位置轴向PE热熔焊缝的严密性，在周向PE热熔焊缝处采用热收缩带进行补强。热收缩带补强完成后，采用移动式发泡设备对接头位置进行聚氨酯发泡保温处理。补口处理后的接头外观见图4。

[例 9](E)very so often,perhaps once in a century,there’s a sort of act of faith.A well of faith fills up,and there’s an enormous heave forward in one country or another,and that’saforward movement for the whole world.（1972:248）

  

图4 补口处理后的接头外观

2.7 注意事项

① 定向钻机的额定回拖力不宜过小，回拖力过小极易造成回拖作业时管道抱死。

② 管道回拖作业启动阶段阻力最大，现场施工人员应密切关注定向钻机以及管道的状况，不得强硬回拖。

③ 在回拖过程中，若遇突发状况需要中断回拖作业时，中断时间不宜超过4 h。

④ 在回拖作业期间，环境温度不宜过低(一般不低于5 ℃)，否则易造成PE外护管的损坏，进而影响保温层。

3 工程实例

在安阳市热网扩建三期工程中，供热干管需穿越安阳河(市内景观河道)，经技术论证采用定向钻穿越方式，穿越长度为740 m。供热管道规格为DN 1 200 mm，工作管外直径为1 220 mm，壁厚为16 mm；保温管外直径为1 370 mm，聚氨酯保温层厚度为58 mm，PE外护管厚度为17 mm。工作管焊接工艺为氩电联焊，焊口采取100%X射线无损探伤。管道接头补口处理采用PE套筒电熔焊加热收缩带补强，并采用专用设备进行聚氨酯发泡保温处理。减阻方式采用发送沟，发送沟的开挖深度为2 m左右，发送沟长度满足理想长度要求。工作管焊接安装在发送沟内完成，强度试验、严密性试验合格后进行管道接头的补口处理。管道接头补口处理完成后，向发送沟内注入泥浆。

将已知参数代入式(1)～(3)，可计算得到定向钻机的计算回拖力为1 868 kN。将已知参数代入式(4)，可计算得到工作管所能承受的最大回拖力为7 107 kN。针对该工程，定向钻机的额定回拖力宜选取为2 802～5 604 kN。考虑到本次穿越的安阳河为市区景观河道，且管道管径大，长度较长，为了确保回拖作业顺利进行，在满足工作管所能承受的最大回拖力限定要求的前提下，选用了额定回拖力为6 000 kN的定向钻机。水平定向穿越工程施工工期为60 d，工程竣工投入运行至今已经历两个供暖期，运行正常。

由表3可知，pH在4.5～5.0之间，已经变酸，到达第12 天时普遍降到最低值，说明在第12 天达到了一个平衡。蔗糖浓度为2%的泡菜pH值下降最快，说明产酸菌增加量快，并在12天达到稳定。蔗糖浓度为0的泡菜pH值一直慢慢下降，说明产有机酸的菌一直慢慢增加。1%，3%，4%介于它们之间，但乳酸菌不会一直增加。

参考文献：

[1] 赵占强. 供热管道水平定向钻敷设关键技术[J]. 煤气与热力，2017，37(3)：A35-A37.

[2] 中国地质大学. 水平定向钻法管道穿越工程技术规程：CECS 382—2014[S]. 北京：中国计划出版社，2014.