水平定向鉆技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及建議

上海煤氣第二管線工程有限公司 汪建國

水平定向鉆施工是一種采用定向鉆機和控向儀器，在預(yù)先確定的方向上通過導(dǎo)向鉆進、擴孔、拉管等工藝過程實施管線敷設(shè)的非開挖施工方法。該方法是我國非開挖鋪設(shè)地下管線施工方法中發(fā)展最快、技術(shù)最先進、設(shè)備最完善、應(yīng)用最廣泛的一種，在非開挖技術(shù)領(lǐng)域里占據(jù)著主導(dǎo)地位。由于其施工速度快、對周圍環(huán)境影響小、可穿越地下障礙物和地面建造物等特點得到了廣泛的應(yīng)用。

1 水平定向鉆技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

近幾年，在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)如上海、廣州、北京等地，水平定向鉆進技術(shù)得到了大家的廣泛認可，并開始迅猛發(fā)展。以上海為例，2007年采用水平定向鉆施工項目數(shù)已經(jīng)達到總施工項目數(shù)的20%左右，2010年預(yù)計達到30%。我國的水平定向鉆機連續(xù)幾年繼續(xù)保持高速增長的勢頭。根據(jù)對31家水平定向鉆機制造廠商(含國外制造商)的調(diào)查表明，2008 年我國新投入市場的各類水平定向鉆機總數(shù)達1 364臺，比2007年的993臺增加了371臺，年增長率高達37.36%。2008年底在我國施工的水平定向鉆機總量已達到5 200多臺。

水平定向鉆施工技術(shù)在得到廣泛運用的同時也暴露了一些不足。主要有以下幾個方面。

1.1 市場管理的相對缺失

市場管理的建設(shè)落后于施工技術(shù)的發(fā)展，在規(guī)劃、管理方面暴露出了一些問題。其主要表現(xiàn)有以下幾點：

(1)缺乏相應(yīng)的指標(biāo)對“水平定向鉆”施工的可行性和必要性進行科學(xué)評價；

(2)市場沒有建立施工單位的準(zhǔn)入制度；

(3)缺乏“水平定向鉆”設(shè)計與施工相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范；

(4)施工資料數(shù)據(jù)不完整、不準(zhǔn)確，建檔工作不完善；

(5)管線竣工后，尚未建立起對管線進行評價和測繪的體系。

非開挖市場在近些年快速發(fā)展，水平定向鉆在各個管線行業(yè)內(nèi)都得到了較為廣泛的應(yīng)用，很多企業(yè)和個人開始涉及此行業(yè)。其中一些企業(yè)看中了該行業(yè)高額的投資回報率，但忽視了企業(yè)技術(shù)能力的儲備和提高以及起碼的職業(yè)道德。他們在施工時沒有按照圖紙甚至在沒有圖紙的情況下就開始施工，施工過程中不注意相關(guān)數(shù)據(jù)的收集和記錄，施工結(jié)束又沒有必要的竣工資料對敷設(shè)管道管位進行描述，為今后管道的維護保養(yǎng)和其它管線的施工帶來了隱患。

目前上海市非開挖技術(shù)協(xié)會針對現(xiàn)狀逐步展開了水平定向鉆施工能力的認定工作，引導(dǎo)建設(shè)單位向施工能力強、信譽高、有社會責(zé)任感的施工企業(yè)傾斜。同時，目前已完成了《管線定向鉆進技術(shù)規(guī)范》(DG/TJ08—2075—2010，J11722—2010)的編制工作，為上海市建立統(tǒng)一的定向鉆進技術(shù)規(guī)范奠定了基礎(chǔ)。

1.2 技術(shù)上存在瓶頸

技術(shù)上存在的最大瓶頸在于原有地下管線的準(zhǔn)確定位和施工后敷設(shè)管道實際管位的測量。

地下管線原有基礎(chǔ)資料不詳或缺失；城市建設(shè)發(fā)展迅速，路面情況變化較大；現(xiàn)有的物探技術(shù)又存在不足，摸清原有地下管線的管位比較困難。尤其是對原有的非開挖施工形成的地下管線。非開挖管線深度通常超過4 m，尤其是穿越大型道路、河流時，深度達到近10 m甚至超過20 m。由于道路拓寬改造等原因，很多道路進行了加高，管道埋深也相應(yīng)加深。常用的地下管線探測儀器很難將該類管道準(zhǔn)確定位。另外，城市地下管線種類繁多，特征各不相同，單一的探測方法很難把施工區(qū)域內(nèi)的地下管線完全探測清楚，而一旦有遺漏或是探測不準(zhǔn)就給以后的施工留下隱患。

這些令人擔(dān)憂的狀況對城市地下管線的規(guī)劃管理、建設(shè)施工及地下空間的合理利用產(chǎn)生重大影響，近年來許多重大地下管線受損事故發(fā)生的主要原因均是非開挖管道竣工資料不準(zhǔn)及物探成果誤差大。

定向鉆進竣工后的管位數(shù)據(jù)原先主要依據(jù)導(dǎo)向儀提供的數(shù)據(jù)，由于導(dǎo)向儀很容易受到干擾，在特殊區(qū)域如河面很寬、周圍干擾大、場地全是堆積物或障礙物無法行走等情況下，要想獲得準(zhǔn)確的導(dǎo)向數(shù)據(jù)是很困難的，甚至是不可能的。同時，導(dǎo)向儀測定的數(shù)據(jù)是相對深度，而非絕對標(biāo)高，受到地形地勢的影響。此外，導(dǎo)向儀測定的數(shù)據(jù)為導(dǎo)向過程中鉆頭的深度，經(jīng)過回擴、回拖工序后管道的埋深由于回擴器下沉等原因已與導(dǎo)向過程中的深度不同。我們需要的是管道竣工后的最終深度，這是導(dǎo)向儀無法提供的。由于管線位置的不確定，上海市已發(fā)生了多起地下管線損壞的事故，造成了不良的社會影響。有些行政單位甚至開始對非開挖工藝產(chǎn)生了抵制情緒，嚴禁所屬區(qū)域開展非開挖工程。

目前，個別行業(yè)如燃氣、電力行業(yè)已對竣工后的管道進行陀螺儀測量。陀螺儀三維精確定位技術(shù)是一種國際上領(lǐng)先的三維精確定位管線新技術(shù)，將陀螺儀原理與計算機三維計算技術(shù)整合在一起，巧妙地綜合利用陀螺儀導(dǎo)航技術(shù)、重力場、計算機矢量計算等交叉學(xué)科原理，自動生成基于X、Y、Z三維坐標(biāo)的地下管線空間位置曲線圖，從而實現(xiàn)精確定位管線埋深而不再受管道材質(zhì)、管線埋深或周圍環(huán)境地質(zhì)條件的限制。該技術(shù)可應(yīng)用于非開挖、燃氣、排水、電力、化工、通訊等領(lǐng)域，可彌補傳統(tǒng)管線定位方法的不足，達到快速、準(zhǔn)確、安全定位地下管線的目的。

1.3 缺乏行業(yè)高端人才的培養(yǎng)機制

目前上海市非開挖技術(shù)協(xié)會已組織多期對定向鉆行業(yè)泥漿工、司鉆工、導(dǎo)向員的培訓(xùn)工作，暫時彌補了國家在此行業(yè)內(nèi)職業(yè)資格培訓(xùn)的空白。但對于行業(yè)內(nèi)高端人才、復(fù)合型人才、領(lǐng)軍人物的培養(yǎng)缺乏相應(yīng)的機制，這不利于行業(yè)的發(fā)展、成熟和壯大。行業(yè)需要既懂得工程實踐能夠指導(dǎo)工程實施，現(xiàn)場經(jīng)驗豐富又懂得歸納善于總結(jié)的復(fù)合型人才，同時在設(shè)備、泥漿、施工工藝等方面具有建樹的權(quán)威。

2 建議

水平定向鉆施工作為一種新型快捷、環(huán)保的施工工藝應(yīng)該得到有效的長足的發(fā)展，作為行業(yè)內(nèi)的一員我們都有責(zé)任維護、建設(shè)好這個行業(yè)。我覺得可以做好以下幾件事情：

(1)加強行業(yè)自律，規(guī)范市場行為，這關(guān)系到行業(yè)今后發(fā)展的有序性和持續(xù)性。如果行業(yè)內(nèi)還存在著那些不負責(zé)任、單純依靠價格進行惡性競爭而不注重工程質(zhì)量、自身提高的企業(yè)，行業(yè)應(yīng)該堅決地將他們清除出去，不能因為他們而破壞整個行業(yè)的發(fā)展。

(2)推廣水平定向鉆的三維精確測量技術(shù)。管道竣工后的三維管位測量從整個行業(yè)發(fā)展的趨向來看是必須的，有了管道的確切位置我們才能保證施工的安全性也更有利于地下空間的合理應(yīng)用。推廣的同時還須做好技術(shù)的論證工作，對設(shè)備的精度進行必要的檢定，掌握設(shè)備測量的實際誤差和精度，而不是聽任廠家的介紹，否則會造成現(xiàn)場人員由于過分信賴該設(shè)備，減少了必要的安全距離，反而帶來了更大的施工隱患。在數(shù)據(jù)收集后應(yīng)該在相關(guān)管理部門存檔，納入上海市整個地下管線信息系統(tǒng)。

(3)加強行業(yè)內(nèi)各專業(yè)的相互合作，及時提供相關(guān)信息。行業(yè)內(nèi)可以在協(xié)會的支持下建立類似一個平臺進行備案。這個平臺可以暫時不需要體現(xiàn)具體的竣工管位，而僅僅體現(xiàn)在某某路、某某河由哪家單位進行了多大口徑多長距離的穿越，具體施工單位和聯(lián)系人。信息可以簡單，但應(yīng)突出其實時性、實用性的特點。很多情況下，施工單位進場后不知道該處有過定向鉆施工，或者知道有但由于物探技術(shù)的局限性或者無法找到施工單位而無法了解管道的確切管位，為施工帶來了安全隱患。有了這樣一個平臺可以多一個了解的渠道。

(4)企業(yè)和高校之間應(yīng)加強互動，建立高端人才的培養(yǎng)機制，做好繼續(xù)教育工作。培養(yǎng)懂技術(shù)、懂管理、懂經(jīng)營的復(fù)合型人才。