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定向钻穿越过程回拖力计算方法选择袁亮;刘沛【摘要】文中通过对几种常用定向钻穿越时回拖力的计算方法适用范围进行分析比较,列举工程实例,通过计算结果的对比,优选出回拖力计算最准确的方法.计算结果表明:采用ASTM方法计算的回拖力大小与实际测量值误差最小;对ASTM计算方法进行修正,修正后的计算方法其结果更符合工程实际值.【期刊名称】《管道技术与设备》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】4页(P43-46)【关键词】回拖力;修正;适用条件;定向钻;穿越【作者】袁亮;刘沛【作者单位】陕西首创天成工程技术有限公司,陕西西安 710016;陕西首创天成工程技术有限公司,陕西西安 710016【正文语种】中文【中图分类】TE80 引言在管道穿越施工过程中，影响回拖力的因素有管道在泥浆中的浮力、管道的重力、管道与孔壁之间的摩擦系数以及泥浆的粘滞系数等。
在定向钻穿越施工的过程中，回拖力对于施工工艺确定、设备选取、管道连接、安装设计、管道长度、卡管现象的预防等起着决定性的作用[1]。
回拖力的确定在整个定向钻穿越施工中起着至关重要的作用[2]，目前许多文献基于不同的理论，推导出了各种计算公式，但并未详细解释不同公式计算结果中的差异，并对其适用条件范围做出解释。
本文对常用的几种回拖力计算方法进行分析对比，并说明其适用条件。
1 回拖力计算方法1.1 卸荷拱土压力计算方法受孔道上方塌落土的压力以及孔底支承力的影响，孔底承受管道自身的重力，其计算方法为[3]F=[2p(1+ka)+P0]μL(1)式中：F为回拖力，kN；p为土壤对单位长度管道施加的压力，kN/m；ka为土的压力系数，一般取0.3；P0为单位长度管道所受重力，kN/m；μ为摩擦系数；L为穿越管段的长度，m。
图1为土壤卸荷拱示意图。
φ为穿越地层土的内摩擦角。
一般地，砂层为30°～40°，黏土层为15°～25°。
Value Engineering0引言城市供水工程与居民的日常生活紧密相连。
随着城市化的持续发展和加速，这一关系变得更加重要，人们对供水需求也在日益提升，建设市政供水工程的力度也不断加大。
传统的明挖施工在实际施工过程中会对城市的正常运行造成影响，并且在复杂的地下管网环境下，施工质量控制难度大。
此外，国家还规定新建道路5年内不允许开挖，改造道路3年内不许开挖且施工过程中还需要进行交通管制，给城市交通带来不便。
为了解决这些问题，水平定向钻施工技术被引入。
水平定向钻施工技术的引入有效地避免了对周边环境和交通的影响。
通过水平定向钻进，施工可以在不破坏地面和地下管道的情况下进行，避免了对城市正常运行的干扰。
1水平定向钻施工技术概述水平定向钻施工技术是在不具备开挖沟槽条件下，采用管道形成弧线实现地下穿越，用以铺设流体输送的管道的施工方式[1]。
水平定向钻施工技术在城镇供水工程中具有高度实用性，并相比传统的明挖施工方法具有明显的应用价值。
1.1加快施工进度市政供水管道施工中常常需要在城市道路上进行施工，经常会面临在现有道路上进行施工的困难，一方面需要对现状道路进行明挖，然后方可施工，造成交通拥堵，施工效率低。
另一方面施工可能会遇到相关拆迁问题，导致施工无法继续进行。
水平定向钻施工技术占地面积小，施工受外界条件约束低，提高了施工效率，缩短了整体施工周期。
1.2对周边居民影响小市政供水工程通常位于人口稠密且交通繁忙的城市地带。
传统的建设方式是使用围挡进行开放式挖掘，这种方法在施工过程中可能会对周边扰动大、影响周边居民生活。
然而，采用水平定向钻技术可以有效地避免这些问题。
这种技术主要在地下进行施工，对地上的构筑物和地方的交通的干扰小，施工环境相对较为封闭，施工过程中消音、占地面积少，不采取“拉链式”施工，有利于扬尘治理，所以对周边环境和城市居民影响小。
1.3适用范围广水平定向钻施工在人口密度较大的城市、穿越河流区域、植被绿化保护区域、交通流量大的区域较传统施工方法具有更大的适用性[2]。
长距离大管径定向钻穿越管道--抗浮力计算措施及回拖施工工艺摘要：长输管道工程定向钻穿越施工回拖大管径、超长距离管道时，由于钻孔中的泥浆产生的不平衡浮力，随着管径增大和长度增长管道在泥浆中产生的浮力与钻孔之间的摩擦力、管道与孔壁大面积接触差产生挤压造成的孔壁垮塌。
通过现场经验和管道回拖过程中泥浆浮力计算分析，采用回拖管道内安装注满水的聚乙烯管的方式，均匀的平衡掉泥浆产生的浮力，有效的降低了回拖管道与孔洞的摩擦面积，从而减少了摩擦力，同时减少了管道与孔壁之间的挤压，降低了孔洞垮塌的风险，极大提高了定向钻穿越回拖一次成功率。
关键词：定向钻；穿越施工；配重降浮；管线回拖1概述在青宁输气管道工程新沭河定向钻穿越工程中，管道施工长度2133m、规格φ1016mm，通过在定向钻穿越管道内安装注水聚乙烯管的方法，给穿越管道提供配重用来平衡掉穿越管道在成型孔内受到的浮力，减少了穿越管道与成型孔之间的摩擦力。
配重重量可通过注水量、聚乙烯管管径和数量来调节。
取得了良好的经济效益和社会效益，创造了中国石化长输管道工程建设史上同时期同规格定向钻穿越之最。
2配重降浮施工2.1 泥浆对回拖力的影响定向钻扩孔过程中，因扩孔器本身重量的原因，在扩孔的过程中中心轴线会在扩孔过程中向下偏移，扩孔完成后，从孔洞的截面上看往往会形成一个上部小、下部大的近似梨状的孔洞。
因为孔洞内充满泥浆，回拖过程中管道受孔洞内泥浆的浮力作用向上浮起程度随着管道管径和长度的增加而增加，孔洞内的管道受到的浮力会很大，此时的管道会浮在孔洞的上部，梨状孔洞上部小、下部大，极有可能导致回拖管道卡死在梨状孔洞上部的狭窄部位，导致管道与孔壁摩擦加剧和加大了管道与孔壁之间的挤压，导致回拖力剧增和孔壁垮塌，从而可能会导致管道回拖失败。
2.1.1 孔洞内泥浆阻力影响孔洞内泥浆阻力的因素有孔洞与回拖管道之间环形间隙的形状大小，以及泥浆的粘稠度、回拖过程中管道相对于孔洞的速度等。
351 概述回拖力计算方法种类较多，各种算法的理论依据、计算模型不同，计算结果相差较大。
需要从理论上分析影响回拖力的各项因素，分析各种计算方法的适用范围，根据工况来选择计算方法，提高计算精度。
在施工中经常遇到出入土点高差大、轨迹曲线多等复杂轨迹穿越，现有回拖力计算方法使用条件不再适用，再加上诸多参数选择不合理，导致回拖力计算值误差较大。
计算中应根据施工方案对回拖管线进行受力分析，优选计算方法和参数。
回拖前根据实际工况进行复核，回拖过程中各阶段对计算数值与实际钻机拉力进行对比，找出误差存在原因，判断回拖过程是否正常，及时确定处理措施。
2 回拖力主要影响因素回拖力的构成主要有摩擦力、绞盘效应力、管道弯曲效应力、粘滞阻力和管端阻力。
2.1 摩擦力管道在回拖过程中一部分在地面因重力与地面产生摩擦阻力，另一部分在孔内因重力与浮力之差与孔壁产生摩擦阻力。
随着回拖进程的推进，地面摩擦阻力逐渐减小，孔内摩擦阻力逐渐增大。
在钻孔成孔良好情况下，摩擦力是构成回拖力的主体，摩擦系数应根据接触面材质、减阻措施等谨慎选取。
管道与地面的摩擦系数，钢管与土壤的摩擦系数一般为0.6，当采取滚轮时摩擦系数可降至0.1，一般在管道回拖前采用发送沟、支架、滚轮等减阻措施，故摩擦系数一般取中间值0.3。
因泥浆润滑，管道与孔壁的摩擦系数一般取0.3。
2.2 绞盘效应力 柔性管道在孔内回拖经过曲线段时，前后的拉力存在夹角，使管道与孔壁接触压力变大，摩擦力增大。
绞盘效应的适用条件：①曲率半径满足要求，管道回拖的过程认为是柔性状态；②孔壁稳定、光滑，无岩屑大量堆积、孔壁不稳掉块等异常因素。
2.3 管道刚性弯曲效应力管道在通过曲线段时，若发生刚性弯曲，即曲率半径小于1000D，则管道在孔壁的约束下产生弯曲，并在弯曲的孔壁内拖行，此时在管道与孔壁的接触点上会产生额外的压力。
这个额外的压力所产生的附加摩擦阻力就是刚性弯曲效应力[1]。
复杂轨迹穿越回拖力计算分析孙明仕中石化华东油气分公司采油气工程服务中心 江苏 泰州 225300摘要：回拖力计算是水平定向钻穿越施工的重点，计算方法也有多种，且差异较大。
区域治理综合信息油气管道的漂管沉降施工技术崔凯中国石油管道局工程有限公司第四分公司，河北 廊坊 065000摘要：随着我国油气管道的建设规模不断加大，油气管网所覆盖的地区也越来越广，使得油气管道建设施工时所经过的地区的地表状况越来越复杂，当油气管道经由水网密布地区时，必须要采取特殊的施工方法。
本文尝试对于水网地区的管道施工方法进行探讨，重点分析油气管道的漂管沉降施工技术，以供今后此类地区油气管道建设施工参考。
关键词：油气管道；漂管沉降；地表水富集；施工工法随着我国油气管网建设的加快，油气管网覆盖的地区也包括地表水富集的地区，此类地区地表水系密布，因此在建设油气管道时就需要采用漂管沉降施工技术。
本文总结归纳漂管沉降施工的技术要点，为今后水网地区漂管沉降施工项目提供技术指导。
一、管道就位施工所谓“漂管沉降”技术，就是在多水网地区进行油气管道施工时，将管线通过在水面上漂管的方式就位于拟敷设位置，再进行压重作业，使预制管线精准入沟的技术。
相比于河道顶管技术，在多水网地区采用漂管沉降技术可以大幅缩短施工工期，降低施工成本，是穿越静水水塘，或者水流流速在0.2m/s以下中慢速水流流速河流的首选施工方式。
目前国内所使用的漂管沉降技术根据浮管就位方式的不同，可以分为直线漂管、旋转漂管和起重漂管沉降三种。
1）直线漂管沉降施工，管道就位的方式是在岸上沿垂直于河流的方向摆放管道并预制管线，预制完成后在河面上牵引漂浮预制管线，直到管头位置到达河的对岸之后，将预制管线入沟。
由于直线漂管开挖量、作业场地需求均较小，成本较低，因而适用于大多数河流的穿越[1]；2）旋转漂管沉降施工，当河流的河面宽度大于管线预制的作业场地长度时，可以采用旋转漂管工艺，岸上预制管线的摆放方向平行于河流，管线预制完成后，在河面上利用牵引旋转的方法，使管道到达就位位置，牵引到位后下沟，该方法也适用于斜穿河道的情况；3）起重漂管沉降，采用此类工艺方法时，预制管线较短，预制完成后，由岸上或水上的起重设备辅助摆放管道入水姿态，摆放到位后沉管下沟，起重漂管沉降的施工方法一般适用于狭小的河道或水面穿越。
