0引言

随着城市化进程不断加快，呼和浩特市毫沁营片区房地产行业有了突飞猛进的发展，伴随而来的是诸多居民区产生的新装用电，毫沁营片区对供电线路的需求不断增加，因毫沁营片区位于如意河西侧，目前已建成变电站位于如意河东侧，为满足小区用电需求，需将线路跨越如意河送至片区内，考虑采用水平定向钻技术是非开挖技术，该技术是目前发展最快、最为常用的施工方法，采用水平 向钻穿越技术进行管线穿越施工，不开挖地面，就能穿越公路、铁路、河流，甚至能在建筑物底下穿过，是一种能安全有效地进行跨越的施工方法。

1工程背景

以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，坚持以人民为中心的发展思想，以创新引领发展，践行“人民电业为人民”的服务宗旨，全面落实党中央、国务院和自治区党委、政府优化营商环境决策部署，为深入贯彻国家、自治区关于深化“放管服”改革优化营商环境的决策部署，落实公司党委优化营商环境工作要求，进一步提升“获得电力”服务水平，持续改善用电营商环境，呼和浩特市毫沁营片区如意河院子新增负荷3200千伏安、富力地产新增负荷3200千伏安，金地新增负荷6400千伏安，均以申请正式用电，因恰西变电站未投运，目前该区域线路无法满足新增负荷接入，本次计划将科充II回延伸至用电小区红线外接带新增负荷。

2设计条件

2.1地下管线勘查

根据现场施工位置，对现场地下管网进行勘查，准确掌握地下各种管线和其他基础设施的分布及埋深，为导向孔轨迹提供准确的设计依据

2.2 地形地貌测量

拟建工程位于呼和浩特新城区，该工程设备、材料运输条件便利。工程施工地点地势平坦，主要地貌单元属山前平原地貌，场地较为平坦，根据市政管理部门审批的路由，按施工区域地形及路线定出入钻孔位置，沿轴线的地表走向标定地面有效标定点的距离和方位以及各个标定点的地面标高及高差，为导向孔施工时地面跟踪监测提供准确依据。

2.3现场地质勘查

本次勘察查明，在20m钻探深度范围内，根据沉积物成因类型及岩性特点，将勘探深度内的地层划分为以下单元层，各层分别描述如下：

①层杂填土（Q4ml）：褐黄，松散，稍湿，土质不均匀，主要以粉土、粉砂为主，0.4m以上含植物根茎。

②1层砾砂（Q4al+pl）：黄褐，密实，稍湿，砂质不纯，颗粒不均，分选性一般，局部含卵石少量，约占15%，其他由粉土、粉砂，中粗砂充填。

②2层砂砾（Q4al+pl）：黄褐，密实，稍湿，砂质较纯，颗粒不均，含卵石少量约占15%，其余中粗砂充填，级配差。

②3层砾砂（Q4al+pl）：黄褐，密实，稍湿，砂质较纯，颗粒不均，分选性好，含少量卵石约占10%。充填物主要以中粗砂及少量细砂为主。

②4层砾砂（Q4al+pl）：砾砂：黄褐，密实，稍湿，砂质不纯，颗粒不均，局部夹粉细砂薄层，充填以粉砂及少量中粗砂为主

②5层砾砂（Q4al+pl）：砾砂：黄褐，密实，稍湿，砂质不纯，分选一般，局部夹粉砂薄层。

3、设计方案

3.1工程钻越概况

3.1.1电压等级10kV，钻越段采用拉管方式。

3.1.2钻越段电缆型号ZC-YJV22-8.7/15-3×400。

3.1.3钻越河流：如意河

3.1.4跨越长度：450

3.1.5拉管作业时电缆导管采用内径为200mm，壁厚为16mm的MPP导管4根，内径为100mm，壁厚为8mm的MPP导管1根，拉伸强度＞18MPa。

3.1.6拉管与地面出土夹角不大于12度

3.2导线的选择

考虑今后5—10年负荷发展和地方电力企业要求，本工程属于B类区域，且属于主干线，本工程选用ZC-YJV22-8.5/15kV-3×400mm2型电缆。

3.3保护管选型及要求

导管所用材料是以聚丙烯树脂（PP）为主体，添加其他聚烯烃及少量抗氧剂、提高寿命所必需的稳定剂以及有利于提高导管力学及加工性能的添加剂等而形成的一种稳定的复合材料，添加剂应分散均匀，复合材料中不允许加入增塑剂。聚丙烯（PP）树脂应符合GB/T 12670的规定，其他聚烯烃及稳定剂、添加剂等应符合相应的国家标准或行业标准的规定，套保护管内外壁光滑，平整，无气泡、裂口、裂纹、脱皮和明显的痕纹、凹陷且色泽基本一致，管端面切割平整并与管轴线垂直，端面平滑，无毛刺。

3.4水平定向钻回托力计算

依据《DLT 5776-2018 水平定向钻敷设电力管线技术规定》不套钢管的水平定向钻回托力宜按下列公式计算：

θ-管道弯曲度

fh-管材与孔壁摩擦系数，一般取0.1-0.3（本次取0.2）

ωf-单位路径长度的管材所受净浮力（kN/m）（本次取0.3）

水平定向钻路径长度（m）

水平定向钻回托力（kN）

α- 入土角（取12°）  β- 出土角（取12°）

水平定向钻回托力T=（0.2*0.3*150）*2.718281828459（3.14*（12+12/180））=9.79kN

要使抗拉强度能承受施工中的回托力，塑料线缆保护管的抗拉强度应满足下式的要求：

【σ】－管材抗拉强度（Mpa）

N－管材安全系数，取2.0

Soi-第i根管材截面积（mm2）

k－多根管材不均匀系数，取0.6

经上式验算MPP管抗拉强度18Mpa＞1000*9.79*2/5224.96*0.6=6.24MPa

所以，选用壁厚为16mm，内径为200mm的MPP管能满足本次工程使用要求。

3.5放线

3.5.1本工程坐标系统、高程系统与实施方案一致。

3.5.2本工程施工放线详见管道穿越路线设计图。

3.5.3施工放线后，穿越前由建设单位转请河道管理部门确认管道位置无误后再行施工。

3.6施工工艺

3.6.1基坑开挖

工作井开挖尺寸为2m×2.2m，工作井深度为2m。为保证工作井内干燥和扩孔施工，在工作井南侧设泥浆沉淀池，并在池底设泥浆泵（BW-250）1台随时将多余泥浆抽出坑外。

3.6.2钻机就位

根据现场实际情况安置DH400/600-L钻机1台。因工作坑处土质较软，且拉管距离长，拉力较大，钻机底脚要安置在15cm厚C15素混凝土垫层上，以防地基沉降影响钻机稳定。

3.6.3钻液的配置

钻液的好与坏对于拉管施工的成败起到了极关键的作用。钻液具有冷却钻头、润滑钻具，更重要的是可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外，既为回拖管线提供足够的环形空间，又可减少回拖管线的重量和阻力。残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。

本工程钻进液：钻液由水膨润土和聚合物组成。水是钻液的主要成份，膨润土和聚合物通称为钻液添加剂。钻液的品质越好与钻屑混合越适当，所制造的泥浆的流动性和悬浮性越好，回扩成孔的效果越理想，成功的概率越大。

为改善泥浆性能，有时要加入适量化学处理剂。烧碱（或纯碱）可增粘、增静切力、调节PH值，投入烧碱重量一般为膨润土量的2%。根据以上理论，本工程的钻液配合比确定为：膨润士20%，转液宝1%，水77%，2%膨润土重量的烧碱。

3.6.4导向钻进：

钻机就位后，调整钻机导向杆到略高于设计管位中心高程的位置，水平钻入土中。在导向钻头中安装发射器，通过地面接收器，测得钻头的深度、鸭嘴板的面向角、钻孔顶角钻头温度和电池状况等参数，将测得参数与钻孔轨迹进行对比，以便及时纠正。地面接收器具有显示与发射功能，将接收到的孔底信息无线传送至钻机的接收器并显示，操作手根据信号反馈操纵钻机按正确的轨迹钻进。在导向钻孔过程中技术人员根据探测器所发回的信号，判断导向头位置与钻进路线图的偏差，随时调整。并把调整数值记录在“钻进位置”相应的表格中。

为了保证导向头能严格按照操作人员发出的指令前进，需要在管道线路初步布点后对控制点进行加密加细。间隔3m设中线、高程控制点，用木桩做出明显标志，并在柱点周围用混凝土砌出护墩加以保护。控制人员严格按照点位，操纵仪器。

MPP管在孔内拉动的过程中受重力的作用，会发生管道下沉现象。因此在本工程中，导向钻进的钻进点选择在略高于设计管中线的地方。以减低管道自重对高程的影响。

3.6.5扩孔

根据现场地质情况，采用刮刀式扩孔器。扩孔器尺寸为铺设管径的1.2~1.5倍。这样既能够保持泥浆流动畅通又能保证管线的安全、顺利的拖入孔中。终孔孔径为1000mm。

本段回拉扩孔铺管的距离比较长，泥浆作用特别重要，孔中缺少泥浆会造成塌孔等意外事故，使导向钻进失去作用并为再次钻进埋下隐患。考虑到地层泥浆较易漏失，泥浆漏失后，孔中缺少泥浆，钻杆及管线与孔壁间的摩擦力增大，导致拉力增大。因此要保持在整个钻进过程中有“返浆”，并根据地质情况的变化及时调整钻液配比以产生的不同泥浆施工中将水、膨润上、聚合物等加入混合仓，进行充分搅拌形成钻液。然后由钻液泵将钻液通过中空钻杆输送至孔底钻头，并与孔中钻屑混合形成泥浆在孔底流动。因工作井位于管线上游，虽是水平钻进扩孔，但孔内下游的泥浆不会流失过多。扩孔时只需将2#坑泥浆池内的泥浆通过钻机泵送系统随时向孔内补充。实验人员需要随时检测泥浆内各组成材料的配比并及时调整，反复循环使用。

3.6.6清孔

在回扩钻孔时，在钻头尾部配装拉链（杆），钻孔回扩到达工作井时，卸下扩孔钻头，在拉链（杆）一端换装拉泥盘，进行拉泥成孔工作。此项工序主要是拉运出扩孔搅碎的孔内土，形成光滑圆顺的安管通道。拉泥时，首次拉泥采用环形盘，反复来回拖拉后，如阻力减轻则在拉泥盘上加装横挡，再次入孔拉泥，逐次加封横挡，直至拉泥盘全封闭，并能轻松顺利拉出为止。

3.6.7回拖拉管

本工程管材为MPP管，外径为200mm，管道回拖力3993KN。首先用现场制作的“钢管封套”将管头密封，然后在管头后端接上回扩头，管后接上分动器进行接管，将管子回接到工作井后，卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆，堵上封堵头。施工时，拉管机操作人员要根据设备数据均匀平稳的牵引管道，切不可生拉硬拽。

3.6.8导向坑回填

工作井及接收坑还土选用黄砂进行回填，不得含砾石、垃圾。施工期间清除工作泥浆过滤后，用泥浆车外运。

3.6.9注浆加固

钢管给水管管道拉通后，为了避免地面沉降，需要进行注浆加固。由于受场地条件限制本次采用孔内注浆的加固措施。

3.7施工注意事项

3.7.1管道由现有河流下穿越，管道开挖需人工进行，需经河流管理局工作人员指导下确认无误后方可施工。

3.7.2施工单位在开工前应对现状地上地下障碍进行调查核实，施工时请各专业产权管理单位现场监护方可开工。

3.7.3拉管施工完毕需回灌水泥砂浆以保证扩孔内无空洞，防止造成路面塌陷。

3.8施工过程中在环境，职业健康，安全方面应做好以下工作

3.8.1环境方面：挖掘沟（坑）时如发现藏物，特别是文物，古墓等必须立即停止施工，并负责保护现场，与有关部门联系。尽量减少施工占地，最大限度地采取保护环境的施工组织措施，如将施工后产生的旧斜及时清理回收；废弃物品按可回收及不可回收做分类处理；不能随意丢弃在附近的沟渠，土地内；注意不要污染水，土壤及空气。

3.8.2职业健康方面：注意不要疲劳施工，应严格按操作规则去做，在井内作业时，注意清除有害气体，及时通风，做好防护。

3.8.3安全方面：施工前应制定详细的安全措施，要有专人负责监督。安全方面要考虑到人身安全，设备安全，交通安全以及其他对施工造成危险的因素等内容。如：安全用电，防止有害气体；防止损坏其他地下管线或被其他地下管线所伤等；设置施工标注防止交通事故的发生等。

5结论

通过本次工程的成功穿越，总结出水平定向钻技术在呼和浩特市如意河施工时要注意的关键点、重点。以及遇到不同地层时泥浆的不同配比，为以后在地区推广应用该技术提供可靠地技术参数，确保施工安全。

参考文献：

[1]《内蒙古电力（集团）有限责任公司2020年配电网（电缆分册）典型设计》

[2]《电力工程电缆设计标准》GB 50217-2018

[3]《城市电力电缆线路设计技术规定》DL/T 5221-2016

[4]《水平定向钻敷设电力管线技术规定》DLT 5776-2018