摘要：天然气是城市发展建设必不可少的能源储配，我国天然气的能源储备丰富但人均占有量较低，在现代城市的建设发展中为了满足天然气对城市居民生活的供给，天然气的使用范围也逐渐增加但在天然气的投入建设中，需要通过管道进行天然气的输送，在管道工程的建设时常常会受到一些复杂地形的影响，为来促使管道工程建设的高效性和精准性，在穿越复杂地形的管道施工建设中需要利用到水平定向钻技术。水平定向钻技术在管道施工中已将逐渐成熟，本文针对该项技术原理特点以及在施工运用中的优点和缺点进行研究分析。
关键词：城市高压燃气管道；水平定向穿越；施工技术；
一、水平定向钻原理
水平定向钻的组件主要包括钻机、导向系统、钻杆、回扩器等组成。水平定向钻机敷管的关键技术就是钻头的定向钻进。钻头在钻进时受到两个来自钻机的力:推力和切削力。定向钻的钻头前面带有一个斜面，随着钻头的转动而改变倾斜方向。钻头连续转动时，在推力和切削力的联合作用下钻出一个直孔;钻头不转动时，斜面的倾斜方向不变，这时钻头在钻机的推力作用下向前移动，并朝着斜面指着的方向偏移，则使钻进方向发生改变。只要控制斜面的朝向，就控制住了钻进的方向。
二、水平定向钻进技术的优点分析
第一，运用水平定向钻进技术进行穿越工程施工时不会对周围交通、商店、医院、学校和人们的正常生活及工作造成影响，能够降低对环境的破坏;第二，能够对埋深以及敷设方向予以灵活调整，以便管线能够有效避免地下障碍物，方便施工;第三，施工期间不需要进行水下或者水面作业，因此不会对江河堤坝以及河床的结构造成影响，不会影响江河通航，不受季节限制，施工周期短，安全可靠。
三、定向钻施工技术的质量管控
3.1首先要进行市政管道的勘探，这是进行定向钻施工的前提，市政地下管网错综复杂，很多市政管网由于年代久远，使得地上的标志桩已经年久失修，打开井盖后对地下的管线存在模糊的问题，一些深度较大的顶管和管道，目前依然找不到清晰的线路，容易留下较大的第三方施工隐患。设计单位在施工平面图标注的时候应该将管道的位置等标注清晰，使得施工的时候能够有所参照，防止不安全的因素发生。
3.2以深圳的地形为例，该市的地质多为山林和河流，燃气管道穿越的时候往往会遇到河流、道路和山体。这种地质的情况，首先要对河床和道路进行勘测，采用试钻的方法，让钻头的触感接触地下的土层后，得到关于土质的大体情况，如果遇到难以钻透的风化岩层，则需要进行试钻，以找到理想的路径目标。遇到山体和河流的时候，进行细致的地质勘测，然后根据勘测的报告进行轨迹的设计和施工。
3.3施工准备阶段，查明地下管道的情况以及地层地质的情况，然后对管道走向加以确认，明确后开始施工，钻机的功率应该得到保证，并确认工作性能是良好的。然后按照设计施工图进行施工，钻机放置机位注意入土、出土点的位置，路线及深度设计要考虑与其他管道的安全距离影响，把握好关键环节，调配泥浆需认真细致，严格按比例使用。
3.4钻杆入土后，导向孔钻进的质量保证措施要保证，操作人员根据数据把测量结果以三维坐标值形式显示出来。通过无线信号传输到地面仪器，施工时密切关注钻头倾斜角度，测量导向钻头在导向孔中所处的位置，钻进过程中应根据导向系统，及时修正钻进方向。遇到硬地质时不得强制钻进。导向是施工的关键工序，保证与设计轨迹吻合，偏差不超标。
钻机安装在入土点一侧，沿着设计好的线路，钻一条从入土点到出土点的光滑弧线，作为扩孔和回拖管道的引导曲线。，在穿越过程中严格控制钻进方向，钻杆弯曲和钻头损坏会直接影响穿越的曲线及回拖成功，遇到软地层引起的钻头偏离轨道，考虑到不均匀介质的钻进，水平方向偏差不能大，定向钻导向系统所处位置及深度要控制好，避免产生较大误差。
钻机不断前进，为保证施工过程的资料真实有效，不要等到竣工时才整理数据资料，而是应在对应的位置埋设标志桩，及时调整钻头的钻进方向，保证所完成的导向曲线符合设计要求。在地面上的导向标记还未清除时，每钻完一根钻杆要测量一次钻头的实际位置，由钻机驱动旋转切削地层，第一时间记录导向数据。
3.5为保证泥浆的压力和流速，减少卡钻的次数，视旋转压力及回拉压力逐渐加大扩孔级别，确定扩孔器水嘴的数量和直径。泥浆充填石块、沙砾之间的间隙，并起润滑作用，防止回拖时划伤管道。将管道回拖至入土点，测定管道进出孔洞的角度达到规范要求。孔中充满泥浆时，应边扩孔边打入泥浆，保证管道在扩好的孔中处于悬浮状态。多次扩孔和回拖管道，遇到岩石含量较大的区域，使高润滑泥浆像薄膜一样附着于管壁，焊接好的管材下方应垫上管架，回拖前后，减少与地面的摩擦，防止损伤管道。管道回拖前要仔细检查各连接部位的牢固性，这样既减小了回拖阻力，又保护了管壁[3]。另外，施工时针对探测问题，可以通过在地下管道位置埋设金属示踪线的方法，解决非金属材质的地下管道管位探测问题，塑料管材进行顶管回拖过程中，可以将示踪线与钢缆一起放入PVC套管，然后捆绑在管线上，避免这些金属示踪线轻易扯断。
四、水平定向钻技术的优化策略
在现今高压天然气管道工程建设中，采用传统的管道钻孔技术的成本和施工环境的难度性较大，还对自然环境的造成极大的破坏，而在管道技术的发展中水平定向钻孔技术能够对传统技术的缺陷进行弥补。但对我国现今水平定向技术的发展来看，在应用技术也还存在一定不足比如说在该技术中常见的问题便是（1）前期施工的投入的成本性较高。（2）在施工完成后管线存在缺陷对其修复性的难度较大，因此在管道材料的选择上具有较大的难度性，需要物理化学性质较优管道材料。为了增强管道的稳固性在我国现今的水平定向钻的技术中通常采用的3PE管线材料，除此之外在管线的安装时还需要为管道的表面刷上一层保护膜，提升管道使用的耐久性。
结语
综上所述，水平定向钻在给水管道工程中具有非常广泛的应用，尤其是在穿越重要障碍物或者采用开挖技术不经济的情况下优势非常明显。但是水平定向钻属于地下工程施工，在施工准备、施工安全措施方面一定要保障到位，否则一旦发生意外，不仅会导致工期延长，而且还会造成成本大幅增加。
参考文献
［1］张春宇．水平定向钻法在某给水工程中的应用［J］．水利科技与经济，2015，21(2):116-117．
［2］张华军．浅谈市政给水管道水平定向钻的施工技术［J］．科技创新与应用，2017，10(16):186-187．
［3］罗询理.非开挖技术在市政给水管道施工中的应用[J].科技创新与应用，2013（18）：146-146.
［4］郭娜.水平定向钻进技术在市政供水管道施工中的应用分析[J].城市建设理论研究：电子版，2012（16）.