6 定向钻法穿越施工
6.1 一般规定
6.1.1 穿越深度应符合下列规定：
1 穿越河流等水域时，穿越管段管顶最小埋深不宜小于设计洪水冲刷线和规划疏浚线以下6m，管顶距河床底部的最小距离不宜小于穿越管径的10倍；
2 穿越铁路、公路、堤防建（构）筑物时，穿越管段管顶埋深应符合铁路、公路、水利等相关部门的规定。
根据河流等水域的冲（淤）特性及管线敷设的经济安全要求，为了既能够充分的考虑河流的冲刷深度，而且不会导致埋深过大，通过对多年定向钻河流穿越的实践经验，确定了该条河流穿越管道埋深的经验值。公路、铁路部门对在其地下敷设管道有专门的规定，按其规定执行穿越管道埋深。
6.1.2 穿越施工时入土角、出土角，应根据地质、地形条件和穿越管段材质、管径来确定。入土角宜为6°～20°，出土角宜为4°～12°。
一般的钻机安装好后，它的倾角是12°，所以入土角宜为10°，出土角与管径有关，管径越大，出土角越小。
6.1.3 定向钻穿越的曲率半径应符合设计要求。曲率半径不宜小于1500D，且不应小于1200D。
穿越管段的曲率半径是定向钻法穿越中一个重要的参数，穿越中应满足管道弹性敷设的要求。穿越曲率半径在工艺允许情况下宜大些，特别是岩石穿越应超过1500D。
6.1.4 在管道入土端和出土端外侧各预留不宜少于10m的直管段。
本条要求是为了满足管道回拖要求。
6.1.5 地质材料准备应符合下列规定：
1 施工前，建设方应向施工单位提供穿越工程的岩土工程详细勘察报告。报告内容应符合现行国家标准《油气田及管道岩土工程勘察规范》GB 50568的有关规定，且应包括下列内容：
1）文字部分包括：工程概况，勘察方法和勘察工作布置，场地地形地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性，各项岩土性质指标，岩土的强度参数、变形参数、地基承载力的建议，地下水埋藏情况、类型、水位及其变化，土和水对建筑材料的腐蚀，可能影响施工的不良地质作用以及地下建（构）筑物对工程影响程度的评价，穿越场地稳定性和适宜性的评价；
2）图表部分包括：勘探点平面布置图、工程地质柱状图、工程地质剖面图、原位测试成果图表和室内土工试验成果图表等。
2 施工方应复核详勘报告内容，当不满足施工需要时，可向建设方提出补充勘察或施工勘察申请。
根据施工需求，提出所需相关地质资料。
6.1.6 对出土点或入土点侧含有卵砾石等不适合水平定向钻施工的地质条件时，宜采取套管隔离、注浆加固或开挖换填等措施进行地质改良，并应符合下列规定：
1 采用套管隔离不利地层时，钢套管内径宜大于最后一级扩孔直径300mm，壁厚选取宜按下式进行初选，并应根据强度要求进一步确定壁厚。套管切削刃应加强；
式中：tca——套管初选壁厚（m）；
F0——夯管锤能够提供的最大夯进力（N）；
φ1——套管稳定系数，宜取0.36，当套管经过地层均匀时，可取0.45；
Dca——套管直径（m）。
σs——套管规定屈服强度（Pa）；
2 采用开挖方法处理不利地层时，开挖完成后宜换填或设置隔离套管，设置隔离套管应符合钻进轨迹曲线要求；
3 采用注浆加固处理不利地层时，加固应沿设计轨迹曲线进行，加固断面不宜小于7m×7m，轴向加固长度宜伸入较好地层。
对不具备进行定向钻穿越地质条件的穿越段而必须进行定向钻穿越管道敷设，需根据工程需求，进行地质处理。通过对多条河流地质处理技术经验，提出地质处理的相关要求。
6.1.7 管道穿越曲线（图6.1.7），导向孔穿越长度应按下列公式计算：
图6.1.7 管道穿越段曲线示意图
A、B、D、E、G、H—各节点；C、F—曲线段两端切线交点。
式中：L——穿越管段曲线长度（m）；
L1——出土端直线段长度（m）；
R——曲率半径（m）；
β——出土角（°）；
A1——出土端曲线段长度（m）；
L2——底部直线段的长度（m）；
α——入土角（°）；
A2——入土端曲线段的长度（m）；
L3——入土端直线段的长度（m）。
本条给出穿越段长度示意图，根据示意图和给出的公式可以准确计算穿越各控向点位置的坐标，指导穿越施工。
6.1.8 穿越管段回拖力的计算和钻机的选择应符合下列规定：
1 穿越管段回拖时的拉力宜按下式计算：
式中：Fp——计算拉力（kN）；
L——穿越管段曲线长度（m）；
f——摩擦系数，取0.3；
D——管子直径（m）；
γm——泥浆重度，取11.5（kN/m3）；
δ1——管子壁厚（m）；
γs——钢材重度，取78.5（kN/m3）；
Wb——定向钻回拖过程中单位长度配重（kN/m）；
kv——粘滞系数，取0.175（kN·s/m2）。
2 水平定向钻机回拖力宜按式6.1.8计算值的1.5倍～3倍选择。
本条给出了管道回拖力的通常算法，结合工程，选取合适的安全系数来确定最终回拖力值，以此选择钻机型号。
6.1.9 应根据泥浆泵排量确定切割刀、扩孔器的泥浆喷射孔的个数，其中泥浆喷射孔的个数应按下式计算：
式中：N——泥浆喷射孔的个数（个）；
V——要求泥浆的喷射速度（m/min）；
Q——泥浆泵的正常排量（m3/min）；
r——喷射孔的半径（m）。
6.1.10 水平定向钻穿越施工前，建设单位应提供完整的施工图，且施工图应包括下列内容：
1 设计说明书、管道穿越施工平面图、管道穿越断面图；
2 出、入土角度，出、入土点的位置；
3 在穿越区域内有地下建（构）筑物时，应在施工图上标注位置、埋深。
本条规定了建设方需要提供的基础资料。
6.1.11 施工便道及场地应符合下列规定：
1 施工便道应具有足够的承载能力，宽度应大于4m，弯道的转弯半径应大于18m，并应与公路平缓接通；
2 施工用水应符合配制泥浆的要求；
3 施工场地应能满足施工作业的要求。
本条根据定向钻法穿越特征，提出了进场条件、施工用水及施工场地所需满足的条件。
6.1.12 穿越管段的预制、补口和试压应在最后一级扩孔前完成。
定向钻法穿越管线敷设需要在作业过程中尽可能保持连续性，需确定管段的预制与补口时间保证连续施工。
6.1.13 钻机安装调试应符合下列规定：
1 应根据施工场地规划，设备依次进场就位；
2 钻机宜安装在穿越中心线上。锚固件应安装牢固，地锚抗拉能力应满足钻机最大拉力要求；
3 有线控向系统的调校地点应选在不受磁场干扰的区域。调校时探头在同一位置宜多次测量，并应取多次测量值的算术平均值作为方位角基准值；
4 设备安装完成后应进行整体试运转；
5 在条件具备的情况下，应使用人工磁场。
钻机在穿越中心线上安装可使得钻进轨迹尽可能地满足设计轨迹曲线要求；安装满足钻机最大拉力要求的地锚，可使钻机在应急抢险中保证最大能力发挥。
6.1.14 钻机场地应符合下列规定：
1 小型水平定向钻机的安装场地可为40m×40m，大型水平定向钻机的安装场地可为60m×60m。安装场地应根据钻机及附属设备的要求，并应结合现场条件进行布置；
2 钻机场地内应设泥浆池，其大小应根据泥浆用量确定。泥浆池不宜放在穿越中心线上。
根据施工需求及场地条件，提出钻机场地要求。
6.1.15 管段预制场地应符合下列规定：
1 穿越管段预制场地宜设在出土点附近，在出土点宜设一个30m×30m的钻具操作场地；
2 管段预制场地宜与入土点、出土点成一直线。穿越管段的预制场地的长度宜为设计水平长度加20m，宽度应符合现行国家标准《油气长输管道工程施工规范》GB 50369有关规定；
3 若因场地限制预制管段不能直线布置，应在出土点保持不少于100m的直管段，方可采取弹性敷设。
便于管线回拖准备及定向钻穿越管线回拖过程顺利实施，提出管线预制应尽可能在出土点附近并且保持与出入土点成直线关系的要求。
6.1.16 定向钻穿越段施工过程中应采取试回拖、洗孔、浮力控制等适当措施避免外涂层的损伤。
6.1.17 定向钻穿越段应根据下列地质条件确定外涂层的类型：
1 除碎石土层、砾砂层外的土层或饱和单轴抗压强度小于或等于15MPa软岩层穿越时，宜与线路管道主体防腐层类型保持一致，并宜采用相应的加强级防腐层；
2 碎石土层、砾砂层、破碎岩层、砾岩层、饱和单轴抗压强度大于15MPa岩层以及其他易于磨损和刮伤防腐层的地层穿越时，宜采取耐磨、耐划伤涂层或增加防护层。
不同地层条件对管道外涂层的破坏程度不同，所以根据地层条件进行设置外涂层材料及结构形式。
6.1.18 定向钻穿越段管道应实施阴极保护并在两端应设置必要的阴极保护检测设施。阴极保护宜纳入干线阴极保护系统中。定向钻穿越管段在纳入永久阴极保护系统之前应采取临时阴极保护措施。