广东省天然气管网珠海LNG管道规格ФmmX70直缝埋弧焊钢管，设计压力9.2Mpa。管线起于珠海高栏岛LNG首站，止于佛山高明分输站，崖门水道为必经河道，穿越管段壁厚25mm，三层PE常温型加强级防腐层。该穿越采用了对接技术和注浆固结地质改良技术。于12年12月7日开始光缆套管施工至13年7月31日主管完成回拖，共计天，主管回拖历时71小时20分钟顺利完成，标志着该项目咽喉工程胜利完工，比计划工期提前5个月。定向钻钻孔实际施工长m，创Фmm管径定向钻穿越最长世界纪录，也是目前世界上管径×长度规模最大的定向钻穿越工程。
1工程概况
1.1水文崖门水道是珠江三角洲一个重要泻洪水道，穿越处位于入海口，在穿越上游东侧有虎跳门水道汇入，水面宽，水位深，流量大，属于Ⅰ级航道（规划5万吨级海航），终年通航。断面上平均水深9.91m，最深22.62m，最大潮差达2.29～3.36m，河床宽约m，西侧临河为子堤，东、西两岸大堤规整，间距约m。
1.2工程地质条件穿越场地上部由填土、粗砂、淤泥、粉砂、淤泥质土、砾砂、粉质粘土和残积土组成；下伏基岩为花岗岩及花岗岩俘虏体角岩，分为全风化、强风化和中风化层。花岗岩风化差异大、岩面起伏大，风化裂隙发育，中风化、强风化层面呈连续“S”状突起，部分段无中风化、强风化层。中风化层夹杂石英脉和角岩，强度达Mpa以上，为坚硬岩。强风化层夹球状体（碎块状）,石英20～30%，钾长石10～15%，粒径达2～3cm。全风化层含少量石英砾（10～20%，最大粒径约2cm）。砾砂层分布范围广，夹杂在花岗岩风化凹凸面之间，分布不均匀，厚度大（1.20～13.90m），粒径2～20mm不等，含量高达30%，粘性土分布不均，局部密集。残积土部分段分布，含粒径2～10mm石英砾5～20%。地层普遍透水性强。
1.3方案分析论证崖门水道沿岸规划建设快，先期完成的原路由已被在建和规划区占用。通过崖门水道银洲湖河段到崖门口河段约15km范围及虎跳门水道汇水口上游10km范围反复踏勘复核，初拟北线方案（在原路由北侧分别穿越虎跳门水道和崖门水道）和南线方案（在原路由南侧一次性穿崖门水道）。
北线方案需穿越虎跳门水道和崖门水道（银洲湖段），受在建和规划区限制，穿越只能采用盾构方式；陡峭山区困难段长，在建和规划区密集，对线路不利，且经过梅阁水库二级水源保护区，不确定性大。而南线方案一次穿越崖门水道（崖门口段），投资明显省，工期明显短，线路有利。经线路、穿越综合技术经济比较分析，结合规划、航道、交通及水利多方意见，经多次论证会，确定南线方案一次穿越崖门水道。可行工程条件下，定向钻方式明显优于盾构方式。根据地层结构特点，定向钻主要有覆盖层方案、中风化层方案、部分覆盖层部分中风化层方案共计5个方案。经论证分析，覆盖层方案相对于中风化层等方案虽风险较大，但采取有效措施风险可控，且工期短3～5个月，投资省2千万，优势明显。经过数十次国内外定向钻专家专项论证和多层次研讨，确定覆盖层定向钻穿越。
1.4穿越方案结合两岸场地条件、施工难度和地质结构，西岸场地平坦，为鱼塘，进场道路较好，作为主钻机场地。东岸场地平坦、开阔，为鱼塘和规划区，布置辅助钻机，利用线路走廊带作为管道组装和回拖场地。为保证堤坝下安全和满足水利部门的距离要求，入、出土点距背水堤脚大于m，入、出土角9°。采用对穿对接技术，定向钻钻孔段设计水平长m。结合地质条件、穿越管径、穿越长度、管道埋深和弹性敷设条件，为避开花岗岩强风化、中风化层和尽量少穿砾砂等不利地层，经过优化分析，穿越细砂、淤泥质土、砾砂、粉质粘土、残积土、全风化花岗岩层，主河床内管顶埋深约14.1～27.2m。经工艺计算，曲线由12段弧线和13段直管段组成，弹性敷设曲率半径m、m各6段。
1.5工程特点
1）地层特点：地质复杂，层位较多（细砂、淤泥质土、砾砂、粉质粘土、残积土、全风化花岗岩等），可钻层位较薄；基岩风化岩性差异较大，基岩面起伏较大；主要通过地层不均匀分布有砂及石英砾，局部粒径较大、含量较高，整体分析，轴线东侧约2/3长度段岩性相对较好，西侧1/3长度段岩性相对较差；地层透水性较强
2）管径大（Фmm），距离长（约m），地质条件复杂，世界上尚无类似工程实例。
2勘察技术分析定向钻穿越勘察钻孔交叉布置在穿越中线两侧各距15～30m处，中线实际地层无法钻孔取得，花岗岩风化差异大，如何通过勘察手段详尽、准确的反映中线地层情况非常重要。重点查明拟穿越设计深度上下的地层情况，为细化穿越层位选择和施工提供依据。在要求规范孔间距基础上，针对砾砂层、花岗岩风化凹凸面、拟穿管道曲线段加密钻孔，m长穿越断面共布孔53个，有效探明了两侧副断面地层情况；结合副断面钻孔信息，采用物探交叉网格布置验证分析投影，尽量准确反映穿越主断面地层分布，有效避免地层投影常规方法在花岗岩风化面凹凸起伏下地层偏差较大的可能；干孔取芯专项加深勘察，探明了拟穿越的全风化层花岗岩、砾砂、残积土层中颗粒粒径、含量、粘性土成分等物性参数，对不良地层进行了有效提示。同时，对所有勘探孔进行压力注浆封堵，避免施工时探孔冒浆情况。
3技术难点和措施分析
3.1场地受限，平面情况较复杂定向钻穿越位置及入、出土端选择是方案设计和实施的基础。既要满足地方要求和场地布置要求，还需考虑雨季水流和洪水影响、回拖场地充足顺畅、尽量利用线路作业带等因素。路由并行规划道路，两岸均为水网低洼地，承载力低，穿越东岸附近新建工厂和规划干道，平面位置和场地受限。
1）管道一次平滑回拖。出土点布置在东岸，线路并行规划干道沿绿化带敷设，长度、走向上满足回拖管道一次平滑布置。
2）入土点优选。西侧子堤仅高出河道水面约1m，子堤与大堤间分布宽广、深水鱼塘，易受到洪水、潮汐影响，入土点布置在大堤背水坡侧，可以避免工期长易被淹没的不安全性，还能将堤坝、鱼塘一并穿越。
3.2复杂地层穿越层位优选和曲线优化强风化夹杂球状岩块，中风化花岗岩夹角岩和岩脉，强度大，裂隙发育，软硬不均，完全避开。砾砂呈凹凸分布无法避开，尽量少穿。全风化层和残积土层岩性较均一，作为主选穿越层，而砾砂层有利的是夹杂粘性土，部分段通过，也满足规范埋深要求和航道疏浚要求。由于花岗岩风化起伏大，各层分布不均，可钻层位较薄。针对该地层分布特性，曲线优化原则是尽量控制曲线在残积土和全风化花岗岩层中，减少在砾砂层中长度，避开在花岗岩强风化层和中风化中钻进，同时使定向钻钻孔施工长度控制在最短。管道轨迹曲线优化为12段弧线和13段直线的多曲线方式，沿有利均一地层敷设，小角度、大曲率半径弹性敷设相对平直，结合曲率半径不宜小于倍钢管外径的要求，最小m，最大m，以利于扩孔、管道回拖和管道应力。
3.3两侧不利地层处理技术两侧各经过长度约m的淤泥质土、砾砂、淤泥层。易垮塌、缩径、冒漏浆和钻具下沉，距离长不利于控向，且难以承载施工机具。对该地层，常用的工程技术处理措施有大开挖法、套管隔离法、注浆固结法。大开挖法破坏面非常大，淤泥质、砾砂最深距离地面约21m，且临近大堤，影响堤防安全。套管隔离法对定向钻控向技术的精度要求较高，而软土地层容易出现套管漂移现象，且弧线段套管夯筑难以实现。注浆固结法将地质改良处理和钻机场地处理相结合，在勘察准确提出地层分界线基础上，用水泥砂浆使砾砂、淤泥质固结成一个整体，可确保钻进时淤泥中不产生缩径、塌孔，细砂和砾砂层不产生流砂、管涌和塌孔，不产生过大的地面沉降，考虑定向钻工艺，改良后土质强度均匀、不可过高，与下方残积土相当即可。通过专题论证和专项设计，地质改良处理稳固性好，有利于对穿对接和场地稳定性。在定向钻轴线周围一定范围，上层细砂和淤泥采用双轴水泥搅拌桩加固；对下部稍密~中密状砾砂层采用双重管高压旋喷桩加固。加固后强度和完整性按照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79）相关规定进行检测。
3.4地层岩性风险和措施分析
1）长距离通过花岗岩残积层和砾砂层在m定向钻穿越长度中，经过全风化花岗岩层约m，约占总长度的55%；经过残积土层约m，约占总长度的28%；河床中间经过砾砂层约m，约占总长度的11%。主要通过地层起伏较大，不均匀分布有砂及石英砾，局部粒径较大、含量较高，是本次穿越主要地层风险，特别是m长砾砂层段。若部分大颗粒钻屑携带不充分容易出现卡钻，砾砂层段成孔稳定性差且容易漏浆，再加上地层起伏大易造成颗粒集聚、影响控向，孔径越大，距离越长，风险越大。大管径、长距离施工，泥浆性能、控向精度、清孔质量和管道回拖等方面都应加强。
2）砾砂层前后岩性软硬不均河床中间砾砂层进出两端岩性较硬，会造成软硬不均、钻具下沉和不易控向，尤其是距出土点～m段。适当修孔和对扩孔钻具材质进行优化以及合理钻进工艺和严格控向，避免孔洞出现台阶。
3.5控向和对接技术长距离定向钻通过对穿对接技术进行控向，精度较高，应用成熟。本穿越距离长，地层结构复杂，相同地层起伏较大，有利于定向钻通过地层大都较薄，故对定向钻控向精度和钻杆折角控制要求较高，主要表现在对接控向和钻导向孔时的过程控向上，需保证导向孔、扩孔孔洞符合设计曲线，还需注意实际操作时由于实际地层变化存在一定偏差对控向和对接的可能影响。对接区域需布置在地层承载力好和孔壁稳定、坡度小的区段。经分析，靠近出土侧底部近乎水平段具备对接区地层条件。施工实际对接点位置距西侧入土点m。
3.6泥浆回流及清孔质量长距离、大洞径泥浆回流，保证泥浆有合理的流速及从入土点返浆非常重要。泥浆流量和总用量取决于切屑量，还需考虑泥浆性质、地质条件等因素影响。砾砂、含石英颗粒的残积土和花岗岩全风化层穿越，泥浆携带、护壁和防塌性能要求高，长距离钻进、清孔作业，需保证泥浆流量供给能力，因此，泥浆材料供给也应充足及时。地层透水较强存在渗水影响，则需加大排量、泥浆粘度、控制泥浆压力进行压力平衡和护壁封堵。泥浆系统工艺并非独立作用，需加强与钻进工艺匹配协调。另外，穿越近海口地下水质对泥浆性能可能有影响，通过外敷管道引水或采用相应泥浆配方予以解决。含砾石地层清孔质量对于管道顺利回拖尤其重要。需根据地质和钻进工艺情况，实时调整泥浆系统工艺，加大排量和携带，尽量小级差扩孔，加强清孔质量检查，确定合理洗孔次数直至满足回拖要求。
3.7钻具性能长距离、大管径定向钻穿越对钻进设备和钻具性能要求较高。本穿越管径、长度下，重点