创纪录的管道海底与山体定向钻穿越：5200 米。

一、项目背景与概况

2018 年 5 月 18 日，香港国际机场第三跑道航油管道改线工程首条管线通油。管径 508 毫米，单条水平穿越 5200 米，自机场岛入土，在海床下约 125 米的基岩中通过，于 5 公里外的沙洲岛出土；第二条同年 6 月投运。

据香港媒体与科技日报报道，改线造价约 13 亿港元，占 1415 亿港元三跑道系统预算不足 1%，但位于关键线路之首——填海开始前必须完成。

图 1 既有航油管线与三跑道填海范围，原管线部分落在填海区内。

图 2 改线方案：两条 HDD 管线连接机场岛油库与沙洲飞机燃料接收设施。

二、长度、地质、场地和环保条件

地质条件自上而下为两百余米厚的抛石填海层、海相淤泥黏土，其下为花岗岩与石英岩，路径上至少三处较大断裂带。软硬交替使钻头工况频繁变化，扭矩与轨迹随之波动。

场地与环保构成第二重约束。入土点位于机场禁区，距跑道不足 300 米，设备高度与作业方式受航空安全管制；出土点可用临时用地仅约 10 米 × 10 米，形状不规则，且不得破坏植被、不得触碰海水。沙洲岛处于沙洲及龙鼓洲海岸公园范围内，为中华白海豚栖息地，岛上树林有鹭鸟繁殖：泥浆不得外泄，钻孔周边设防漏坑，作业面控制在 100 平方米以内，夜间禁止施工，每年 4 至 7 月繁殖期停工，需移除的树木逐株编号、完工回栽。

工期被上述条件切分。2016 年第三季度进场，两条管线分别于 2017 年 12 月 27 日、2018 年 3 月 9 日完成，有效作业窗口有限。

长度、地质、场地、环保四项条件叠加，5200 米长是其中最直观的一项。

图 3 穿越段地质纵断面：机场平台、拟建填海区、海泥层、基岩与断裂带，以及设计轨迹。

回填层松散、海泥软弱，直接开孔易塌易漏，工程以三级套管隔离浅层。首级 Ø1067 毫米、长约 12 米；二级 Ø914 毫米、长约 65～75 米；三级 Ø813 毫米、长约 225 米，套至软硬交界面后转入正常钻进。

表 1 三级套管的直径与长度。数据取自案例报告。

图 4 套管安装：钻机将套管逐级送入孔口。

5200 米钻杆串的摩擦扭矩超出常规设备能力，承包商定制了集钻进、推管、顶管于一体的钻机，最大扭矩 376 千牛·米，沙洲侧另配电动钻机；配套专用钻头与齿型、泥浆马达、大扭矩动力扩孔器及特殊尺寸钻杆。导向孔采用 311 毫米三牙轮钻头，配泥浆马达、无磁钻杆与控向系统，方向由 GPS、海面船体定位与钻头地磁传感三套数据互校。

图 5 入土点场地三维布置：两台钻机并列，配套泥浆系统、吊车、废水处理与两套动力站。

长距离钻进中，钻屑外携能力随距离衰减，沉积后抬升摩擦与扭矩，最终导致卡钻。现场配置泥浆处理器、泥浆泵与离心机，采用闭式循环：泥浆不排海，处理后回用，同时承担携屑、护壁与防漏三项功能，其中防漏是环境许可证的强制要求。

四、漏浆封堵与对穿

钻遇断裂带时发生泥浆漏失，处理方式为向漏点注入泥浆与水泥浆混合液封堵，候凝 24 小时后复钻，穿越段内发生多次。漏浆机理并不复杂：孔内泥浆柱压力超过地层破裂压力即沿裂隙逸出，上覆地层越薄、岩体越破碎，可承受的泥浆压力越低。这也解释了两项设计选择——套管必须穿过浅层进入基岩；对穿可显著降低孔口所需泵压。

沙洲侧增设一台钻机，置于平驳船并配混凝土底座，配套电驱泥浆泵、泥浆罐、折臂吊、控制室与动力站——岛上禁用柴油设备，电驱是环保约束的直接结果。主钻机自机场侧完成约四分之三，沙洲侧完成约四分之一，两段导向孔分别为 3.7 公里与 1.5 公里，钻头于海床下对接后，主钻头由出土点拖出。

图 6 沙洲侧钻机平台三维布置：钻机、折臂吊、电驱泥浆泵与混凝土底座。

图 7 沙洲侧驳船作业面：泥浆罐、钻杆与材料堆放受岛上限地约束。

图 8 对穿示意：两端钻头在海床下对接，主钻头由出土点拖出。

项目将对穿列入“应急预案”，触发因素为扭矩超预期与漏失导致的工期压力，实际上对穿本属方法组成部分，现场因工况变化将其提前实施，而非临时新增的备用手段。

机管局公开资料显示扩孔分两级，分别以约 0.5 米、0.7 米直径的扩孔器成孔，随后以修孔器通孔，清除孔壁台阶与残留钻屑。

图 9 扩孔与回拖：扩孔器在前，管道随后跟进。

管道于机场侧预制，前端依次连接引导头、旋转接头、扩孔器，由钻杆牵引，推管装置从后方助推以降低钻机负荷。

图 10 管道回拖：DN500 管段经推管装置送入孔内。

图 11 管道安装现场：左侧为 HDD-6000ZH 控制室，前方为已防腐的 DN500 管段与推管装置。

六、环保执行

环保要求直接改变了设备选型与场地布置：岛上禁用柴油机，泥浆泵改电驱；钻孔周边设防漏坑；作业面压至 100 平方米；树木编号回栽；繁殖期停工；施工期定期开展生态调查与水质检测。机管局的项目结论为工程对水质、海洋环境及周边生态未造成不利影响。

七、纪录：海底、山体与口径

工程 2018 年 4 月竣工、6 月投运。机管局称其为环保定向钻法铺设管道的最长世界纪录；国际非开挖技术协会（ISTT）在 2017 年度行业回顾中将其列于首位。至 2026 年 9 月，部分行业资料仍将其列为单次成管安装的最长 HDD 穿越。

表 2 长距离穿越对照。长度均指单次穿越，除注明外为成管长度。

2024 年 4 月，深圳妈湾电厂大铲岛至妈湾电厂供气专线完成，穿越 4735 米、管径 610 毫米，创 600 毫米以上大管径、陆海穿越、天然气管道三项最长，居全球第二。2026 年初，南海天然气登陆深圳项目陆海对穿导向孔对接成功，水平长度 6914.77 米、导向孔实长 6938.06 米，报道称打破原 5200 米纪录。

浙江宁波象山华润燃气穿山工程 2023 年 7 月完成回拖，穿越长度约 3940 米、DN400，全线为微风化花岗岩，单轴抗压强度超过 100 MPa，最大埋深 460 米，水平落差 60 米，采用两台大吨位钻机双向对穿，公开资料称其为世界最长全硬岩山体穿越。

表 3 超长山体（硬岩）定向钻穿越。数据取自公开报道，长度均指单次穿越。

更早的记录来自甘肃。2016 年 9 月，管道局阳坝山体穿越完成 1719.3 米，花岗岩地层、裂隙发育、地下水充沛，连续穿越 11 座山峰及沟谷，首次采用动力钻具正扩与水泥浆专项封堵。

2023 年，古浪—河口天然气联络管道完成三处山体穿越：上石圈 1421.41 米、河口 1# 1492 米、石圈 1837 米，合计 4750.41 米。河口 1# 以“九接一”方式回拖 914 毫米管径，石圈创国内 914 毫米管径软泥岩单次穿越最长纪录。境外的可比案例是香港沙田污水管，穿越 1960 米、成孔直径 Ø1250 毫米、敷设 DN1000，地层为高强度花岗岩。从公开资料看，境外山体穿越多在 1～2 公里级，3 公里以上的全硬岩案例集中在中国。