7月的風拂過大灣之濱，國際航空樞紐——香港國際機場，挺立在碧海青山之間。
這座建成于1998年的機場，人群川流不息，飛機往來不停，國際客運量在全球排名中居于前列。2022年，隨著第三跑道投入使用，該機場的運輸能力得到了顯著提升。
在第三跑道背后，不僅隱藏著一條宛如大動脈般默默工作的輸油管道，還承載著一段鮮為人知的鉆探故事——
一家民營企業，帶著非開挖定向鉆全套設備與技術方案，在海底百余米深處精準前進5200米，完成了“世界第一穿”的壯舉！
非開挖定向鉆好比“微創手術”
時間回到2015年，一張“英雄榜”，讓國內外無數個管道穿越公司“炸了鍋”。
那時的香港國際機場，正在計劃填海建設第三跑道。填海后，原有的輸油管道會被泥土覆蓋無法使用。全新的海底輸油管道項目建設迫在眉睫。
高達10余億港元的預算，吸引了多家管道穿越領域的公司參與競標，來自河北的華元科工股份有限公司（以下簡稱“華元公司”）也是其中之一。
“這是個不折不扣的‘硬骨頭’。”盯著項目工程圖，華元公司董事長史占華陷入了沉思——管道水平穿越長度5200米，且需要在海底百余米深處穿越200多米長的拋石填海層、淤泥黏土層，以及硬度極高的花崗巖和軟硬交替的巖石斷裂帶。
此外，管道一端在機場內，距跑道不到300米；另一端緊挨著野生鷺鳥等國家保護動物棲居的沙洲島。安全和環保都是大事。
前所未有的施工難度，讓許多競標方一籌莫展，不少業內人士甚至稱之為“世界第一穿”。有的公司提出變通方案——在穿越路線中間，人工填海造島，然后把兩頭連接起來。
方案被否。因為填海造島不僅成本更高，而且對海洋環境擾動較大。
面對挑戰，華元公司的技術團隊卻信心滿滿：“一定要拿下這個項目！”
日前接受采訪時，史占華告訴科技日報記者：“我們的自信，來自公司數十年的積累。”
這要從電纜、管道的鋪設講起。傳統的開挖方式，是直接挖開地表或在海底挖掘隧道，再鋪設管線。“傳統開挖方式就像切開-縫合式手術，創口大、恢復慢。”史占華給記者打了個比方，“非開挖定向鉆則好比微創手術，不僅創口小，而且恢復快。”
非開挖定向鉆技術，是指在地表極小部分開挖的情況下，通過導向、定向鉆進等方式，敷設、更換和修復各種地下管線的施工技術。該技術起源于國外，我國1985年才開始涉足。
“那時的非開挖定向鉆工程幾乎完全是外商的‘一言堂’。”史占華回憶，“我們連插話的資格都沒有，只能站在遠處看，還要接受極高的報價和各種不合理要求。”
1996年，作為國內首家自主研發該技術與設備的團隊，華元公司試制出國內第一臺大噸位非開挖水平定向鉆機，并成功應用于工程實踐，改變了過去受制于人的局面。
導向孔對穿猶如“兩人握手”
香港國際機場項目非同尋常，無論技術和設備要求，都超越了以往的極限。“必須尋找一條新思路！”史占華斬釘截鐵地說。
幾次閉門討論后，一個大膽的思路逐漸清晰——采取導向孔對穿的鉆進方式。
如果采用常規的單向鉆探方法，在單端鉆頭長距離鉆進后，鉆機推力會呈指數級減小，因為穿越距離越長，推力越難傳遞到鉆頭上。
雙向推進則不同。“這就猶如兩人握手。”華元公司團隊成員榮海龍對記者說，“在一側正常鉆進的同時，另一側也在鉆進。雙向奔赴，精準對接，就可以大大增加穿越長度。”
史占華帶領團隊在10米×10米的規劃施工用地中，反復試驗，巧妙地設計出直接穿越5200米，且不泄漏泥漿的方案。
這套方案得到了項目方的肯定。“世界第一穿”，花落華元！
思路和方案解決了，施工中的挑戰也隨之而來。
在數千米鉆進過程中，兩個鉆頭精準對接的難度極大。史占華將其比喻為“在100多平方米的房子中，將兩根縫衣針對接”。
要保證準確對接，實現精準定位至關重要。經過反復實驗，綜合利用衛星定位、海面船體定位和鉆頭地磁傳感系統，技術團隊成功構建了空、海、陸三位一體的數據采集體系。
基于采集到的數據，技術團隊開創性地研發出鉆機導向定位系統。該系統可讓鉆頭按預定軌跡鉆進，實現海面百余米下的“穿針引線”。
2018年，一個晴朗的午后，海面風平浪靜。史占華一行人目不轉睛地盯著液晶屏幕上的鉆頭位置，豆大的汗珠從他們頭上流下。
隨著一聲清脆的“滴”聲，歡呼聲爆發開來，對接成功！
在“雙向握手”思路的推動下，該項目于當年保質保量地完成。
地磁導向系統堪稱“電子眼”
有了“雙向握手”思路加持，華元公司的施工之路勢如破竹。在日前完成的媽灣電廠升級改造項目天然氣管道接入工程中，他們又一次大顯身手。
深圳的7月，晴空如洗。繁忙的深圳西部碼頭堤岸和美麗的大鏟島海岸上，在僅有籃球場大小的施工區域，水平定向鉆機從陸地斜切入海。鉆桿旋轉間，泥漿靜靜流淌，為數不多的工人們默契配合，操作有條不紊。
深圳媽灣電力有限公司燃氣管線建設項目主管魏傳峰介紹，媽灣項目管道穿越距離較長、地質結構復雜，且施工區域受限，需從大鏟島和媽灣電廠區域同時鉆進。
“為此，我們立足‘雙向握手’思路，果斷采用堪稱‘電子眼’的最新自主研發的HYMGS地磁導向系統，使得鉆頭按預定軌跡鉆進，僅用不到120天時間就完成了兩鉆頭在海底‘對接’。”魏傳峰說。
該項目管道已于今年4月成功回拖，這是世界上最長的陸海定向鉆穿越管道。該工程創造了3項世界紀錄——直徑600毫米以上大管徑定向鉆穿越長度世界第一，陸對海定向鉆穿越長度世界第一，天然氣管道定向鉆穿越長度世界第一。
“這3項紀錄意味著，我們對‘雙向握手’思路的運用及其配套裝備的研發，已日臻成熟。”史占華說。
在最近召開的全國科技大會、國家科學技術獎勵大會、兩院院士大會上，習近平總書記強調，要充分發揮科技領軍企業龍頭作用，鼓勵中小企業和民營企業科技創新，支持企業牽頭或參與國家重大科技項目。
史占華向記者表示：“下一步，我們還將針對超長距離、海上及山體等復雜地質環境，在非開挖定向鉆穿越技術和裝備的研制、電動鉆機產業化及標準化方面進行深入研究，讓‘中國鉆’大放異彩！”
7月的風拂過大灣之濱，國際航空樞紐——香港國際機場，挺立在碧海青山之間。
這座建成于1998年的機場，人群川流不息，飛機往來不停，國際客運量在全球排名中居于前列。2022年，隨著第三跑道投入使用，該機場的運輸能力得到了顯著提升。
在第三跑道背后，不僅隱藏著一條宛如大動脈般默默工作的輸油管道，還承載著一段鮮為人知的鉆探故事——
一家民營企業，帶著非開挖定向鉆全套設備與技術方案，在海底百余米深處精準前進5200米，完成了“世界第一穿”的壯舉！
非開挖定向鉆好比“微創手術”
時間回到2015年，一張“英雄榜”，讓國內外無數個管道穿越公司“炸了鍋”。
那時的香港國際機場，正在計劃填海建設第三跑道。填海后，原有的輸油管道會被泥土覆蓋無法使用。全新的海底輸油管道項目建設迫在眉睫。
高達10余億港元的預算，吸引了多家管道穿越領域的公司參與競標，來自河北的華元科工股份有限公司（以下簡稱“華元公司”）也是其中之一。
“這是個不折不扣的‘硬骨頭’。”盯著項目工程圖，華元公司董事長史占華陷入了沉思——管道水平穿越長度5200米，且需要在海底百余米深處穿越200多米長的拋石填海層、淤泥黏土層，以及硬度極高的花崗巖和軟硬交替的巖石斷裂帶。
此外，管道一端在機場內，距跑道不到300米；另一端緊挨著野生鷺鳥等國家保護動物棲居的沙洲島。安全和環保都是大事。
前所未有的施工難度，讓許多競標方一籌莫展，不少業內人士甚至稱之為“世界第一穿”。有的公司提出變通方案——在穿越路線中間，人工填海造島，然后把兩頭連接起來。
方案被否。因為填海造島不僅成本更高，而且對海洋環境擾動較大。
面對挑戰，華元公司的技術團隊卻信心滿滿：“一定要拿下這個項目！”
日前接受采訪時，史占華告訴科技日報記者：“我們的自信，來自公司數十年的積累。”
這要從電纜、管道的鋪設講起。傳統的開挖方式，是直接挖開地表或在海底挖掘隧道，再鋪設管線。“傳統開挖方式就像切開-縫合式手術，創口大、恢復慢。”史占華給記者打了個比方，“非開挖定向鉆則好比微創手術，不僅創口小，而且恢復快。”
非開挖定向鉆技術，是指在地表極小部分開挖的情況下，通過導向、定向鉆進等方式，敷設、更換和修復各種地下管線的施工技術。該技術起源于國外，我國1985年才開始涉足。
“那時的非開挖定向鉆工程幾乎完全是外商的‘一言堂’。”史占華回憶，“我們連插話的資格都沒有，只能站在遠處看，還要接受極高的報價和各種不合理要求。”
1996年，作為國內首家自主研發該技術與設備的團隊，華元公司試制出國內第一臺大噸位非開挖水平定向鉆機，并成功應用于工程實踐，改變了過去受制于人的局面。
導向孔對穿猶如“兩人握手”
香港國際機場項目非同尋常，無論技術和設備要求，都超越了以往的極限。“必須尋找一條新思路！”史占華斬釘截鐵地說。
幾次閉門討論后，一個大膽的思路逐漸清晰——采取導向孔對穿的鉆進方式。
如果采用常規的單向鉆探方法，在單端鉆頭長距離鉆進后，鉆機推力會呈指數級減小，因為穿越距離越長，推力越難傳遞到鉆頭上。
雙向推進則不同。“這就猶如兩人握手。”華元公司團隊成員榮海龍對記者說，“在一側正常鉆進的同時，另一側也在鉆進。雙向奔赴，精準對接，就可以大大增加穿越長度。”
史占華帶領團隊在10米×10米的規劃施工用地中，反復試驗，巧妙地設計出直接穿越5200米，且不泄漏泥漿的方案。
這套方案得到了項目方的肯定。“世界第一穿”，花落華元！
思路和方案解決了，施工中的挑戰也隨之而來。
在數千米鉆進過程中，兩個鉆頭精準對接的難度極大。史占華將其比喻為“在100多平方米的房子中，將兩根縫衣針對接”。
要保證準確對接，實現精準定位至關重要。經過反復實驗，綜合利用衛星定位、海面船體定位和鉆頭地磁傳感系統，技術團隊成功構建了空、海、陸三位一體的數據采集體系。
基于采集到的數據，技術團隊開創性地研發出鉆機導向定位系統。該系統可讓鉆頭按預定軌跡鉆進，實現海面百余米下的“穿針引線”。
2018年，一個晴朗的午后，海面風平浪靜。史占華一行人目不轉睛地盯著液晶屏幕上的鉆頭位置，豆大的汗珠從他們頭上流下。
隨著一聲清脆的“滴”聲，歡呼聲爆發開來，對接成功！
在“雙向握手”思路的推動下，該項目于當年保質保量地完成。
地磁導向系統堪稱“電子眼”
有了“雙向握手”思路加持，華元公司的施工之路勢如破竹。在日前完成的媽灣電廠升級改造項目天然氣管道接入工程中，他們又一次大顯身手。
深圳的7月，晴空如洗。繁忙的深圳西部碼頭堤岸和美麗的大鏟島海岸上，在僅有籃球場大小的施工區域，水平定向鉆機從陸地斜切入海。鉆桿旋轉間，泥漿靜靜流淌，為數不多的工人們默契配合，操作有條不紊。
深圳媽灣電力有限公司燃氣管線建設項目主管魏傳峰介紹，媽灣項目管道穿越距離較長、地質結構復雜，且施工區域受限，需從大鏟島和媽灣電廠區域同時鉆進。
“為此，我們立足‘雙向握手’思路，果斷采用堪稱‘電子眼’的最新自主研發的HYMGS地磁導向系統，使得鉆頭按預定軌跡鉆進，僅用不到120天時間就完成了兩鉆頭在海底‘對接’。”魏傳峰說。
該項目管道已于今年4月成功回拖，這是世界上最長的陸海定向鉆穿越管道。該工程創造了3項世界紀錄——直徑600毫米以上大管徑定向鉆穿越長度世界第一，陸對海定向鉆穿越長度世界第一，天然氣管道定向鉆穿越長度世界第一。
“這3項紀錄意味著，我們對‘雙向握手’思路的運用及其配套裝備的研發，已日臻成熟。”史占華說。
在最近召開的全國科技大會、國家科學技術獎勵大會、兩院院士大會上，習近平總書記強調，要充分發揮科技領軍企業龍頭作用，鼓勵中小企業和民營企業科技創新，支持企業牽頭或參與國家重大科技項目。
史占華向記者表示：“下一步，我們還將針對超長距離、海上及山體等復雜地質環境，在非開挖定向鉆穿越技術和裝備的研制、電動鉆機產業化及標準化方面進行深入研究，讓‘中國鉆’大放異彩！”
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