水平定向鉆穿越施工淺談

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1、水平定向鉆穿越施工淺談　　摘要：近年來(lái)隨著管道建設(shè)項(xiàng)目的增多,定向鉆穿越技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用于管道施工中。下面將介紹一下定向鉆施工的技術(shù)要求及要點(diǎn)，并對(duì)定向鉆施工中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理方案進(jìn)行了分析，為穿越工程建設(shè)及施工單位提供參考。關(guān)鍵詞：水平定向鉆施工卡鉆冒漿中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1、前言水平定向鉆穿越技術(shù)從1972年發(fā)明到現(xiàn)在，經(jīng)過(guò)許多科研與施工人員的不懈努力，已經(jīng)發(fā)展到較高的水平，穿越技術(shù)和施工工藝都在不斷進(jìn)步和變革[1]。本文以地錨與鉆機(jī)為一體的德國(guó)普萊姆水平定向鉆機(jī)為例，描述定向鉆在工程施工的應(yīng)用。2、定向鉆穿越施工2.1施工原理7鉆頭先噴射高壓水

2、柱將泥土松開，鉆桿再施轉(zhuǎn)前進(jìn)。鉆桿在最大彎曲半徑內(nèi)可360度調(diào)整其行進(jìn)方向。采用無(wú)污染的膨潤(rùn)土作為潤(rùn)滑劑，混合在水柱中形成泥漿噴入土壤，泥漿不但可護(hù)壁且有潤(rùn)滑作用，將拉管時(shí)的摩擦力降至最低，日后泥漿形成一圈干燥的粘土裹覆管線。鉆頭內(nèi)裝置精確的導(dǎo)向及探測(cè)儀器（信號(hào)發(fā)射器），當(dāng)其在地下潛挖時(shí)，地面上的接受器可由其電磁波顯示鉆頭所在的位置及深度，進(jìn)而可轉(zhuǎn)繪成精確的地下管線圖表。2.2水平定向鉆施工的特點(diǎn)（1）定向鉆穿越施工解決了傳統(tǒng)開挖施工對(duì)居民生活的干擾，不阻礙交通，不破壞綠地植被，不對(duì)交通、環(huán)境及周邊建筑物基礎(chǔ)的產(chǎn)生破壞和不良影響。（2）城市管網(wǎng)埋深一般達(dá)到三米以下，

3、穿越河流時(shí)，一般埋深在河床下9～18米，使用定向鉆施工能適應(yīng)環(huán)保的各項(xiàng)要求，且埋深較大時(shí)地層內(nèi)部的氧及其他腐蝕性物質(zhì)很少，可以保證管線運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間[2]。（3）現(xiàn)代化的穿越設(shè)備的穿越精度高，易于調(diào)整敷設(shè)方向和埋深，管線弧形敷設(shè)距離長(zhǎng)，完全可以滿足設(shè)計(jì)要求埋深，并且可以使管線繞過(guò)地下的障礙物。（4）采用水平定向鉆機(jī)穿越施工時(shí)，沒(méi)有水上、水下作業(yè)，不影響江河通航，不損壞江河兩側(cè)堤壩及河床結(jié)構(gòu)，施工不受季節(jié)限制，具有施工周期短人員少、成功率高施工安全可靠等特點(diǎn)。（5）與其它施工方法比較，進(jìn)出場(chǎng)地速度快，施工場(chǎng)地可以靈活調(diào)整，尤其在城市施工時(shí)可以充分顯示出其優(yōu)越性，并且施工

4、占地少工程造價(jià)低，施工速度快。3、常見(jiàn)問(wèn)題的探討3.1穿越施工中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題7（1）地層軟硬變化時(shí)，應(yīng)將鉆機(jī)的鉆進(jìn)速度降低，注意觀察系統(tǒng)壓力的變化，逐步調(diào)整適應(yīng)，避免鉆機(jī)和鉆具的損壞。（2）出鉆點(diǎn)的進(jìn)場(chǎng)道路和場(chǎng)地應(yīng)進(jìn)行修整，能滿足倒運(yùn)鉆具、泥漿回收處理、特殊情況處理等需要。（3）出鉆點(diǎn)的泥漿采用泥漿回收系統(tǒng)進(jìn)行回收利用。（4）入鉆側(cè)回收泥漿的過(guò)濾問(wèn)題。采用一級(jí)過(guò)濾，為了減少泥漿的含砂量，保護(hù)動(dòng)力鉆頭的使用壽命，應(yīng)增加過(guò)濾網(wǎng)目數(shù)。（5）所有鉆具在使用前應(yīng)進(jìn)行表面清洗、外觀檢查；尤其是鉆桿絲扣和彎曲變形的檢查，有懷疑者按不合格處理，送檢合格后方可再用。（6）在導(dǎo)向孔

5、完成之后，盡量保持出鉆點(diǎn)附近的原始地貌和標(biāo)志[3]。3.2卡鉆為避免卡鉆現(xiàn)象的發(fā)生，在施工中保持高度的警惕性,采取以下方法避免此現(xiàn)象的發(fā)生:一是當(dāng)泥漿的壓降能保持在500psi范圍內(nèi)時(shí)，可采取立即停止鉆桿的推進(jìn)，改為往鉆機(jī)方向拉鉆桿，使鉆頭迅速離開切削面，降低泥漿的壓差，然后用更慢的推力和推進(jìn)速度鉆進(jìn)；二是當(dāng)泥漿的壓降超過(guò)500psi時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉泥漿泵，停止泥漿的泵送，往鉆機(jī)方向回撤鉆桿。7若出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象要采取的處理方法：首先應(yīng)保持泥漿的正常工作，有足夠的泥漿往孔內(nèi)泵送，此時(shí)鉆桿且不可簡(jiǎn)單地繼續(xù)往回拉，否則容易將鉆頭卡死。應(yīng)在泵送泥漿的前提下繼續(xù)往前進(jìn)，耐心進(jìn)行清

6、孔，同時(shí)按首次鉆進(jìn)記錄調(diào)整鉆頭的高邊，停止鉆桿的旋轉(zhuǎn)往回抽，注意控制好鉆機(jī)的拉力，然后旋轉(zhuǎn)鉆桿前進(jìn)、清孔，多次反復(fù)，直到順利通過(guò)“縮孔”地段。3.3冒漿在定向鉆穿越工程中，很容易發(fā)生泥漿跑冒現(xiàn)象，給工程施工和地方協(xié)調(diào)造成很大困難，同時(shí)又增加了施工風(fēng)險(xiǎn)，因此如何控制和消減泥漿跑冒問(wèn)題是本次工程的重中之重。⑴防冒漿措施在進(jìn)行導(dǎo)向孔作業(yè)時(shí)，孔洞較小，孔洞與鉆桿及鉆頭形成一個(gè)環(huán)形空間，此內(nèi)的泥漿處于高壓狀態(tài)，如果長(zhǎng)時(shí)間處于這種狀態(tài)，環(huán)空壓力就會(huì)越來(lái)越高。一旦此壓力超過(guò)地層所能承受的極限壓力，泥漿就會(huì)向地層的縫隙或松軟部位擠壓，從而返回到地面，就產(chǎn)生冒漿。為了防止在穿越過(guò)程中

7、冒漿，可以從如下幾方面進(jìn)行優(yōu)化：a.導(dǎo)向孔鉆進(jìn)工藝方面7在進(jìn)行導(dǎo)向孔鉆進(jìn)過(guò)程中，我們需要不停的對(duì)鉆頭進(jìn)行推進(jìn)或旋轉(zhuǎn)控制，這也就造成了導(dǎo)向孔的環(huán)形空間不規(guī)則，很容易就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)封閉的空間，也就會(huì)增大冒漿的幾率。因此，我們可以在鉆完一根鉆桿后旋轉(zhuǎn)回抽再旋轉(zhuǎn)推進(jìn)，這樣可使環(huán)形空間增大，降低冒漿的概率。b.泥漿配比方面采用高效膨潤(rùn)土，增加泥漿添加劑的用量，保證泥漿性能的同時(shí)提高泥漿的流動(dòng)性；建議采用分散的泥漿體系，即：水+土+純堿+燒堿+CMC+潤(rùn)滑劑。泥漿密度：進(jìn)洞密度應(yīng)控制在1.03-1.04為佳，返出泥漿密度在1.07—1.08比較理想。泥漿粘度：砂層控制在7