水平定向鉆在短距離巖石穿越中應(yīng)用

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1、水平定向鉆在短距離巖石穿越中應(yīng)用　　摘要：水平定向鉆技術(shù)施工難度和風(fēng)險(xiǎn)大,本文介紹了福煉一體化工程配套成品油管道一期工程城西大道Ⅱ定向鉆穿越的施工方法及施工過(guò)程,是水平定向鉆穿越技術(shù)應(yīng)用于短距離巖石穿越的成功范例。關(guān)鍵詞：定向鉆；管道；短距離巖石；中圖分類號(hào)：TE243文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A工程概況自然條件城西大道Ⅱ穿越位置位于福建省泉州市黃塘鎮(zhèn)陳埭頭村。穿越段西側(cè)為道路綠化帶及城西大道，場(chǎng)地較狹窄；東側(cè)為民房，場(chǎng)地條件一般，交通較便利。設(shè)計(jì)采用定向鉆方式進(jìn)行穿越，一根Φ457mm主管，一根Φ114mm光纜套管。定向鉆實(shí)際穿越

2、長(zhǎng)度175m，其中巖石段穿越為115m。地質(zhì)情況穿越場(chǎng)地區(qū)域地層依據(jù)土體形成的地質(zhì)時(shí)代、成因、地層巖性、物理力學(xué)性質(zhì)的不同劃分6個(gè)工程地質(zhì)層：①層填土、②層中粗砂、②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、③層粉質(zhì)粘土、④層砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、⑤層碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、⑥層中～微風(fēng)化花崗巖。8根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)揭露的地層情況，土層為填土、中粗砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、和強(qiáng)風(fēng)化～微風(fēng)化花崗巖，建議管道以④層砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖為管道主要設(shè)置層，以定向鉆方式進(jìn)行管道穿越。工程特點(diǎn)及技術(shù)難點(diǎn)1、原設(shè)計(jì)入土點(diǎn)位于綠化帶下方空地，因地方關(guān)系及地形地貌原因，出入土點(diǎn)均改

3、到城西大道東側(cè)的綠化帶上。綠化帶寬度為8米，下方已埋設(shè)一組6根的光纜套管，一根Φ1000V-PVC污水管，在出、入土點(diǎn)與穿越軸線均有交叉，且有污水沉淀池位于穿越中心線，穿越時(shí)增加了施工風(fēng)險(xiǎn)。2、此次穿越的惠安縣惠女水渠在城西大道下方穿過(guò)，與穿越中心線垂直。修建惠女水渠時(shí)，在穿越中心線右側(cè)山坡處為爆破施工，中心線左側(cè)為回填施工，地下情況非常復(fù)雜。3、穿越位置位于城西大道拐彎處，出入土點(diǎn)后方均為城西大道路面，受長(zhǎng)度限制，穿越曲線沒(méi)有水平段。必須保證每根鉆桿達(dá)到設(shè)計(jì)角度，否則無(wú)法出土。4、穿越段有115米長(zhǎng)的巖石層，主要是中

4、～微風(fēng)化花崗巖，必須使用動(dòng)力鉆具，造成控向信號(hào)滯后約10米，增加了控向難度。5、出土側(cè)回拖管道沿城西大道綠化帶預(yù)制，與穿越中心線有較大夾角，回拖施工難度較大。86、中心線右側(cè)五米位置有一間民房，因巖石硬度較大，且部分地層為回填層，在擴(kuò)孔過(guò)程中，可能會(huì)有較大震動(dòng)，對(duì)民房產(chǎn)生不利影響。主要技術(shù)措施3.1導(dǎo)向孔施工1、導(dǎo)向孔施工措施（1）為避開(kāi)一組6根的光纜套管，在入土點(diǎn)前方2-8米處，將地面挖開(kāi)，暴露出光纜套管并采取保護(hù)措施。（2）在入土點(diǎn)前方，將穿越路徑與Φ1000V-PVC污水管和污水沉淀井交叉位置挖開(kāi)，測(cè)量出其下底相

5、對(duì)于入土點(diǎn)的準(zhǔn)確高差，根據(jù)設(shè)計(jì)曲線，計(jì)算穿越路徑與污水管和污水沉淀井的相位置。經(jīng)計(jì)算，穿越路徑與地下障礙物有沖突。經(jīng)設(shè)計(jì)同意，將入土點(diǎn)位置后移，增加入土點(diǎn)與地下障礙物的距離，以保證避開(kāi)地下障礙物。（3）出土側(cè)探明污水管道準(zhǔn)確位置及深度后，通過(guò)計(jì)算，受場(chǎng)地限制按原設(shè)計(jì)路徑將無(wú)法避開(kāi)污水管道，后經(jīng)設(shè)計(jì)同意，將出土點(diǎn)位置向右側(cè)平移3米，可避開(kāi)出土側(cè)污水管。（4）根據(jù)地下障礙物情況設(shè)計(jì)合理的穿越曲線，確保穿越路徑可避開(kāi)地下障礙物。（5）使用Sharewell公司的MGS控向系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)向孔施工。8（6）全程布置人工磁場(chǎng)，保證控向

6、精度。在地面上標(biāo)出穿越中心線和地下障礙物位置，并將人工磁場(chǎng)測(cè)量的準(zhǔn)確鉆頭位置與地下障礙物位置進(jìn)行比較，確保鉆頭位置處于安全范圍。（7）導(dǎo)向孔施工時(shí)，使用9-1/2″三牙輪鉆頭+172動(dòng)力鉆具+7″無(wú)磁鉆鋌的鉆具組合進(jìn)行巖石鉆進(jìn)。（8）鉆進(jìn)過(guò)程中，每根鉆桿做好記錄，包括鉆進(jìn)速度、調(diào)整角度時(shí)推進(jìn)的長(zhǎng)度、所用時(shí)間、角度變化情況等，以便于判斷地層的變化情況，并總結(jié)出在不同地層中的控向規(guī)律。（9）因動(dòng)力鉆具造成信號(hào)滯后約10米，需根據(jù)上一根鉆桿的鉆進(jìn)情況，結(jié)合這一根鉆桿的角度變化，判斷在同樣地層中調(diào)整一定角度所需推進(jìn)的鉆桿長(zhǎng)度，

7、確定下一根鉆桿的鉆進(jìn)方式。（10）鉆進(jìn)過(guò)程中每根鉆桿都用人工磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)偏差對(duì)基準(zhǔn)方位角進(jìn)行調(diào)整，確保導(dǎo)向孔偏差在允許范圍之內(nèi)。發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾正，避免偏差過(guò)大，無(wú)法糾偏。（11）出入土點(diǎn)均設(shè)泥漿回收凈化系統(tǒng)，對(duì)回流的泥漿進(jìn)行回收利用。（導(dǎo)向孔完成，出土）2、遇到的問(wèn)題及解決辦法8鉆進(jìn)到70米處，鉆頭位于惠女水渠下方，鉆頭角度忽然不受控制，單根鉆桿角度增大達(dá)4.4°（按管道曲率半徑應(yīng)不超過(guò)0.8°），根據(jù)鉆進(jìn)情況及地質(zhì)情況分析，此處可能存在軟硬地層的結(jié)合面，并與鉆進(jìn)方向有較小夾角，鉆頭鉆進(jìn)到該處時(shí)沿硬地層表面前進(jìn)，

8、造成斜度度不受控制。經(jīng)反復(fù)推拉修孔，未能取得效果。將鉆頭抽回到土層，改變方向及深度后重新開(kāi)孔鉆進(jìn)，在80米處出現(xiàn)角度無(wú)法增大的現(xiàn)象，繼續(xù)鉆進(jìn)將無(wú)法在預(yù)定位置出土。因入土點(diǎn)已無(wú)穿越位置，只能將鉆機(jī)移到出土點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)向孔施工。再次鉆進(jìn)時(shí)，將穿越中心線及穿越深度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，盡量避開(kāi)地層軟硬結(jié)合位置，最終順利出土，但在距入土點(diǎn)約70米處依