穿越河道超长定向钻施工质量控制的研究

穿越河道超长定向钻 施工质量 控制 的 研究

魏海

陕西华山路桥集团 有限公司 陕西西安 710016

【摘 要】本文结西安某市政工程施工穿越河道的超长定向钻污水管道施工案例，定向钻穿越水平长度1879m，属于水域大型穿越，管道防腐采用带有防护层的三层PE加强级防腐层。入土角13.0o，入土点卵石厚度约2.8m，采用开挖沟槽安装钢套管隔离卵石，污水管道设计管径d=1200mm,管道长度1900米，管道埋置深，地下水非常丰富，土质为湿陷性黄土，平均预埋深度为6.7米。本文通过研究超长定向钻施工质量控制，为类似长距离定向钻施工提供了宝贵的经验。

【关键字】钻机就位、泥浆配置、导向孔、预扩孔和洗孔、回 拖

【前 言】本项目的施工内容主要包括测量放线、现场监测、钻机场地平整、设备布置及调试、钻机就位、泥浆配置、导向孔、预扩孔和洗孔、回拖等环节。各环节施工严格按照相关规程、标准和要求施工到位，本文将核心施工技术描述如下。

【正 文】

1. 管道穿越技术要点

穿越回拖管线采用开挖发送沟和支架滚轮结合发送的方式。回拖前将穿越管段放入发送沟。发送沟根据地形、出土角确定开挖深度和宽度，发送沟的下底宽度宜比穿越管径大500mm；采取措施，使管道入土角与实际出土角一致；发送沟内注水，最大注水深度宜超过穿越管径的1/3；根据穿越管段的长度和重量确定滚轮支架的跨度和数目；滚轮支架的高度满足预制管段弯曲曲率的要求。

二、排浆池、钻机锚固

在入、出土点挖砌排浆池各1个，排浆池尺寸分别为5m×7m×2.5m，25m×7m×0-3m，边坡坡度1：0.5，排浆池四周按设计要求喷射护壁砼。

三、钻机就位

根据设计交底与施工图纸放出钻机场地控制线和设备摆放位置，确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。为保证放线准确性所用仪器应用GPS定位。

四、泥浆配置

水平定向钻穿越施工现场泥浆系统一般由泥浆配制系统和泥浆回收系统组成。配制新浆时，由加料漏斗、水化罐、配浆罐按照泥浆配方进行小循环配浆，经过循环搅拌后导入储浆罐；泥浆体系设计应综合考虑穿越地层特点、穿越长度、管径等关键因素，要求泥浆必须具备以下性能：

泥浆粘度值表

五、导向孔

（1）控向操作应由经过培训合格的人员操作；控向系统的功能应满足工程的需要。按设计穿越曲线绘制控向曲线，确定控向方案。钻杆钻进时每根钻杆最大折角不超过0.41°，连续3根钻杆累加折角不超过1.2°。

（2）在钻进过程中，为减小钻进阻力，能够使其平稳准确进入相对稳定的粉质粘土层。

（3）在导向孔穿越过程中，为保证钻头在穿越地层中顺利的钻进，避免土层松软造成的粘卡或者卡钻现象，在配制泥浆时加入0.1%的钻液宝(液体DRISPAC聚合物)和适量的泥浆润滑剂，这样可以保证导向孔孔壁的完整性，减小钻进阻力，防止粘卡现象的发生。

（4）导向孔施工过程，钻机钻头后方安装的泥浆传感器将全程监控孔洞内泥浆压力情况，如果遇到泥浆压力异常升高，则将抽回钻头，进行洗孔后再继续进行钻进。

（5）为防止钻孔时导向孔与设计穿越曲线的偏移，控向采用目前国际最先进的P2控向软件和地面布设人工磁场的方法进行精准控向。当地面线圈电缆接通交流电后产生交变磁场，P2软件即通过四次采集交流线圈数据并分析这些频率，并对导向探头和线圈之间进行矢量计算，筛选和取平均值后，最后得出导向探头精确位置。同时，在施工中严格按照施工规范，确保每根钻杆的操作，符合设计所规定的曲率半径范围。

（6）钻杆选型计算：

在施工前，对每一根用于施工中的钻杆、扩孔器、万向节等都经过严格的无损检测，并采用加强级钻杆，为定向钻穿越提供质量可靠的钻杆，避免钻杆断裂事故的发生。

导向孔完成，钻头出土后及时拆卸，安装20″、30″、36″扩孔器扩孔；35″筒式扩孔器洗孔。扩孔和洗孔时使用的钻具组合为：各级扩孔器/孔器+511/2″(S-135)钻杆。

本次穿越采用5级扩孔，扩孔过程中各项施工参数应控制在合理范围内，保证施工安全和质量，具体工艺流程如下：

（7）扩孔工艺：

第一遍扩孔：∅300刀板式扩孔器；

第二遍扩孔：∅450刀板式扩孔器；

第三遍扩孔：∅600板桶一体式扩孔器；

第四遍扩孔：∅700板桶一体式扩孔器；

第五遍扩孔：∅850板桶一体式扩孔器；

第六遍扩孔：∅900板桶一体式扩孔器；

在每级扩孔施工中，要认真观察扩孔情况。如果发生扩孔不顺畅等，要进行洗孔，洗孔采用桶式扩孔器进行。

六、回拖

回拖前用外接电源检测管段的绝缘性能和逐个检查补口保护套的防护并仔细检查钻具连接的可靠性，确定合格后方可回拖。回拖的钻具组合为：51/2″(S-135)钻杆+35″筒式扩孔器+350T万向节+穿越管线。回拖中准备好补口、补伤材料和器具及检漏仪，安排专人巡视管线。在回拖时，注意加强两岸联系，时刻注意表盘的读数，把扭矩控制在合理的范围内。扭矩过大，钻杆卸扣困难，欲速则不达。因此把扭矩控制在适宜的范围内，保证扩孔回拖顺利。回拖时应连续作业。特殊情况下，停止回拖时间不宜超过4小时。

结束语

我们在超长定向钻施工质量控制方面取得了突破性的成果，为类似工程的施工创造了宝贵的经验。

参考文献：

[1] 刘 伟 湿陷性黄土地区定向钻施工技术研究 施工技术初探_建筑/土木_工程科技2018年9月

[2] 陶炳芳 超深定向钻施工工艺 施工技术研究城市道桥与防洪 管理施工2013年11 月第 11期

[3] 何耀涛 市政工程定向钻施工要点- 《中国市政工程》，2012年 第12期