顶管工程技术 华伟建设 西安顶管

陕西华伟建设：复杂地层下定向钻穿越技术的探讨

陕西华伟建设：复杂地层下定向钻穿越技术的探讨

摘要：

针对水平定向钻施工中穿越“黏土一岩石一黏土”的台阶状地层及大厚度大粒径碎石堆积层的复杂地质条件中遇到的技术难题，以洋浦一马村成品油管道工程S306穿越项目为例，介绍了通过增加入岩角度以保证顶推竖向力，西安顶管，并提出了利用三个扩孔器串联对土石结合层处进行修正和切削的技术方案，成功完成了对该类复杂地层的穿越。该定向钻穿越工程的施工工艺，可为今后应用水平定向钻穿越台阶状地层及大粒径碎石层施工提供借鉴。

1、工程概况

S306穿越项目是洋浦一马村成品油管道工程的线路部分，该项目位于海南省临高县博厚镇，穿越管道为管径φ323.9x7.9（主管） φ114x6.4（光缆管），主管材质L360，设计压力为9.5MPa。设计输量为250x104t／a，起输量为180x104t／a，管道输送量为330x104t／a。

全线采用密闭工艺顺序输送 柴油、97#、93#、航空煤油4个品种。本定向穿越工程线路路由YM157一YM158穿越S306省道，原设计为顶管穿越，因S306省道改造，路面下降，因高差发生变化，无法完成顶管穿越，经业主、设计、监理单位同意，变更为定向钻穿越。

2、工程地质状况及难点分析

按照规范设计要求管道穿越层距路面垂直距离为7m，主要穿越层为风化玄武岩石层：根据地勘资料显示，本工程穿越地层为“汉堡包”状结构，即“黏土层——玄武岩石层——黏土层”。根据地勘资料和对周边地貌进行的调查显示：玄武岩石层多裂隙、碎块石，出入土造斜段的穿越的黏土层中则多漂石、孤石等。

该项目定向穿越施工的难点主要有：

①穿越深度增大，造斜曲线增长，对后续施工和回拖有极为不利的影响，施工风险性高。

②岩石层多裂隙和碎块石，易造成卡钻、卡管、孔洞坍塌、碎石对防护层的划伤等影响，施工难度大，风险性极高，极易造成定向钻施工的失败。

③本穿越地层中“粘土层一玄武岩层一粘土层”地质结构极易在土石交接处形成“台阶”，即从入土到出土，施工机具将经历四道障碍，造成孔洞“缩颈”导致回拖卡管，造成施工失败。

3、技术方案的确定

针对以上地层状况和穿越要求，采取以下技术方案。

① 由于穿越深度需要保证路面下7m，但路面下岩石层厚度为5m（地勘显示），岩石层下为黏土层（本穿越地层自上而下依次为：粘土层一玄武岩层一粘土层），按照原设计深度计算，顶管施工方案，在水平段后的出土造斜段的入岩角度为5度。

根据以往施工经验，这一角度会造成钻头沿岩石面的水平方向滑移，无法顺利进入岩石层即无法顺利出土造斜，为保证导向钻头能顺利的自粘土层进入岩石层，需要在进入岩石层时有较大的入岩角度（加大顶推的竖向力，预防钻头沿岩石层面滑移），根据经验，本项目采用8度入岩角度，由此计算的导向深度比设计深度需增加3m（实际增加为4.2m），曲线长度也比设计需要延长。

②在施工过程中，通过加大泥浆粘度、调整添加剂的用量来保证孔洞的的稳定、增强携渣清空能力和回拖时的润滑度来保证施工的顺利完成。

③在正常的扩孔完成后，使用三个扩孔器串联在一起进行修孔、洗孔施工，借助于三个扩孔器相互的校正作用对“台阶”进行修正和切削，以使孔洞平顺，减小“台阶”造成的“缩颈”影响，以便于顺利回拖。

西安市莲湖区汉城北路某小区电力定向钻施工已全部完工

西安市莲湖区汉城北路某小区电力定向钻施工已全部完工。

本次施工是配电工程，总长度210m，沿规划位置敷设电力管线。该工程需横跨莲湖区某小区内一条马路。华伟施工规划为：首先单孔穿越180m，其次双孔穿越30m，采用Φ110mmpe。

施工过程：

根据规划提供的工程现场地下管网资料，道路下有城市雨污水、热力、自来水、煤气、光缆管线，华伟技术人员依据设计图纸首先对现场地下管网水平位置进行复查，并打开方圆50m范围内所有的井盖调查，采用管线探测仪对地下管线进行探测。详细测量各管线的位置、走向及深度，做好记录和标识，为导向孔轨迹提供准确的设计依据。资料员根据现场调查情况，画出设计敷管路径图及轨迹断面图。

由于施工场地地处小区内，顶管工程技术，占据道路，华伟施工班组采用全封闭围挡并设置明显的施工安全标识及夜间警示灯。施工设备、材料等按照要求安置和摆放。

华伟采用23T、33T定向钻机设备进行导向孔施工、扩孔、拖管等步骤进行电力定向钻施工。其施工特点在于穿越精度高，易于调整铺设方向和深埋管线。弧形铺设距离长，完全可以满足设计要求，并可以使管线绕过障碍物。

定向钻施工钻液在施工中起着非常重要的作用

钻液在施工中起着非常重要的作用。钻液是指在钻进施工中用来与钻孔过程中切削下来的土（或沙石）屑混合，悬浮并将这些混合物排出钻孔的一种液体，顶管工艺，而泥浆则是钻液与钻孔中钻屑的混合物。钻液具有冷却钻头（冷却和保护其内部传感器）、润滑钻具，更重要的是可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外，既为回拖管线提供足够的环形空间，又可减少回拖管线的重量和阻力。残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。

在不同的地质条件下，需要不同成份的钻液。钻液由水、膨润土和聚合物组成。施工中用水做钻液的主要成份，膨润土和聚合物用做钻液添加剂。钻液的品质越好与钻屑混合越适当，所制造的泥浆的流动性和悬浮性越好，回扩成孔的效果越理想，成功的概率越大。

本工程施工中施工人员配制适合地层性能的钻液，在类似工程中我们已能够熟练正确使用钻液。特别是当施工中遇到不同地层时，能及时调整钻液的性能以适应工程要求。

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