非开挖水平定向钻穿越砂卵石层的施工技术浅谈

非开挖水平定向钻穿越砂卵石层的施工技术浅谈 王光辉

(福州市政工程管理处，福建福州 3 5 0 0 0 0 ) 摘要：随着非开挖水平定向钻技术在穿江过河施工中的广泛应用，如何成功穿越河床底砂卵石层成为业界研讨的热点课题。以福州市某地通信管过河非开挖铺管工程为例，深入研讨非开挖水平定向钻穿越砂卵石层的施工工艺技术，为今后类似地层的穿越施工提供参考。 关键词：非开挖；拉管；砂卵石层；复杂地层；导向钻孔；扩大孔径；泥浆配置；回拉就住 微控定向非开挖铺管技术是目前国际上非开挖铺设直径 6 0 o毫米以下小管径的最先进技术。与开挖相比具有施工速度快、不破坏路面、不影响交通、不污染环境等优点，广泛的运用于市政建设及穿江过河等的不利于开挖施工的项目中。在穿越河床铺管的实际施工中，经常会遇到砂卵石地层，由于其不稳定性，给非开挖水平定向钻穿越铺管的顺利施工带来了一定的困难 .因此对此类问题的研究就显得尤为重要。 本文以福 I州市某地通信管过河非开挖铺管工程为例，深入探讨这一问题。

焊接好的管道连接牢固，理顺每根管道，做好编号，同时为了有效避免在拉管过程中的管道错位，每l O米设计井字型卡口以保证管道的规则排放。回拉铺管前，在出口处将焊接好的管线依头)、万向接、扩孔钻头、回拉钻￣7 3 m m x 3 0 0 0 m m;泥浆最大排量 2 5 0 L/ m i n;泥次装上拉管器(浆泵最大压力 8 M p a。 杆，而且要求扩孔钻头比管线直径相等或大一导向孔施工过程中：导向钻头尖端部分有级。钻具组合连接应该注意顺序，顺序接错会给束高压钻井液射流射入地层。此时，在砂卵石施工带来麻烦，也容易发生事故，同时要注意连层以泥浆为辅助配合系统。本次穿越地层变化接牢固。在回拉铺管过程中，要注意拉力、扭矩、 大，砂层、卵石层等软硬交错，导向孔钻进时难泵压等参数的变化，注意泥浆的调配。 以摸到规律。施工时，采取加密测斜(量)控制由于施工人员对整个拉管过程将会出现 l工程概况点，及时调整每根钻杆钻进速度，控制每一根钻的种种困难考虑周全，采取的措施有效，仅用了 小时顺利地完成了管道回拉。 本工程设计非开挖铺设 9根中l l O l I I I I l通杆的导向参数，

确保导向钻头的延伸方向和设 l信管 (折合管径 4 2 0 mm),单根铺管长度 8 0 m, 计的轨迹两者偏差值保持在 5 c m以内。过河段 3 . 5优化泥浆工艺 3 . 5 . 1泥浆的控制也是施工成功的关键因管材采用中l 1 0×6 . 6 a r m实壁 P E管。施工线路租用船只，保证导航点在中心线上。 3 . 3扩孔素，施工过程中孔内要始终充满足够的泥浆，前穿越城区内河，河面宽约 3 0 m。过河埋深在河床底3 . 0米以下 .工程质量要求严格，工期为 l O 由于地层交错复杂，孔的稳定性随着穿越后工作坑也要保持一定量泥浆。泥浆不仅可以 天。 地层的不同存在很大的差别。在砂卵石层中孔保持孔壁稳定，防止坍塌，还可以对铺管起到很 2工程地质与水文地质的稳定性很差，在满足管道回拖要求下尽可能好的润滑作用，大大减少管道与孔壁之间的摩 根据现场地质勘查报告显示，本工程地质选择较小的扩孔直径；选用适宜的泥浆；选择适擦力。并尽可能缩短施工周期。 3 . 5 . 2泥浆的配比条件复杂，拟穿越的内河河床底 6 . 5米以内地宜的钻具和钻具组合；层都是卵石层，卵石层厚度达 6 . 5米深，卵石粒本次穿越采用扩孔钻头分级回拉扩孔，级在泥浆配方的优选和性能指标优化中，针径达 8 0 mm.含量占2 0~3 0%。卵石层下面为砂差为 1 l O m m、 2 8 0 a r m、中3 8 0 a r m、中4 8 0 am、 r 对不同地质条件的泥浆适应性，主要考虑的问层，砂层以中砂为主，少量粗、细砂，呈浅黄色、 5 8 0 m m,最大扩孔钻头直径是待铺管道直径题是缩短水化时间，提高携砂能力，提高孔壁稳质纯、颗粒多为棱角、次棱角状，无任何胶结物， 的 1 . 4倍，一般扩孔孔径要求为待铺管径的定性，降低泥浆的施工使用成本。非开挖泥浆配观感密度较大，遇水易松散坍塌。由于设计要求 1 _ 3~1 . 5倍。 制的 P H值一般保持在 8一 l O,本次穿越，配制泥过河段铺管深度必须在河床底 3 m以下，致使施工时，在极易坍塌的砂卵石层，钻进泥浆 P H值取 9。钻导向孔时，、砂层、卵石层配制非开挖定向钻进轨迹必然通过砂卵石层，造成浆与钻屑混合的流塑状态物。在垂直于轴线方泥浆，泥浆漏斗粘度控制在 5 0秒；

扩孔过程中， 对拉管形成很大的难度，施工地段的工程地质向上分布范围的大小取决于泥浆压力、地层压在扩孔达到 6 8 0 m m以及最后一次清孔，配制和水文地质条件存在许多对菲开挖铺管施工不力差以及地层的含水情况等。加大泥浆粘度，提泥浆的泥浆漏斗粘度控制在 4 o秒；在砂层、卵利的因素。 高泥浆的悬浮能力和剪切力，保证了“孔道”的石层配制泥浆的漏斗粘度控制在 7 0秒一 9 0 3施工中采取的主要技术控制措施稳定。同时，利用挤扩成孔的有效成孔手段，并秒，同时，在出土侧砂层返出的泥浆密度测试为 3 . 1基坑施工采用桶式扩孔器进行清孔，有效清除孔内钻屑， 1 . 1 5 g/ m’。事实证明，本次穿越选择的泥浆配比本工程开挖人出口两个工作坑 .入口工作而形成光滑的孔道。 效果相当明显，取得了圆满成功。 坑大小为：长 x宽×高=5 . O mX 1 . 5 m×2 . O m,出在复杂地层的成功扩孔，除采用切削、泥本次施工穿越地层复杂，特别是穿越砂卵口工作坑为：长 X宽×高=5 . O m×1 . 5 m×2 . O m。 浆护壁，挤压成孔等有效手段外，还应减缓扩孔石层施工难度大。泥浆的科学配置与合理使用基坑采用放坡开挖，坡度比选 l: 0 . 7 5,同时采用速度，加大泥浆排量，以便在孔内形成可流动的成为工程成败与否的关键。经过现场人员反复沙袋护坡 1 . O m高度，以防塌方。基坑开挖时，堆泥浆，使泥浆和钻屑比例不小于 1: 1,充分形成试验和技术攻关，科学配置针对砂卵石地层施土高度不能超过 1 . S n, i且距坑边不能小于 l m, 滤饼环型空间，保证软硬交错地层孔道的顺滑， 工的护壁泥浆，按照制定的技术方案措施，傲到及时清运。坑内采用水泵连续排水，以免积水造从而降低回拖力和扭矩。 周密部署，精心施工，克服种种困难，仅用了 l 0 成坍塌。 3 . 4铺管天时间，顺利完成了在复杂的卵石地层中非开 3 . 2导向钻孔铺管是非开挖水平定向钻铺设地下管线挖定向钻穿越，充分体现了该技术的优越性与采用 D i￣ i t r a k E c l i p s e步履式导向仪和的最后一道工序，也是实现非开挖铺管目标的其带来的社会和经济效益，为以后类似地层的 Z T - 2 5型

非开挖铺管钻机配套施工导向孔。为最后一步。它原则上要求扩孔(或清孔 )与铺管施工积累了宝贵的生产经验。 了满足设计要求，本工程需要在砂卵石层中非气呵成。如果管道回拖失利或回拖过程控制作者简介：王光辉( 1 9 7 4, 5一),男，路桥工开挖定向穿越 3 0米的距离，此类卵石粒径达失误，则前期所有工作都是徒劳，必造成很大的 程师，建筑经济师，土木工程专业。 8 0 m m,含量 2 0%以上并夹有中砂的地层对非损失，因此回拖控制尤其重要。 开挖拉管工艺是一大忌，施工难度极大，成功的首先，要保证预制管道的质量。这包括制可能性很小，因此施工中的导向孔曲线控制和造拉管器(头),管道焊接质量，及管道的强度应钻进显得至关重要。为了保证导向成功，施工设 力符合要求。另外回拖中采用滚筒等支架管道计人士端人土角为 l 2。,出土角为 8 o,采用的措施，减少管道与地面的摩擦阻力。 E c l i p s e远程传感器。传感器发出的 l 2千赫的拉管器采用 5 m m厚的钢板加工制作，与信号，测量精度在 l 7米以内。接收器上的显示误差不超过 l%。选用钻机的主要参数：输出扭矩7 0 0 0 N M;输出转速 0~1 0 0 r/ mi n;回拖力 2 5 0 K N;给进行程 3 3 0 0 a r m;钻杆规格 一一