PE管道水平定向鉆應(yīng)用淺談

PE管道水平定向鉆應(yīng)用淺談1前言隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，城市用水量的不斷攀升，城市給水改造工程越來越多，穿越道路的給水管道不開槽施工逐漸增多。PE給水管不開挖施工技術(shù)，在城市給水管網(wǎng)改造中，特別是穿越道路施工中得到了廣泛的應(yīng)用，與開槽施工相比，PE管道定向鉆施工具有對城市交通影響小，施工周期短、經(jīng)濟效益好的優(yōu)勢；不開槽水平定向鉆與開槽施工相比，因有一定的不可預見性，因?qū)Υ┰降貙蛹暗叵陆?gòu)筑物、管線及鉆進設(shè)備及導向孔等的不可預見性，定向鉆孔的施工是關(guān)鍵，泥漿配備是回拖成功及管道防止塌方的保證。2定向鉆施工關(guān)鍵控制措施2.1導向孔的設(shè)計：導向孔穿越曲線依據(jù)管材曲率設(shè)計。PE管導向孔基本參數(shù)：入土角α=12°，出土角β=8°。2.2鉆導向孔導向孔的鉆進開鉆前將探測儀的探頭置于導向鉆頭上，測試探頭反射信號以保證探頭精度，再將導向桿以5～7度入土角度鉆入土中，每隔2米測定一次鉆頭位置，入土深度達到設(shè)計管位中心高程時，導向桿沿管道軸線直走，直到接收井。擴孔宜采用分級、多次擴孔的方式進行。擴孔過程中，如發(fā)現(xiàn)扭矩、拉力仍較大，可再進行洗孔作業(yè)；鉆導向孔的成功與否關(guān)鍵在于如何成功導向的問題，故此在鉆導向孔時按照地質(zhì)構(gòu)造的不同詳細制定出合理的泥漿配比方案，規(guī)定在不同的地質(zhì)情況下選用不同的泥漿配方，充分提高泥漿的護壁能力，在造斜段使用的泥漿中添加某種添加劑的含量，降低土層的摩擦系數(shù)，從而可以防鉆具粘卡；為保證預擴孔及回拖工作的順利進行，鉆導向孔時要求每根鉆桿的角度改變量不應(yīng)超過2°，連續(xù)3根鉆桿的累計角度改變量應(yīng)控制在5°以內(nèi)；在導向鉆孔過程中技術(shù)人員根據(jù)所測獲得鉆頭的角度、深度等數(shù)據(jù)，判斷鉆孔位置與鉆進路線圖的偏差，再向鉆機操作人員進行調(diào)整，確保鉆頭沿設(shè)計軌跡鉆進，及時記錄好導向數(shù)據(jù)；施工中適當控制鉆進速度，保證導向孔光滑。2.3導向孔施工措施2.3.1為保證導向孔與設(shè)計曲線相符合，采取如下措施：在導向孔鉆進前，應(yīng)精確測好穿越曲線，經(jīng)技術(shù)負責人確認；用經(jīng)緯儀進行鉆機就位，使鉆機主機桅桿軸線與導向孔軸線重合；鉆導向孔時，造斜段單根鉆桿的角度變化值按下式控制：Δα=57.3L/R2.3.2鉆進過程中，應(yīng)保持導向孔與設(shè)計曲線的符合性。當導向孔發(fā)生偏離時，應(yīng)及時糾偏，但糾偏過程中應(yīng)避免導向孔出現(xiàn)“S”彎。鉆進過程中，泥漿壓力控制在2Mpa以下。2.3擴孔施工用水平定向鉆機進行預擴孔，邊擴孔邊打入泥漿，視旋轉(zhuǎn)壓力及回拖壓力逐漸加大擴孔級別。使用不同直徑擴孔器分別進行三次預擴孔，最終擴孔直徑保證≥1.5倍的鋪管直徑。擴孔次數(shù)需視鉆機回轉(zhuǎn)壓力及回拖壓力而定，可以適當越級擴孔；當然，在某一級擴孔時，如果旋轉(zhuǎn)壓力及回拖壓力很大，就要增加同級擴孔，以減小下一級擴孔時的回轉(zhuǎn)壓力及回拖壓力。在滿足管道回拖要求的前提下盡可能選擇小的擴孔直徑，一般控制在1.3--1.5倍穿越管徑左右；對于地層相對較差的地層適當加入防塌劑。2.4泥漿控制措施泥漿是定向穿越工程中的關(guān)鍵因素之一，泥漿性能，動、靜切力，失水以及潤滑等性能必保。選用一級膨潤土，加上相應(yīng)的聚合物添加劑配出合乎要求的泥漿；聚合物添加劑應(yīng)具備降失水、提粘、防塌、攜砂、潤滑功能；為了確保泥漿的性能達到設(shè)計要求，泥漿要有足夠的水化時間。泥漿的粘度：鉆導向孔段泥漿粘度控制在35-40S；預擴孔段泥漿粘度控制在45-50S；管線回拖段泥漿粘度控制在35S左右。泥漿壓力、流量控制：鉆導向孔階段，壓力控制在2Mpa左右，流量在200L/min，擴孔階段壓力控制在3Mpa左右，流量200L/min左右。2.4.1管線回拖管線回拖是整個穿越工程最后也是最關(guān)鍵過程，設(shè)備就位之前必須將所拖管道焊接完畢，各崗位各部門密切合作協(xié)調(diào)統(tǒng)一行動：2.4.2管外注漿根據(jù)多年的施工經(jīng)驗，管線回拖完畢后，總是懸浮于孔上壁，使得管線下側(cè)的空間相對變大，我們就利用下側(cè)的空隙將鉆桿再次打入到管線的水平段，然后用泥漿泵泵入水泥粉煤灰漿，直至注滿為止。注漿量的計算：注漿水泥漿用量=（鉆孔體積-管道體積）×A%，可填充比A一般為15～18。3.應(yīng)急及預防措施3.1預防措施在穿越過程中在公路上施工位置50米設(shè)置明顯的警示標識在公路車輛通行的方向設(shè)專人守護減小車輛對路基的震動；在穿越位置設(shè)專職觀察員，對穿越過程中道路及路基的變化全程監(jiān)控；在穿越軸線上方鋪設(shè)鋼板，加大受力面，減少上部汽車動荷載產(chǎn)生的震動。3.2應(yīng)急預案3.2.1管線回拖受阻的應(yīng)急預案應(yīng)區(qū)別受阻位置和實際情況區(qū)別對待。當管線回拖進距離相對較短時，宜采取往出土側(cè)回拉的方式；當管線回拖至接近出土時，可采取往鉆機側(cè)助推的方式；當回拖管線位置處于中間段，兩個方向均可考慮，在軟地層受阻時，用助推方式成功的機率較大，巖石地層受阻時，盡可能考慮往出土側(cè)回拉的方式，以免損壞防腐層。3.2.2防止出現(xiàn)跑漿的應(yīng)急措施有些地段由于地層的軟硬變化，或者有地質(zhì)裂縫，或正好在穿越沿線附近有以前的回填坑或以前的地質(zhì)探孔等，這些不可預見因素有可能造成泥漿在出乎意料的位置冒出。1）鉆導向孔階段導向孔鉆進階段是管線穿越的關(guān)鍵，因為管線穿越孔還沒有鉆通，因此在導向孔鉆進的過程中，穿越泥漿是在盲孔中向入土點返出，如果入土點前端孔堵塞，則有可能在穿越沿線冒出泥漿，因此在管線導向孔的前100米，將采取比較大的泥漿量，泥漿的流量較大便于攜帶出破碎的泥土，使孔始終是通路。在導向孔的后半段，泥漿壓力要減小，因為穿越距離長時泥漿很難再從入土點孔洞內(nèi)2）擴孔階段開始擴孔的前半段，要采取比較大的泥漿量，利用泥漿的流動把孔內(nèi)的泥土帶到出土點。當擴孔中段，泥漿量要減小，因為距離出土點與入土點都比較遠，泥漿從這兩點返出需要的壓力較大，如果采取大的泥漿壓力可能從沿線冒出泥漿。在回擴到距離入土點較近時泥漿排量再次加大，泥漿將從入土點孔洞返出。3）回拖階段在管線回拖階段，因為整個穿越孔內(nèi)充滿了泥漿，因此在回拖管線的過程中，泥漿的排量與壓力不用太大，隨著管線進入穿越空洞，孔內(nèi)的泥漿將被管線擠出因此管線的回拖速度不能太快。3.2.3路面沉降應(yīng)急首先應(yīng)從技術(shù)上和施工中確保避免路面沉降的產(chǎn)生和控制沉降量，在沉降發(fā)生時，采取以下措施：在定向鉆穿越公路面設(shè)置間距為2m的觀測點，根據(jù)頂進位置每小時測量，發(fā)現(xiàn)沉降超過3cm應(yīng)立即停止作業(yè)，必須找出原因，及時調(diào)整方案并采