PE管道水平定向鉆應用淺談1前言隨著經濟社會發展，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，在城市給水管網改造中，特別是穿越道路施工中得到了廣泛的應用，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、經濟效益好的優勢；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，因對穿越地層及地下建構筑物、管線及鉆進設備及導向孔等的不可預見性，定向鉆孔的施工是關鍵，泥漿配備是回拖成功及管道防止塌方的保證。2定向鉆施工關鍵控制措施2.1導向孔的設計：導向孔穿越曲線依據管材曲率設計。PE管導向孔基本參數：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，如發現扭矩、拉力仍較大，可再進行洗孔作業；鉆導向孔的成功與否關鍵在于如何成功導向的問題，故此在鉆導向孔時按照地質構造的不同詳細制定出合理的泥漿配比方案，規定在不同的地質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，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超過2°，連續3根鉆桿的累計角度改變量應控制在5°以內；在導向鉆孔過程中技術人員根據所測獲得鉆頭的角度、深度等數據，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整，確保鉆頭沿設計軌跡鉆進，及時記錄好導向數據；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為保證導向孔與設計曲線相符合，采取如下措施：在導向孔鉆進前，應精確測好穿越曲線，經技術負責人確認；用經緯儀進行鉆機就位，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，應保持導向孔與設計曲線的符合性。當導向孔發生偏離時，應及時糾偏，但糾偏過程中應避免導向孔出現“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。擴孔次數需視鉆機回轉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，加上相應的聚合物添加劑配出合乎要求的泥漿；聚合物添加劑應具備降失水、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鍵過程，設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調統一行動：2.4.2管外注漿根據多年的施工經驗，管線回拖完畢后，總是懸浮于孔上壁，使得管線下側的空間相對變大，我們就利用下側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米設置明顯的警示標識在公路車輛通行的方向設專人守護減小車輛對路基的震動；在穿越位置設專職觀察員，對穿越過程中道路及路基的變化全程監控；在穿越軸線上方鋪設鋼板，加大受力面，減少上部汽車動荷載產生的震動。3.2應急預案3.2.1管線回拖受阻的應急預案應區別受阻位置和實際情況區別對待。當管線回拖進距離相對較短時，宜采取往出土側回拉的方式；當管線回拖至接近出土時，可采取往鉆機側助推的方式；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回拉的方式，以免損壞防腐層。3.2.2防止出現跑漿的應急措施有些地段由于地層的軟硬變化，或者有地質裂縫，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路面沉降應急首先應從技術上和施工中確保避免路面沉降的產生和控制沉降量，在沉降發生時，采取以下措施：在定向鉆穿越公路面設置間距為2m的觀測點，根據頂進位置每小時測量，發現沉降超過3cm應立即停止作業，必須找出原因，及時調整方案并采