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關于非開挖定向鉆穿越施工若干問題

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【摘要】:
非開挖定向鉆穿越鋪設地下管線技術是指利用鉆鑿手段在地表不挖槽的情況下,鋪設地下管線的施工技術,非開挖技術在我國能源、通信及城市市政工程建設中的應用越來越廣泛,尤其是在天然氣、成品油、電力、自來水、管棚支護、水平降水等方面都得到了很好的應用。其特有的經濟性、環保性以及較短的施工周期得到市場的認可。下面小編對三大工藝遇到的技術問題和大家一起探討。  硬質土層、砂、卵石層的導向問題  導航鉆頭的選擇  

  非開挖定向鉆穿越鋪設地下管線技術是指利用鉆鑿手段在地表不挖槽的情況下,鋪設地下管線的施工技術,非開挖技術在我國能源、通信及城市市政工程建設中的應用越來越廣泛,尤其是在天然氣、成品油、電力、自來水、管棚支護、水平降水等方面都得到了很好的應用。其特有的經濟性、環保性以及較短的施工周期得到市場的認可。下面小編對三大工藝遇到的技術問題和大家一起探討。

  硬質土層、砂、卵石層的導向問題

  導航鉆頭的選擇

  在選擇導向鉆頭前,必須先了解周邊地層的地質情況,很多建設單位對小型定向鉆施工鋪管前,都不采取地質鉆探,只能通過長期在這一地區積累一些資料做為參考。當了解這一地段主要是以軟地層為主,那么就采用導向板面較大的導向鉆頭,以盡快控制導航方向,當了解施工段是主要以砂、卵石及硬質地層為主應采用鴨嘴式,板面面積小的導向鉆頭并鑲焊一定數量的合金片,且鑲焊刃角不能過長以保護導航鉆頭的磨損,使其順利通過硬質地層、砂、卵石層。

  開機操作的技巧

  當導向鉆頭穿越砂、卵石層及硬質地層時,想改變軌跡方向時,如果一昧地想頂進,就會產生鉆桿彎曲,導向鉆頭出水口堵塞等情況,根據工作經驗,應采用邊頂進帶回轉的操作方法,例如想將方向朝上,那么操作人員就應將給進頂力控制在鉆桿將要彎曲時,另一手控制回轉手把,使導向鉆頭方位在11――1方向之間,使導向鉆頭在這區間左右轉動,使其緩慢鉆進但效果很好,這種方法一定要注意泥漿的配制,特別砂、卵石難成孔,應配置較大比重泥漿保護孔壁,硬質土層孔壁與導向鉆頭外徑間隙較小,需及時把巖霄排出孔外,防止導向鉆頭、鉆桿抱死。

  擴孔中存在的問題

  縮徑

  軟土層擴孔,容易產生縮徑現象,從表面上看:卸鉆桿時,孔內泥漿通過鉆桿倒流壓力大,說明孔內有縮徑現象,此時,擴孔鉆頭回拉艱難,機械負荷變大,操作不當時可能產生抱鉆事故,此時的司鉆手操作時應采用輕拉慢轉,緊盯儀器表盤,根據情況操作,泥漿師就要選用固相泥漿護壁,使孔內壓力平衡,保持成孔。

  坍孔

  沙質粘土層、沙層、松散回填土層擴孔易坍孔、抱鉆、卡鉆,嚴重時可能出現路面裂縫下陷。選用固相泥漿、重膠質固相泥漿護壁。可有效的防止坍孔。如果塊石堆積處坍孔,只有將塊石清除都方可繼續擴孔,此時的司鉆手操作方法是:輕拉慢轉,密切關注儀器表盤,待擴孔通過坍孔處時,鉆頭向后推,重新擴孔一次或多次,直至此孔較達到正常扭矩,如發現石頭在鉆頭后部可采用將推向尾部工作坑取出石頭。

  泥漿漏失或不返漿

  在松散的回填土層、地下水位較低、沙質粘土層、沙層、河床底的軟土層擴孔,泥漿不從孔口返出,而是從孔內漏失,此時司鉆手要適當控制泥漿泵量,泥漿師就要調制:增大泥漿濃度和粘度,在孔壁上形成泥皮阻漏,有效地防止泥漿漏失,在穿越河流時,泥漿漏失嚴重可在泥漿中加水泥或粉煤灰來控制漏失。

  在擴孔或回拖鋪管時,常見泥漿從孔內中滲出地面,泥漿滲出的原因一是擴孔、鋪管中殘留泥漿過多阻塞鉆孔,泥漿無法從孔口返出,泥漿在孔內形成高壓面從地面滲出;二是當地層松散給泥漿留出通道,泥漿順其通道滲出地面。

  一般情況泥漿從地面滲出對鋪設管線影響不大,但是在一些特定的環境下要控制泥漿滲出。如:泥漿不可從居民房中滲出,不可從鬧市區滲出,不可從養魚、蝦池中滲出,防止滲出泥漿的措施一是增加鉆孔深度;二是改變鉆頭結構,采用葉片式、溜槽式鉆頭, 盡可能將泥屑攪成泥漿;三是司鉆手、泥漿是要根據地層情況,控制好泥漿的濃度、粘度、流量,增加泥漿的護壁,懸浮和排屑能力,使鉆孔形成完整、通道泥漿暢通無阻地從孔口返出。

  以上是復雜地層的常見問題,此環節關鍵是司鉆手和泥漿師應及時溝通,采用合理操作辦法及有效調配泥漿才能順利完成此工藝。

  拉管中存在的問題

  拉管時存在主要問題有:

  1、設備故障原因,延誤拉管最佳時間使孔內泥屑沉淀引起抱管。

  2、復雜地層,沒有相應的泥漿護壁、排屑原因引起管材變形、抱管。

  3、所鋪設的管材質量原因引起的管材變形斷管。

  對卡管、抱管、管變形、斷管的防范措施

  孔內泥漿的流暢性及壓力平衡方面

  A、既要防止欠壓平衡造成內撐壓力不足而縮徑,又要防止起平衡失水造成的地層軟化縮徑,泥屑無法正常排出,孔內泥漿的壓力應該控制在與孔深處的地應力相對平衡的數值。客觀上講,這是很難做到得。但是通過綜合分析,合理設計和嚴謹的施工操作業,盡量使不平衡程度減小。泥漿的靜壓力主要是調整泥漿重度來控制。一般應略小于平衡地壓力所需的重度、以備再疊加循環動壓力,孔口盛漿坑是維持壓力平衡的必需,通過此才能保持孔內泥漿具有一定的基本靜水頭。

  B、采用強降水泥泥漿體系是控制易坍孔、縮徑的關鍵,首先選用優質配漿粘土,可交換的陽離子數目多,水分子易進入晶胞之間,粘土易水化膨脹,分散性好,同時可以吸引較多的陽離子,故“活性大”,接受處理的能力強,包被的水化膜多,是優質的降失水造漿粘土,此外還以加適量的降失水劑,如Na-CMC、納甲基纖維素、水解聚丙烯晴HPAN、植物膠LG等。

  C、提高泥漿潤滑性,作為降低抱管引起的拉管摩擦阻力增大的輔助措施,提高泥漿的潤滑性是非開挖鋪管的重要技術,當抱管應力一定時,要減小管道與孔壁之間的摩擦阻力。主要是降低二者接觸面得摩擦系數。可在泥漿中加適量聚丙烯胺,既具提粘、降失水又具潤滑性。工地現場,也用洗衣粉當潤滑劑又可分解巖泥屑顆粒。總之,完整、干凈、潤滑的孔壁是成功拉管的關鍵。

  機械操作及管理方面 :

  由于壓力失衡和失水軟化造成的縮徑、坍孔程度是隨時間增加而遞增的,所以非開挖應該以快速、緊湊、連續完成施工為原則,盡量搶在地層中蠕變、泥屑沉淀、泥漿失水而引起坍孔、縮徑抱管明顯增大之前鋪設完管道,優化設計現場操作程序,做好各工序的高效銜接是非常重要的,司鉆手操作時要控制拉、推速度;避免過快造成活塞效應,破壞孔壁。為此,施工前還應做好備件、維修準備等工作,一旦在用設備等發生故障,應盡可能短時間內修復,選用優質的管材,特別注意其防鋼度、抗拉強度。

  總之,拉管前要考慮方方面面的問題,才能在拉管時做到快速、緊湊、連續地完成鋪管施工。筆者多年的現場施工經驗,凡是到拉管的時候都特別注意以下十個想一想,僅供參考。

  一是對設備性能、現有情況想一想;

  二是對孔內干凈、完整、潤滑(看清孔時扭矩表)情況想一想;

  三是對管材質量、焊接情況想一想;

  四是對拉管鉆頭搭配是否合理想一想;

  五是對管頭結構、連接能力情況想一想;

  六是對泥漿排放、清漿設備準備情況想一想;

  七是對個崗位人員就位情況想一想;

  八是對市政行政管理、監督人員是否要到現場想一想;

  九是對環保部門、周邊群眾是否干擾想一想;

  十是對可能出現卡、抱、斷管等應急措施想一想。

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