水平定向钻在复杂底层施工.docVIP

长距离复杂沙层的水平定向穿越 河北恺艺斯建设(集团)有限公司 李平 摘要:本次穿越工程受多种因素影响，施工长度受限，且穿越全线为沉积的细沙，地下水为海水。长距离细沙层穿越施工，地质复杂，定向钻穿越施工卡钻多出于此类地质。在确定施工方案时，要综合考虑经济、安全及环境等因素的影响，在管线经过大型水域是采用非开挖的方式通过，只有加大施工技术控制管理，规避风险，才能保证穿越的成功。 关键词：穿越；细沙层；导向孔；海水泥浆； 1 工程背景 此次管道穿越工程管道为直径800mm的钢管两根。穿越地点在盘锦郊区的辽河，辽河水面宽120米，水深12米，且水流速度比较大，穿越地质全程为细沙层。穿越设计入土角10°、出土角8°曲线半径为1800D。穿越管线为两根，间距最大10m，穿越总长1000m。钻机采用回拖力150吨的中型钻机。 2 施工过程 2.1 测量放线 （1）采用全站仪重复测量、确定穿越轴线、入土点、出土点、穿越作业区的位置，地面高程、管底高程和挖深，确定桩位并作好记录。 （2）采用三点一线、耐磨绳拉线的方法，在作业带内确定施工边界和管道轴线。 （3）根据设计要求和施工方案，确定合理的钻机、泥浆池、回拖场地、布管场地位置，并绘制施工平面图。 （4)钻机按要求摆放到位，用混凝土做好地锚将钻机固定，开 挖泥浆坑。 2.2 导向孔施工 2.2.1本次过河穿越工程的导向轨迹应该考虑一下几个因素 (1) 满足水平定向钻技术要求的最小曲率半径，即R=1500DN=1200m，因为该地层成孔稳定性差，管道直径大，为了减少管道弯曲应力，穿越全线保证管道的曲率半径1800DN=1440 m。 (2) 根据国家有关规定，穿越一般性河流时管线轨迹距河床应大于6m。由于辽河水流速度较大，为了保证河流和管线的安全，设计最深点距离河床底9m，因此穿越深度应在23m以上（相对入土点，入土点与河面高差2m，水深12m）。 （3）此次穿越地质情况比较复杂，工作地点在河泛区，且洪水刚退不久，上层地质比较软，这对机器的固定就增加了难度，而穿越的地层主要是细沙，有的地方有少量的卵石。这样就造成成型的钻孔怕扰动，即该孔易发生塌孔形成沙卡，很多施工队伍都在这条河上施工时出现这样的事故，最后造成导向设备、钻杆、钻头丢在地下无法取出，造成很大的损失。由于砂层比较密实而且水位高，这样在钻进过程中扭矩和推力比较大，给造斜造成很大的困难。 导向孔能否成功出土，实际穿越曲线是否圆滑，有无拐点塌孔，是否符合钢管的曲直半径都直接影响到管线回拖成功率。 2.2.2导向孔实际施工 （1）在机器设备摆放场地首先清理淤泥，清理完毕后在上边垫上碎石，达到要求后平整场地，在钻机下边垫上钢板，这样防止钻机工作时下沉，特别是拉管时防止用力过大，使钻机位置下沉影响拉管。 （2） 在地锚箱地层和四周用水泥浇筑示意图如下 俯 视 图 侧 面 图 地锚箱底层水泥厚60厘米，比地锚箱宽60厘米，地锚箱左右水泥厚度1米，高2米；前侧水泥厚2米，高2米；后侧水泥厚1米，高2米。 （3）穿越控向时严格把关，必须按照穿越设计曲线进行实际调整操作。在控向上采用探测仪和地磁导向相结合的方式，相互校验导向孔轨迹，发生偏差时及时调整或抽回重新钻进。每隔3-4米校正一次钻进方向，每隔10米做一次记录。 （4）泥浆配比:钻进过程中注意观察返浆情况，及时调整泥浆配比，防止因为塌孔发生卡钻情况。 返浆情况(携带出大量细沙） 钻头出土后的磨损图片可清晰看到磨损很严重 2.3 扩孔 导向孔完成后，按照水平定向钻技术要求分级扩孔，最后孔径D=1.3—1.4DN(DN为管线直径）。本次工程分四级进行扩孔：分别是500mm刮刀式扩孔器，750mm刮刀式扩孔器，900mm刮刀式扩孔器，1100mm挤压式扩孔器。扩孔时按照设计要求适当调整泥浆排量，控制扩孔速度，司钻密切注意回扩时钻机的各项技术参数变化，按照要求及时调整相应措施，严禁强行回扩。 2.4 洗孔 使用1100mm挤压式扩孔器洗孔3遍，洗孔时使用了矫正器如图 矫正器 洗孔时连接顺序，钻机---钻杆----扩孔器----矫正器-----钻杆。洗孔时加大泥浆的注入量，同时调整泥浆配比增加相应的添加剂的配比，为管道回拖做准备。 2.5 回拖 回拖时由于出土时角度比较大，使用吊车、挖掘机把管道吊离地面，使管道顺利回拖。并且由于管径比较大，为了克服泥浆浮力我们在管道中注入一部分清水，做好这些准备措施后，连接管道回拖。 3 施工难点及措施 3.1导向轨迹控制 要想顺利完成管道回拖首先要保证导向轨迹符合管道最小曲率半径要求，其次就是避免轨迹成为