一、工程概況
設(shè)計(jì)壓力4.0MPa，壓力管道類別為 GB1，本標(biāo)段主管管徑為 DN800，管材和彎管均采用直縫埋弧焊或下向焊鋼管，管材均為 PSL2 系列，材質(zhì)為 L360M，3PE 加強(qiáng)級(jí)防腐層。施工圖紙范圍內(nèi)全部?jī)?nèi)容，主管管徑B820，長(zhǎng)度3600米范圍內(nèi)土方開(kāi)挖回填、管線安裝、焊口探傷、吹掃、防腐、定向鉆穿越、試壓、干燥等。
二、技術(shù)難點(diǎn)
本標(biāo)段穿越工程地質(zhì)條件苛刻， 對(duì)控向、鉆桿、擴(kuò)孔、回拖和泥漿技都都提出了較高的要求。
控向難度大：鉆孔軌跡的實(shí)時(shí)測(cè)量是進(jìn)行管道穿越施工的關(guān)鍵技術(shù)之一。管道穿越施工條件惡劣， 地質(zhì)地理?xiàng)l件復(fù)雜， 而且穿越距離較長(zhǎng)，穿越深度較大， 致使準(zhǔn)確控向難度很大。
鉆桿變形問(wèn)題：本標(biāo)段定向鉆單次穿越最大曲線長(zhǎng)度為700m，累計(jì)有2400m 處在軟弱地層交叉土層中，特別是樁號(hào) B5+332 至 B5+850的518 m為塑性粘土。在進(jìn)行長(zhǎng)距離定向鉆施工時(shí)， 鉆桿會(huì)發(fā)生一定程度的變形， 當(dāng)推力負(fù)荷增大， 孔壁內(nèi)鉆桿的“邊緣荷載” 也相應(yīng)增加。在較軟的粘土層施工時(shí)， 鉆桿將不受限制的繼續(xù)變形， 出現(xiàn)失穩(wěn)，鉆頭失去控制等問(wèn)題。此外， 由于鉆進(jìn)輸出的旋轉(zhuǎn)力會(huì)使鉆桿折斷， 因此，采用傳統(tǒng)的施工方法（即一臺(tái)鉆機(jī)鉆孔）， 無(wú)法滿足鉆桿強(qiáng)度與穩(wěn)定性的要求。
擴(kuò)孔難題多：本標(biāo)段工程定向鉆穿越有長(zhǎng)度約370 m 的巖石段， 巖石的最高硬度為140 MPa ， 在這種地層擴(kuò)孔極為困難， 目前在國(guó)內(nèi)尚無(wú)先例。在施工過(guò)程中，巖石層與粘土層擴(kuò)孔難易度相差很大， 容易在巖石和粘土段的結(jié)合面產(chǎn)生一定程度的沉降， 導(dǎo)致整個(gè)孔道產(chǎn)生臺(tái)階， 影響管道回拖。由于穿越距離較長(zhǎng)， 管道的管徑偏大， 并且穿越路由要通過(guò)淤泥層， 擴(kuò)孔施工中很可能出現(xiàn)“抱桿”、塌孔等危險(xiǎn)。
回拖易造成管道損壞：本工程管道定向鉆穿越曲線長(zhǎng)度達(dá)700m，如此長(zhǎng)距離的管道回拖， 在國(guó)內(nèi)外穿越史上尚無(wú)先例。主要存在的問(wèn)題是， 回拖時(shí)， 管道長(zhǎng)度很長(zhǎng)， 自身的重量較大， 管道與孔壁之間的摩阻增大， 所需的拉力很大， 回拖過(guò)程易造成管道損壞。同時(shí)， 鉆機(jī)基礎(chǔ)可能出現(xiàn)滑移、失穩(wěn)等現(xiàn)象。
三、定向鉆穿越施工流程
1、 鉆機(jī)設(shè)備的安裝、調(diào)試、試鉆
（1）鉆機(jī)設(shè)備安裝
鉆機(jī)及配套設(shè)備就位：鉆機(jī)就位完成后，進(jìn)行系統(tǒng)連接、試運(yùn)轉(zhuǎn)，保證設(shè)備正常工作。檢查定向鉆機(jī)各連接管路、接頭是否連接穩(wěn)當(dāng)。所有設(shè)備檢查完后進(jìn)行設(shè)備試運(yùn)轉(zhuǎn)。
（2）鉆機(jī)設(shè)備調(diào)試
測(cè)量控向參數(shù)：根據(jù)設(shè)計(jì)入土點(diǎn)、出土點(diǎn)，嚴(yán)格按照控向系統(tǒng)調(diào)校程序進(jìn)行調(diào)校。按操作規(guī)程標(biāo)定控向參數(shù)，為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，在中心線的五個(gè)不同位置測(cè)取，且每個(gè)位置至少測(cè)四次，進(jìn)行對(duì)比，并做好記錄。對(duì)所有鉆桿進(jìn)行測(cè)量編號(hào)，做好統(tǒng)計(jì)，為鉆導(dǎo)向提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
2、泥漿系統(tǒng)及用料準(zhǔn)備
施工用淡水放入水罐，經(jīng)沉淀過(guò)濾后利用;膨潤(rùn)土及必要的添加劑及時(shí)運(yùn)到;調(diào)試泥漿攪拌系統(tǒng)，檢查泥漿攪拌系統(tǒng)各攪拌倉(cāng)是否工作正常;檢查各連接管路是否有泥漿泄漏情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決;檢查定向鉆機(jī)各連接管路、接頭是否連接穩(wěn)當(dāng); 檢查調(diào)試泥漿泵工作是否正常，泥漿泵壓力表是否正常工作。
（1）泥漿配制及施工工程中的控制
泥漿的配制
泥漿配置在鉆導(dǎo)向孔、預(yù)擴(kuò)孔及回拖中采取不同的措施，除保證傳統(tǒng)配比外，再按一定比例加大泥漿材料用量，從而達(dá)到提高泥漿粘度，保證孔壁。
強(qiáng)化各施工過(guò)程泥漿性能調(diào)整
斜孔段：泥漿的流動(dòng)性能要好，結(jié)構(gòu)性要強(qiáng)，保證鉆屑攜帶和孔眼清潔;控制泥漿的失水，防止塌孔。需增大固壁劑、降失水劑劑量。
水平孔段：及時(shí)提高潤(rùn)滑劑劑量，適當(dāng)降低粘度和切力，保證泥漿的流變性能良好，使鉆屑順利返出地面;增強(qiáng)泥漿的潤(rùn)滑性，減小鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)及推進(jìn)阻力。
擴(kuò)孔段：提高泥漿的攜帶性能，提高泥漿的黏度、控制泥漿的密度，降低泥漿的失水率。
回拖段：提高泥漿的潤(rùn)滑性，降低摩擦阻力，增強(qiáng)攜屑效果;需提高潤(rùn)滑劑劑量。
泥漿回收及處理
由于本工程泥漿的用量大，不但增加了泥漿的成本和征地成本，更嚴(yán)重的問(wèn)題是穿越完成后廢棄泥漿若不有效處理，污染農(nóng)田和水源，將造成生態(tài)問(wèn)題。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，泥漿回收再利用在本工程中必須采用。一方面減少泥漿用量，減少對(duì)環(huán)境的污染，減少?gòu)U棄物的處理量;另一方面，由于回收泥漿屬于“熟泥漿”，性能比較穩(wěn)定，可減少因性能不穩(wěn)定而出現(xiàn)的井下事故，保證穿越工程的順利進(jìn)行。
3、出入土點(diǎn)挖發(fā)送溝施工法
在鉆機(jī)入土點(diǎn)挖設(shè)一個(gè)長(zhǎng) 3m 的發(fā)送溝，用于儲(chǔ)存孔洞內(nèi)多余的泥漿， 便于泥漿收集。
在鉆機(jī)出土點(diǎn)挖設(shè)一條長(zhǎng) 20m 的斜坡，減少管道回拖時(shí)的摩擦阻力和順直管道方便管道回拖。
鉆導(dǎo)向孔：設(shè)備和儀器準(zhǔn)備就緒，鉆桿和鉆頭清掃完畢后進(jìn)行試鉆，啟動(dòng)控向儀器，信號(hào)電纜將產(chǎn)生交流磁信號(hào)，此時(shí)啟動(dòng)鉆機(jī)并鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn) 1-2 根鉆桿后檢查各部位運(yùn)行情況，各種參數(shù)正常后正常鉆進(jìn)。
導(dǎo)向鉆進(jìn)：結(jié)合使用控向系統(tǒng)和磁信號(hào)電纜，將施工鉆機(jī)沿著設(shè)計(jì)穿越曲線鉆進(jìn)，如果在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆進(jìn)的力量增大可在入鉆點(diǎn)處沿鉆進(jìn)方向加鉆桿定位管。利用鉆機(jī)沿鉆桿方向推入地下，采用手工焊接，定位管打入的長(zhǎng)度視地層情況而定。使用定位管后，鉆機(jī)的推力更容易向鉆頭傳遞，防止產(chǎn)生過(guò)多地側(cè)向分力而導(dǎo)致的鉆桿失穩(wěn)，能夠良好地克服地層的阻力，連續(xù)而又準(zhǔn)確地完成導(dǎo)向動(dòng)作。
導(dǎo)向控制：施工鉆機(jī)的鉆頭在每完成一根鉆桿后利用人工磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)檢查穿越的方向和深度，判斷是否符合軌跡要求。導(dǎo)向員和司鉆密切配合，利用采集的磁信號(hào)控制鉆進(jìn)方向，使之按穿越軌跡要求，逐步平緩鉆進(jìn)，直至導(dǎo)向出土，完成整個(gè)導(dǎo)向孔施工。在導(dǎo)向孔穿越過(guò)程中，為保證鉆頭在穿越地層中順利的鉆進(jìn)，避免巖層堅(jiān)硬出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。
導(dǎo)向孔曲線要求：定向鉆施工應(yīng)嚴(yán)格按《城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿来┰焦こ碳夹g(shù)規(guī)程》CJJ/T250-2016 執(zhí)行， 定向鉆鉆進(jìn)曲線應(yīng)嚴(yán)格按照穿越施工規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙曲線要求，其中導(dǎo)向孔實(shí)際曲線與設(shè)計(jì)曲線的偏差不應(yīng)大于 1%。
導(dǎo)向孔曲線與設(shè)計(jì)曲線偏差控制措施：鉆導(dǎo)向孔是定向鉆穿越施工過(guò)程中重點(diǎn)控制的關(guān)鍵工序，導(dǎo)向孔質(zhì)量的好壞直接影響鉆機(jī)回拖時(shí)回拖扭矩與拉力的大小，因此，導(dǎo)向孔與設(shè)計(jì)穿越曲線是否重合是關(guān)系到管道最后回拖成功的關(guān)鍵。
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