
回拖受阻現(xiàn)象及危害
管道回拖施工中,受各方面阻力(如管道與孔壁摩擦力、管道拖拉頭管端阻力、管道彎曲段與孔壁的附加阻力等)的影響,施工難以順利開(kāi)展,即為回拖受阻;赝鲜茏钑(huì)導(dǎo)致水平定向鉆穿越失敗,甚至?xí)霈F(xiàn)管道難以回退的問(wèn)題,造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

原因分析
(1)地層地質(zhì)條件不良,如弱膠結(jié)的中粗砂層、卵礫石層等,這些地層結(jié)構(gòu)松散,成孔穩(wěn)定性差,極易造成較大的回拖阻力,致使回拖閑難。
(2)擴(kuò)孔級(jí)差過(guò)大、擴(kuò)孔次數(shù)過(guò)少、終孔直徑不足、孔道成孔質(zhì)量不良等,影響正;赝鲜┕,造成回拖受阻。
(3)擴(kuò)孔階段洗孔次數(shù)過(guò)多,導(dǎo)致穿越軌跡不能平滑過(guò)渡,孔道存在臺(tái)階,增加了回拖阻力,甚至導(dǎo)致回拖失敗。
(4)回拖管道的配置、管道吊裝位置、發(fā)送溝的長(zhǎng)短等,都會(huì)影響管道的回拖施工。
防治措施
(1)采用夯管錘助力,解決回拖受阻問(wèn)題。
(2)采用推管機(jī)助力,將推管機(jī)與地錨裝置固定連接,通過(guò)后方推力助力回拖施工。
(3)當(dāng)回拖過(guò)程中出現(xiàn)鉆具與回拖管道脫離的情況時(shí),采用滑輪組加夯管錘進(jìn)行搶險(xiǎn),利用多組卷?yè)P(yáng)機(jī)并聯(lián)提供拉力,并通過(guò)滑輪組多級(jí)增力,將孔道內(nèi)的管道全部拖出。搶險(xiǎn)過(guò)程中可使用夯管錘助拉。
(4)推管機(jī)反向回拖搶險(xiǎn),利用油缸提供的推力為管道脫離助力。
(5)采用鋼絞線傳力的液壓搶險(xiǎn)拉力機(jī),以液壓油為動(dòng)力,使前夾持器和后夾持器進(jìn)行荷載轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)管道牽引脫出。
孔壁失穩(wěn)現(xiàn)象及危害
水平定向鉆鉆孔形成過(guò)程中及形成后,孔道孔壁受各種因素影響導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn),造成的孔道縮徑、孔壁坍塌現(xiàn)象,即為孔壁失穩(wěn)。孔壁失穩(wěn)會(huì)導(dǎo)致孔道堵塞甚至還會(huì)造成地表塌陷,管道回拖敷設(shè)施工無(wú)法持續(xù)進(jìn)行,導(dǎo)致施工周期延長(zhǎng)、項(xiàng)目成本增加、效益減少。

原因分析
(1)受地質(zhì)因素影響導(dǎo)致發(fā)生孔壁失穩(wěn)現(xiàn)象。當(dāng)穿越地層存在黏土礦物(如蒙脫石、伊利石、高嶺石等)時(shí),礦物的吸水膨脹與分散性質(zhì)導(dǎo)致孔壁強(qiáng)度降低,從而發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象:當(dāng)穿越土體因地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)本身的聯(lián)結(jié)性較差時(shí),也會(huì)出現(xiàn)孔壁不穩(wěn)定問(wèn)題。
(2)泥漿在鉆進(jìn)施工中主要起到維持孔壁穩(wěn)定的作用,而泥漿壓力過(guò)低或過(guò)高也會(huì)引起孔壁失穩(wěn)。壓力過(guò)低時(shí),泥漿對(duì)孔壁作用的徑向應(yīng)力遠(yuǎn)小于孔壁原始存在的切向應(yīng)力,孔壁土體為脆性性質(zhì)時(shí)易出現(xiàn)孔壁坍塌,孔壁土體為塑性性質(zhì)時(shí)會(huì)引起孔道縮徑。壓力過(guò)高時(shí),在泥漿的徑向壓力下,易導(dǎo)致孔壁裂隙形成與發(fā)展,造成孔壁失穩(wěn)破壞、泥漿外溢。
(3)泥漿流速過(guò)快易形成紊流,對(duì)孔道孔壁的沖刷作用大,會(huì)造成孔壁失穩(wěn)。
(4)外界的各種擾動(dòng)影響因素。
防治措施
(1)前期對(duì)穿越區(qū)域地層進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查分析,了解地層性質(zhì)、成因及構(gòu)造類型,考慮泥漿對(duì)不同地層的適配性,避免地質(zhì)因素引發(fā)失穩(wěn)狀況。若地層自身結(jié)構(gòu)性較差,可進(jìn)行土體改良施工(如注漿等),改善穿越土體的整體性。
(2)工程施工前,根據(jù)地層特性參數(shù)進(jìn)行泥漿試驗(yàn),確定合理的泥漿配比參數(shù)。鉆進(jìn)施工中,調(diào)整泥漿配比,控制泥漿壓力,使孔壁周?chē)馏w等的應(yīng)力狀態(tài)始終與原始應(yīng)力狀態(tài)一致或接近。
(3)使用不分散低固相泥漿作為鉆孔液,其固相含量低、表現(xiàn)黏度低,對(duì)穩(wěn)定孔壁有利。
(4)施工中控制泥漿流速,使泥漿處于層流狀態(tài),不發(fā)生不規(guī)則紊流現(xiàn)象,降低對(duì)孔壁的沖刷作用。
管道起伏原因分析
(1)頂進(jìn)過(guò)程中,前端遇到障礙物,阻力增大,此時(shí)如果未能及時(shí)清除障礙物,繼續(xù)施工會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)軸線偏差及起伏;
(2)導(dǎo)向桿的方向是通過(guò)頭部的信號(hào)發(fā)射碳棒將參數(shù)發(fā)回至地面接收裝置來(lái)進(jìn)行控制的,而無(wú)線信號(hào)存在一定誤差,特別是在信號(hào)干擾強(qiáng),例如變壓器、高壓線附近,管道軸線控制易出現(xiàn)偏差,導(dǎo)致管道出現(xiàn)起伏;
(3)導(dǎo)向、頂進(jìn)穿越淤泥質(zhì)、砂層地質(zhì)時(shí),導(dǎo)向、頂進(jìn)會(huì)出現(xiàn)起伏,例如淤泥質(zhì)土,導(dǎo)向桿易下沉;砂層地質(zhì),頂拉阻力大,鉆頭上方的砂沉淀在鉆頭下方,頂拉時(shí)易出現(xiàn)上翹;
(4)頂進(jìn)時(shí)前端地質(zhì)復(fù)雜,管道在兩種地質(zhì)分界面頂進(jìn)時(shí),易出現(xiàn)起伏。

防治措施
(1)遇到障礙物時(shí),應(yīng)采用精確插打鋼板樁、開(kāi)挖等方式清除障礙物;
(2)導(dǎo)向桿起伏屬于常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題,施工點(diǎn)附近信號(hào)干擾大時(shí),應(yīng)勤量測(cè)、勤調(diào)整;
(3)施工前應(yīng)仔細(xì)調(diào)查管道通過(guò)地帶的地質(zhì)情況,研判可能出現(xiàn)的起伏問(wèn)題,如果易造成起伏,導(dǎo)向桿及頂進(jìn)時(shí)均應(yīng)采取措施;
(4)按不同地質(zhì)條件配制適宜的泥漿,并采取同步注漿的方式,及時(shí)足量注人泥漿。通過(guò)泥漿懸浮粉砂,避免粉砂沉淀;
(5)對(duì)于容易出現(xiàn)管道起伏的地質(zhì),在頂拉過(guò)程中,可優(yōu)先施加拉力,將導(dǎo)向桿拉緊繃直,具備一定抗壓能力后,再施加扭力旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。
道路塌陷原因分析
(1)地質(zhì)較差,水土流失;
(2)原狀土體本身存在空隙,管道行進(jìn)過(guò)程中摩擦土體產(chǎn)生擾動(dòng),造成土體移動(dòng),空隙向上延伸導(dǎo)致地面沉降;
(3)管道接口不嚴(yán)密導(dǎo)致水土流失過(guò)多,土層損失后引起地面沉降,并且管道接口滲漏也會(huì)造成泥漿流失,減阻作用大大降低,對(duì)土體擾動(dòng)加劇,也可能導(dǎo)致地面沉降;
(4)為降低頂拉阻力,通常機(jī)頭直徑相較管徑大9cm左右,頂拉進(jìn)洞過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)環(huán)形擾動(dòng),若洞口土體未加固或加固不足,洞口止水措施未實(shí)施或?qū)嵤┪催_(dá)到要求,會(huì)導(dǎo)致大量水土通過(guò)管與井之間的空隙涌出,造成水土流失,地面沉降;
(5)鉆頭位置未注漿,或注漿壓力明顯小于鉆頭上方的土壓力。

防治措施
(1)施工時(shí)盡量采取小幅度的糾偏,控制頂拉速度,減少旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)原有土層,降低土層移動(dòng)引起沉降;
(2)嚴(yán)格控制管道接口的密封質(zhì)量,防止?jié)B漏;
(3)在頂拉過(guò)程中,應(yīng)及時(shí)足量注人符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的觸變泥漿,在管道與原狀土之間形成潤(rùn)滑、牢固的環(huán)套。當(dāng)進(jìn)出洞口位置位于透水層(如砂層)時(shí),必須在井外注漿或施打止水樁;
(4)機(jī)頭進(jìn)洞時(shí)用環(huán)向鋼筋及土工布,將管壁外側(cè)環(huán)形空隙填補(bǔ)止水;
(5)鉆機(jī)設(shè)置泥漿壓力測(cè)量裝置,保持注漿壓力與前端土體壓力的平衡。應(yīng)根據(jù)地下水位、地質(zhì)情況計(jì)算主動(dòng)土壓力,設(shè)置泥漿壓力,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際控制經(jīng)驗(yàn),普通地質(zhì)鉆機(jī)自帶的泥漿泵動(dòng)力為2檔,粉細(xì)砂層的泥漿泵動(dòng)力應(yīng)達(dá)到 3~4 檔。
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)居民及現(xiàn)代制造企業(yè)對(duì)天然氣能源的需求越來(lái)越大,以及國(guó)家“雙碳”目標(biāo)和“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃的提出,燃?xì)夤艿拦こ探ㄔO(shè)規(guī)模將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大,水平定向鉆技術(shù)作為管道穿越工程常見(jiàn)的施工工藝,在工程中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。
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