探討某工程定向鉆穿越河流施工事故及處理

何 丹

(陜西化建工程有限責任公司，陜西 楊凌 712100)

水平定向鉆穿越技術在我國除了非開挖管線領域，在石油、地礦等方面也都有一定的應用，在穿越湖泊河流、鐵路公路等過程中發揮著重要影響。目前，此技術在我國也有了一定的發展，已經能夠制造出小型鉆機，且正朝著復雜化的方向發展，本文主要對其在穿越河流方面做了分析。

一 水平定向鉆穿越技術

水平定向鉆穿越技術能帶來高效益，但同時又具有高風險，其優點在于:

(1)有較強的適應性。在穿越河流時，此技術能夠適應于各個地區的不同水域，對水文地質的要求較低，不受汛期影響，也不必對水速或水深等因素做考慮。

(2)精度高。在鋪設管道時，能將偏差減到最低，保證極高的準確度。一般而言，在穿越過程中，入土點的誤差幾乎為零，出土點的誤差不好把握，縱向可控制在1%之內，橫向可控制在5‰以內。

(3)在實際過程中，會出現各種狀況，比如河床遭到嚴重的沖刷，呈現下切的趨勢;或者因為水流速度過快，加大了節流難度，在此狀況下采用水平定向鉆穿越技術，能夠保證管道被深埋在穩定層以下。

(4)另外，因為此技術作用的工作多在地面以下進行，對地表的周圍環境影響很小。

除上述優點外，水平定向鉆穿越技術也存在很多不足之處，如具有高風險，所需的相關設備價格過高;不同的地質條件會給其造成不同程度的困難，如在硬巖地層，或者碎石土類地層中，施工難度相當大;再有就是工作結束后如何對泥漿進行處理。

傳統的開挖技術固然難以滿足當今的高技術高精度的需求，但由于水平定向鉆穿越技術比較復雜，在施工過程中也存在著一系列難題，首先是工作量大，工程項目不同，所處的地區、面臨的條件也各異，及時是同一個工程，也要穿越多個地質層面。必須提前做好調查，對其做好充足的了解，以提高其一次鉆越成功的幾率;就目前狀況而言，至少還沒有一種比較完善的施工方案，能滿足多個鉆越工程的要求，而且該技術雖有了很大發展，但在整個行業內還沒有一個較為統一的標準;對于較復雜或者不均勻的地層，在施工中困難很大，而在一些碎石類、流沙類或硬巖類的地層中也存在著較高風險。

二 常見事故及其處理

假設有一項石油管道工程，總廠150km，設計的壓力為高壓管，直縫埋弧鋼管，管徑大約Φ500m ～Φ1000mm。工程現場在一郊區，自施工壓來以來，一切都表較好。

1.鉆具斷裂的事故

(1)現場描述。由于受到現場的各種因素的影響，或因為地質地層條件過于復雜，對機械設備的維護保養有所忽視，泥漿使用的不夠完善，工作人員的技術不夠專業或因設計缺乏精確度而致使出現誤差，這些原因都有可能引發事故。而在實際施工中，由于要考慮多方面的原因，所以很難簡單地確定為某一個原因。以京淮運河為例。在對其穿越的工程中，施工長度為1.3km，途中要經過三條道路，一條河流。

(2)地層勘測。經仔細勘測，得出報告結果:有上下兩層，上層黏土6m，雜填土1.5m。下層是粉砂、粉質粘土以及流質砂層。穿越的大部分面積都在流質砂層，該地層標高20m，承受力140KN，含水量較多，給成孔工作帶來了一定的難度。

(3)故障發生。在此工程開始施工后不久，正在鉆鉆桿時，機具出現故障，還伴隨著一聲巨響。與此同時，儀表顯示的數據也發生了變化，扭矩突然降到了2000kn 以下，頂力則急劇上升，高達5000KN。經現場仔細檢查，最終確定為鉆桿斷裂。

(4)事故地點調查。在施工之前，已對每一個鉆具都進行認真的檢查，所以導致鉆桿破裂的原因很有可能就是導向鉆頭在復雜的地層中受力不均。經過仔細計算，最終確定故障出現在離入土點200m 的地方，深度約為10m。

(5)處理措施。結合現場具體的情況和故障的危害程度，配以成本預算綜合考慮，采取科學有效的方法。可通過對上部進行開挖，下部倒掛井施工的途徑確定斷點具體所在位置，使用焊接方法，將斷裂的鉆桿重新連接，抽出斷裂的鉆具，進行更換，一切完好后，工作依舊。

2.定向鉆穿越

(1)現場概況。在該技術施工過程中，導航施工是一個相當重要的環節，在實際中也最容易出現各種問題。在穿越通揚河段時，途徑兩條道路，一條河流。管線入土的地方高20m，路寬17m;出土點路高22m，路寬18m。河床最低點為大約7m，河面寬500m;

(2)事故發生。當導航鉆進到130m 時遇到阻力，不能繼續做鉆探工作，此處標高為10m。對鉆進的角度進行調整，不論是抬高3m 還是低于3m，都會出現類似的情況。對入土點的軸線位置進行一定的調整，將其平移2m，在鉆進到150m 處再次遇阻。最后經過一系列協商，重選鉆孔的位置，將軸線平移了40m，再次鉆進，出現同類狀況。

(3)事故處理。要想繼續完成定向鉆穿越工作，必須引進巖石鉆機，但其速度慢，很有可能拖延周期，使工程不能按時完成，而且需要大量的成本，相關的施工風險也較高。經專家仔細商榷，最終決定采用大開挖穿越方法，很快就得以實現。

3.管道安裝

(1)工程概況。在鉆越河流施工中，管道的安裝工作尤為關鍵，直接決定著施工質量的好壞。該段地質節構負責，有大量的素填土、粉質粘土、粉砂、粘土混礫砂等。含水量大，常出現敢用現象

(2)故障發生。因為管材料較長，而現場條件具有很大的限制，難以完成一次性焊接。且管材料和安裝軸不在一條直線，出土點的實際距離與設計不符，出土的角度偏大。

(3)原因分析。穿越的距離較長，所以要經過好幾次焊接才能完成，而流砂層的水多，將泥漿稀釋以后，就形不成孔頂的弧度了。以致于回拖中所受的阻力越來越大，極有可能是塌孔或清理不凈引起的。

(4)故障處理。經計算，遇阻的位置就是穿越抬頭段點，此處為60 ×200m 的池塘，深約5m，管道在此深25m，根據討論得出的結果使用先開挖15m 后下10m 的沉井方法，通過設備探測管道回拖端部，將遇阻管道取出，并清空剩余管道，再進行焊接工作，整個鉆穿越工程結束。

三 結束語

定向鉆穿越技術憑借其高精度、強適應性等多種特點帶來的效益很高，同時風險也很大，在施工過程中，受地質等各種因素影響，往往會出現故障，工作人員必須準確找出原因，通過科學合理有效的途徑及時解決問題，并總結經驗，以保證工程安全高效地進行。