定向鉆穿沁施工防冒漿技術(shù)的實踐與應(yīng)用

孔艷麗+王書寧+馬紅梅

摘 要：焦作市黃河華龍工程有限公司（以下簡稱“我公司”）于2013年3月承建了焦作市沁北引黃灌區(qū)工程一標(biāo)。我公司根據(jù)工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、當(dāng)?shù)厮臈l件和工程地質(zhì)條件，研究制定了定向鉆施工的總體方案和防冒漿、防污染的應(yīng)急措施，有效防止了冒漿現(xiàn)象的發(fā)生，工程施工也取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：防冒漿技術(shù);非開挖穿越工程;技術(shù)創(chuàng)新

一、項目內(nèi)容簡介

1.鉆機布置

（1）工程概況。工程設(shè)計定向鉆穿沁倒虹吸管道總長度1827m，其中定向鉆敷設(shè)長度1750m。主要穿越左岸54+850和右岸54+800附近的沁河。壓力管道采用雙線布置，兩管間距15m。壓力管管身采用L485直縫埋弧焊鋼管，外徑 1.016米，管壁厚0.0206米。倒虹吸管建基面最大埋深為河床下33.5米。結(jié)合沁河地上懸河的特點，以導(dǎo)向孔、預(yù)擴孔、管道回拖為重點，主要控制河道管護范圍內(nèi)不出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象。

（2）機械設(shè)備。本次施工采用一臺FDP-1000T水平定向鉆機進行施工。定向鉆鉆頭分400 mm導(dǎo)向鉆頭和擴孔鉆頭兩種，擴孔鉆頭分四級：一級700 mm、

二級950 mm、三級1200 mm、四級1500 mm。工程配置250根鉆桿，分別為168mm鉆桿 200根、140mm 鉆桿50根兩種。施工現(xiàn)場配鉆機操作室，可視頻監(jiān)控鉆機上下、場區(qū)內(nèi)各個機械設(shè)備的運行情況。配備的其他輔助設(shè)備有泥漿射流泵2臺、泥漿制備機3臺、15 m3和20m3泥漿攪拌罐各一個、60m3泥漿儲存罐一個以及電纜牽引器等。水平定向鉆穿越工作場地還開挖有進、出口工作坑和泥漿循環(huán)池。

（3）鉆機布置。穿越沁河倒虹吸定向鉆施工場地位于Ⅰ標(biāo)段N2+603-N2+720，長117米，寬80米。

2.防冒漿泥漿配比和壓力的技術(shù)參數(shù)

（1）泥漿配比。在鉆導(dǎo)向孔階段泥漿黏度控制在35～40S，泥漿比重1.05～1.1，泥漿PH值控制在8～10;泥漿的配比隨地層不同而隨之變化，應(yīng)選用不同的添加劑。

（2）泥漿壓力。本次穿越主要是在粉質(zhì)壤土進行，應(yīng)合理選擇泥漿壓力，在鉆導(dǎo)向孔和擴孔時，要保證孔口暢通，根據(jù)鉆機能力和地質(zhì)條件來綜合考慮，在保證安全的情況下，細(xì)化工藝參數(shù)，嚴(yán)密計算，來控制泥漿的壓力。泥漿壓力一般控制在1.2～2.0MPa。

3.鉆進方法和工作坑的功用

鉆進過程中，施工隊?wèi)?yīng)根據(jù)地質(zhì)、鉆機推力和扭矩變化，科學(xué)改變鉆進方法。此外，還要開挖進、出口工作坑，尺寸為寬4米、長6米，作為泥漿循環(huán)池的組成部分，同時作為地層情況、泥漿返回情況、地下管線及構(gòu)筑物的探坑。

4.防冒漿的應(yīng)急措施

（1）防冒漿措施。鉆導(dǎo)向孔階段采取的防冒漿方法步驟如下：①采用徒步拉網(wǎng)式全面普查雙管線上下游50米范圍內(nèi)地面情況，如普查到水井，提前進行澆筑混凝土封堵，以降低隱患處理;②在140mm鉆桿和168mm鉆桿中間加一個400mm鉆擴器，來防止鉆孔縮徑，保持泥漿循環(huán)空間，從而減少泥漿壓力，來有效利于泥漿的排出;③在鉆頭后安裝扶正器，每鉆進500米增加一道正循環(huán)施工的工藝;④鉆進過程中，在鉆完一根鉆桿后旋轉(zhuǎn)回抽再旋轉(zhuǎn)推進，這樣可使環(huán)形空間增大，降低冒漿的概率;⑤調(diào)整泥漿配比，高效膨潤土，增加添加劑的用量，保證泥漿性能的同時提高泥漿的流動性，降低泥漿黏度，降慢鉆機鉆進速度，適當(dāng)降低壓力，減小冒漿的可能;⑥ 成立管線巡查小組，做到及時發(fā)現(xiàn)問題，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)立即停止鉆進并及時處理，防止更大的隱患發(fā)生;⑦ 測量出河灘內(nèi)地面高程和左右堤防以外的高程，合理計算出土層壓力，有效控制泥漿鉆進壓力，從而降低冒漿幾率。

（2）冒漿判別方法。發(fā)生漏失：泥漿液面下降迅速或孔口不返漿 ;冒漿：泥漿液面下降迅速且孔口不返漿，同時泵壓激增，后又急劇下降。

（3）冒漿后的處理 。在進行穿越作業(yè)過程中，應(yīng)增加人員在穿越中心線巡視，一旦發(fā)現(xiàn)冒漿，應(yīng)及時處理。

二、技術(shù)創(chuàng)新點

1.泥漿配比方法科學(xué)合理

我們在實際使用過程中，泥漿的配比隨地層不同而隨之變化，并選用不同的添加劑，配出合乎要求的泥漿。

2.泥漿壓力得到有效控制

鉆進過程中，我們利用現(xiàn)代化的操控設(shè)備，加強對泥漿壓力的監(jiān)控，根據(jù)泥漿壓力的變化，不斷調(diào)整鉆進速度或回抽鉆桿，以控制泥漿的壓力值始終維持在正常范圍內(nèi)。

3.安裝扶正器和增加循環(huán)短接確保泥漿充分置換

在鉆導(dǎo)向孔階段，為保證泥漿充分置換和鉆屑有效排出，我們在鉆頭后安裝了扶正器，每500米增加一個正循環(huán)短接，大大增加了泥漿循環(huán)流速和水壓循環(huán)推力。

三、推廣應(yīng)用前景

在定向鉆穿沁倒虹吸管道施工中，防冒漿措施的有效應(yīng)用，提高了施工的連續(xù)性和均衡性，確保了質(zhì)量、技術(shù)和職業(yè)健康安全目標(biāo)、指標(biāo)的實現(xiàn)，在同等施工條件下，有效減少了對周圍環(huán)境的危害，保證了堤防和沁河防洪安全，適應(yīng)各種非開挖穿越工程的防冒漿控制，特別是在各類非開挖穿越河道工程施工中都具有很好的推廣應(yīng)用價值。

（作者單位：焦作市黃河華龍工程有限公司）endprint