水平定向鉆導向孔施工質量控制

□李炎森 張國利 潘文玲

（1河南省河川工程監理有限公司；2新鄉市鳳泉區水利局；3河南省水土保持監督監測總站）

水平定向鉆導向孔施工質量控制

□李炎森1張國利2潘文玲3

（1河南省河川工程監理有限公司；2新鄉市鳳泉區水利局；3河南省水土保持監督監測總站）

文章以焦作博愛供水配套定向鉆穿越工程為例，詳述定向鉆導向孔施工前準備工作及施工過程質量控制。導向孔直接關系到主管能否順利穿越，且因工程下穿南水北調總干渠，對導向孔的施工提出了更高的要求，因此施工前做好準備工作進行預控，施工過程中全方位、全過程、多環節、多層次管理，才能保證導向孔的施工質量。最后，對水平定向鉆穿越導向孔施工的經驗與教訓加以總結，為今后水平定向鉆進技術在南水北調等資源和能源管道項目中的應用提供重要借鑒。

水平定向鉆；大口徑；導向孔

0 引言

焦作博愛供水配套定向鉆穿越工程是河南省南水北調受水區焦作供水配套工程26號分水口門博愛供水工程的重點工程項目，導向孔鉆進階段又是整個定向鉆施工的關鍵，鉆桿控向對穿越精度及工程成功至關重要，并直接關聯到主管順利穿越。與已有類似工程不同，此工程下穿南水北調總干渠，為保證總干渠運行安全，要求管理范圍內不得冒漿，特別是渠底附近，提出了精細化施工管理要求，期間施工技術方案經專家多次論證。最終定向鉆導向孔按照設計要求順利穿越，為后續工序的順利進行打下良好基礎。筆者將詳述前期施工準備工作及導向孔施工過程，并對施工數據進行分析，以便于為今后的水平定向鉆導向孔施工提供借鑒。

1 概述

焦作市博愛供水配套定向鉆穿越總干渠工程，入土角控制在8o，出土角6o，穿越管段的曲率半徑為1560m，在水平距離投影長度為556.34m。穿越段兩端出入土點均在總干渠一級水源保護區范圍之外。穿越管徑為DN1000mm×20mm，采用螺旋縫X70鋼管，鋼管外防腐涂層采用三層PE加強級防腐，內防腐涂層采用液體環氧噴涂涂層。穿越管道最低點距離南水北調中線總干渠渠底13.50m，距地面埋深約21m。

場區地質結構為粘、砂多層結構，層位分部較為穩定∶中上部為全新統重粉質壤土和細砂互層，重粉質壤土為中等壓縮性中硬土層，承載力標準值130～150kPa，細砂承載力標準值140～170kPa；下部為中更新統重粉質壤土層，承載力標準值180kPa，地下水位埋深6.90～9m。土體結構比較復雜，各層軟硬、密實狀態差別較大，下部土層（高程80.20～82.20m之間）中含鈣質結核和砂礫石透鏡體，砂層中含鈣質膠結薄層，這些因素對定向鉆導向孔施工影響較大，在施工中需多加注意。

因地質原因，設計對定向鉆施工穿越總干渠的水平直線段進行了調整，在原設計基礎上水平直線段上調1.50m，以盡可能避開底部砂卵石層。

2 施工前準備

2.1 方案會審

施工前，建管局、監理部多次組織到施工場地進行調研，并根據現場情況召開定向鉆施工技術方案審查會。(詳見表1)

表1 方案審查會意見表

2.2 準備工作檢查

檢查項目部管理人員到位情況，技術負責人、質檢科長、施工員、安全員等。檢查施工機械、泥漿拌制材料是否按照要求已進場。其中，為保證泥漿配置滿足熟化時間要求，要求泥漿系統必須射流泵；配備泥漿回收系統滿足環保要求。檢查檢測設備、監測設備是否已按要求進場。

檢查司鉆、控向工崗位職責是否已制定，施工技術、安全交底工作是否已進行。檢查鉆機是否已就位，地錨箱是否牢固，鉆桿入土角度、入土點位置是否準確。檢查安全監測儀器是否已埋設，觀測人員是否已到位。檢查項目現場應急處置小組是否已成立、應急材料設備是否已到位。

以上檢查工作都是為后續施工的基礎，準備工作不到位，就容易出現質量管理漏洞，發生突發事件不能及時處理，從而造成更大的破壞。

3 導向孔鉆進

工程采用XZ3000型鉆機，改鉆機最大拉力為3000kN，最大扭矩110kNM，因地質條件中有含有砂層，導向孔鉆進采用“鴨掌鉆頭”無磁鉆桿+Φ140鉆桿。控向設備采用美國生產的P2有線控向系統，為防止鉆孔時導向孔與設計穿越曲線的偏移，地面布置人工磁場確保控向系統的精準。

正式鉆導向孔前，在鉆桿前安裝無磁鉆鋌、無磁方向短節、導向鴨掌鉆頭、定位調整片等，導向孔參數如下：

初始曲率半徑為1560m，收尾曲率半徑為1560m，入土角為8°，出土角為6°，出土點高差為1.25m，間隔角度為0.38°。入土角段長度為35.24m，初始曲率半徑段（向下）長度為217.82m，平底段長度為79.89m，收尾曲率半徑段（向上）長度為163.36m，出土角段長度為122.36m。每根鉆桿長度約9.60m，根據設計曲線確定每根鉆桿控向理論參數（方位角、傾角、鉆進水平進尺、高度進尺），并將探頭實際參數與理論參數隨時進行比較，以保證實際鉆孔曲線與理論曲線更加接近，誤差更小。

鉆導向孔階段要求盡可能將孔內的物質攜帶出來，同時維持孔壁穩定，保持孔內泥漿面，減少阻力，鉆進漿液基本配方為：5%～7%膨潤土+0.20%～0.40%增添劑+0.30%降濾失劑+0.20%固體潤滑劑；砂層加0.20%CMC纖維素。導向孔鉆進時，采用馬氏漏斗每2h測量1次泥漿粘度。

導向孔施工時的鉆頭噴嘴泥漿壓力≤1MPa，特別是在穿越總干渠管理紅線區域內的鉆進泥漿壓力更是控制重點，避免因壓力過大出現冒漿。

為了導向準確，根據鉆桿長度和曲率，在曲線段每根鉆桿調整的角度為0.38°，控向員在施工中控向，要嚴格按照施工規范和設計曲線鉆進，確保每根鉆桿的操作符合設計所規定的曲率半徑范圍。

鉆進過程中隨時測定鉆進方向，根據微機顯示的數據分析鉆頭所在的位置等。控向人員隨時監視和控制穿越曲線情況，控向過程逐漸實現，不要急劇調向，以防卡鉆。造斜段每0.50～3m量測一次，水平直線段每3～5m量測一次，量測參數與設計曲線理論參數進行比較，每四根鉆桿的累計折角誤差不得超過0.50°，且誤差要隨時調整過來。軌跡偏離誤差不得大于鉆桿直徑的1.50倍，否則應退回進行糾偏。

根據設計要求，控制導向孔曲線與設計曲線的偏移量≤0.50m，出土點位置橫向偏差≤1m，縱向偏差≤2m。（導向孔鉆進記錄詳見表2、表3）

表2 導向孔鉆進過程表

表3 導向孔鉆進參數表

4 結論

機械、材料準備情況要做好檢查，確保能夠連續施工。這是因為水平定向鉆導向孔施工屬于地下工程，一旦發生意外事件，停滯時間越長，發生縮孔、堵孔的危險性就越大。加強崗前培訓，泥漿配置、司鉆、機長崗位人員責任心一定要到位，再好的規范、制度也是需要人來操作、執行。多環節、多層次管理，本工程成立了建管、運行管理、監理、施工、監測、作業班組多層次巡視值班制度，某環節管理不到位，其他環節立即就能發現并補正，確保干線渠道穿越工程順利進行。

TU996

B

1673-8853（2017）09-0043-02

李炎森（1985.12-），男，工程師，主要從事水利工程監理工作。

2017-6-12

編輯：劉長垠 韋詩佳