水平定向鉆孔技術在長田水庫除險加固工程中的應用

楊 靜

(平遠縣水利服務中心，廣東 梅州 514600)

水平定向鉆孔技術作為一種先進技術，在實際應用中由于成本較低，操作簡單，得到實際項目工程的廣泛應用。長田水庫屬于小型水庫，在開展除險加固過程中，通過該技術的合理應用，能確保項目安全可靠進行，為我國水利事業及社會經濟的發展提供可靠支持。

1 項目介紹

長田水庫于1977年9月開工，于1982年10月竣工，長田水庫于2008年9月進行了大壩安全鑒定，2008年12月長田水庫進行了除險加固設計。水庫主體工程現有土壩1座、溢洪道1座、輸水涵管1條等。現有上壩道路與村道相接，距梅州市約24km。通過對該水庫大壩的安全評價，綜合評價該水庫大壩為“三類壩”，建議盡早對其進行除險加固。長田水庫除險加固工程主要內容包括：①改建溢洪道，重建泄水閘及啟閉機房；②更換啟閉機，閘門及拉桿僅做除銹防腐；③壩頂：瀝青混凝土路面改為泥結石路面等內容。為確保水庫除險加固工程的合理開展，經過研究分析將水平定向鉆孔技術應用到工程中，并取得良好的應用效果。

2 長田水庫除險加固工程的主要內容

長田水庫除險加固工程主要內容包括一下幾個方面的內容：①改建溢洪道，重建泄水閘及啟閉機房；②更換啟閉機，閘門及拉桿僅做除銹防腐；③壩頂：瀝青混凝土路面改為泥結石路面；④對壩頂防浪墻批蕩局部鑿除重新批蕩(見爛補爛)、新建路沿石；⑤對壩體進行充填灌漿；⑥增加對前坡分縫處除草及回填瀝青；⑦壩后坡步級結合巡視線路布置，坡面裸露處補種草皮；⑧設置位移沉降監測點，集滲溝接出至下游河道(或排水順暢處)。

3 水平定向鉆孔技術在小型水庫除險加固工程中的應用

水平定向鉆孔技術屬于一項新型技術，該技術通過石油行業的定向鉆機技術應與傳統管線施工法的融合，創新出一種符合實際需求，成本較低，且具有較高施工精度的技術[1]。該技術能夠使用多種土壤條件，具有良好的應用前景。下面就對水平定向鉆孔技術在長田水庫除險加固工程中的應用進行介紹：

3.1 做好技術準備

在項目除險加固之前，要對各類設備與工具的參數進行改進，比如鉆井、鉆具等相關參數進行改進與優化，確保能符合該項目的實際要求。為確保鉆井在鉆進期間的穩定性與可靠性，要將穩定裝置設置在鉆機上，通過桁架結構的應用，將龍門架加設在水平方向[2]。同時，也要做好提引器、提引器取芯卡簧、孔口裝卸架等的改進。

3.2 水平定向鉆孔

3.2.1 輸水涵管

輸水涵管的布置需要綜合考慮各種要素，比如長田水庫所在區域的地址、地形等，最終確定在輸水涵管建設期間，新建的軸線需要與原有軸線保持一定距離，水平距離以15.0m為宜，為防止對原涵管的封堵及防滲處理造成影響，需要確保進出口高程一致[3]。新建輸水涵管對于施工的安全性與可靠性有較高要求，需要穿過較厚的覆土，還需經歷一段淺薄區。因此在先導孔軌跡的設計上，一定要符合實際情況與需求。開挖從涵管進出口段開始，深度、寬度需保持在3.0m左右，開挖高程為3205.6m，然后形成一個便于施工的開挖平臺。

3.2.2 管材選擇

在長田水庫除險加固工程中，對于水平定向鉆孔技術的應用，管材選擇十分關鍵，在本項目中輸水涵管管材采用PE100級1.60MPaφ315mmPE管道。在選擇好管材之后，要對管材的各項力進行驗證，比如管材所能承受的最大回施力、穿越回施力等，通過計算，確保所選管材能符合實際需求[4]。

3.2.3 水平定向鉆機選型

對于本項目的實際情況而言，為確保項目施工的順利進行，需要在施工過程中，做好水平定向鉆機選型的確定，下面就以泥漿泵流量在40L/min時，水平定向鉆機配套設置的相關參數進行介紹：發動機功率為26.5/2350kW，最大項力、最大回施力、最大扭矩分別為70kN、50kN、1300N·M[5]。除此之外，還有其他參數需要注意，比如鉆桿直徑、主機重量等，所以在鉆機選型的確定上，一定要從實際出發，確保選型能符合實際要求[6]。

3.2.4 鉆孔最終擴孔直徑計算

在本項目中，鉆孔最終擴孔直徑的確定需利用公式：鉆孔最終擴孔直徑=設計管道外徑·1.5mm。同時，也要確定鉆孔泥漿總用量，即：

(1)

式中：V、De、k分別為鉆孔泥漿用量、終孔直徑、比例系數(3.0)。

3.3 水平定向鉆孔施工工藝

在該項目中，水平定向鉆機是重要施工設備，施工需分為兩個階段，分別為鉆先導孔與擴孔，二者的直徑分別為φ150mm與φ500mm。沿著擴大后的導向孔，將引水管回拖到位，確保能順利完成管道穿越工作，水平定向鉆孔施工期間，具體流程為：鉆孔軸線設計→測量放線→鉆機就位/挖工作平臺→實鉆→導向孔施工→擴孔施工→管道回施→清理現場，撤場[7]。

比如在鉆機就位環節，需要整理好進場道路，確保道路的平整，讓鉆機順利進場。在完成施工平臺的開挖之后，要保證鉆機可以順利進出場地。針對土質實際情況，選擇適合的鉆頭并安裝就位，調整鉆頭方向，確保可以在預先設定好的入土點精準進入；在導向鉆孔作業過程中，鉆孔要以根據定位儀進行調整，確保施工符合基本要求。方向控制是鉆孔作業的關鍵所在，需對鉆機的方向進行測量，確保測量的連續性，及時對方向進行調整，避免出現偏離；擴大孔洞作業期間，要防止出現孔壁掉渣的情況，鋪設工作要在管線連接完成之后再進行，需要保證管線連接質量[8]。在完成連接工作之后，使用混凝土填補縫隙，做好防滲漏工作。

4 其他質量控制要點

4.1 建立健全工程質量終生責任制

為確保項目工程施工的安全性與質量，通過項目工程質量終身責任制的構建與實施，能滿足這一要求。各級主管領導需要在合同簽訂完畢之后，能實現質量責任的可塑性，在明確的責任與分工下，一旦項目出現問題也能找到對應的責任主體。工程質量終生責任制的有效實施，能確保工程質量，實現現場操作的規范性與可靠性。在實際管理中，需嚴格按照質量管理體系的要求開展各項工作，具體見圖1。

圖1 質量管理體系

4.2 工程度汛保證措施

根據本工程施工特點，為確保工程安全度汛，保護下游人民生命財產安全，公司成立以項目經理為組長的工程度訊領導小組，采取下列措施：①成立以項目經理為組長的工程度訊領導小組，編制工程防汛度汛預案；②建立與長清區防汛指揮部和當地政府定期聯系制度，爭取領導的支持與技術指導；③指定專人收聽天氣預報，對雨情、汛情等進行及時了解與掌握，并具有針對性的采取措施。備好各類防汛物料，便有出現汛情能及時進行出來；④組織專門的搶險隊，當有洪水來臨時，也能及時到一線進行抗洪搶險[9]。

4.3 鉆進轉速的確定

在鉆機鉆進期間，需針對不同的巖性確定不同的鉆進速度，下面就對不同巖性的鉆進速度選擇進行介紹(表1)。

表1 鉆進轉速選擇

4.4 管道外壁與管孔間的防滲處理

在管道完成穿越之后，需要做好防滲措施，避免在管道外壁有水流出，發生比較集中的滲漏問題，對水庫安全產生威脅。所以在對管道外壁與管孔間的防滲處理期間，需做好下面幾項工作：①預留φ25灌漿管道于PE管道在孔壁之間，使用水泥漿進行填充灌漿；②將鋼筋混凝土截水墻設置在引水管道進口處，對滲漏隱患進行有效預防[10]。只有做好管道外壁與管孔間的防滲處理工作，才能避免滲漏問題的出現，確保項目工程開展的質量與效率。

5 結 語

文章從長田水庫除險加固工程的實際情況出發，合理使用水平定向鉆孔技術，確保項目開展的有效性與合理性。在實際開展期間，需做好輸水涵管、管材選擇、鉆機機型等要點控制。為提升施工質量，要建立健全工程質量終生責任制、做好工程度汛保證、確定鉆進轉速等，為施工的有序進行提供幫助。未來，還要加強對于水平定向鉆孔技術的研究與探索，不斷提升該技術的應用安全性與可靠性，為我國水利事業的發展提供可靠支持。