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南水北調(diào)東線一期工程濟(jì)寧市續(xù)建配套工程（二期）兗州段過國(guó)道G327拉管施工技術(shù)(施工技術(shù))

                                 周福華

                 （濟(jì)寧市水利工程施工公司，山東濟(jì)寧  272000）（水利建設(shè)與管理）

【摘要】  本文立足南水北調(diào)東線一期工程濟(jì)寧市續(xù)建配套工程（二期）兗州段過國(guó)道G327拉管工程，根據(jù)施工中遇到的各種情況，詳細(xì)介紹了定向鉆施工法，為類似工程施工提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】  南水北調(diào)；續(xù)建配套；拉管施工；定向鉆

中圖分類號(hào)：TV68   文章編號(hào)：1005-4774( 2016) 06-0010-04

    南水北調(diào)東線一期工程濟(jì)寧市續(xù)建配套工程（二期）兗州段過國(guó)道G327拉管工程位于兗州市國(guó)道G327與太陽路交匯處，采用水平定向鉆施工，其成功與否取決于管線是否能成功回拖。其根本源點(diǎn)在于孔的成功，孔的成功關(guān)鍵在于防止塌方等問題。因此在鉆孔時(shí)，應(yīng)按照地質(zhì)構(gòu)造的不同詳細(xì)制訂合理的泥漿配比方案，在不同的地質(zhì)情況下選用不同的泥漿配方，再考慮到穿越距離長(zhǎng)，為防止融土包裹鉆具，在化學(xué)聚合物中，按比例配制專用的凱斯防糊鉆液，可進(jìn)一步降低孔道中的阻力。

1工程概況

    南水北調(diào)東線一期工程濟(jì)寧市續(xù)建配套工程（二期）施工2標(biāo)段兗州市太陽路與國(guó)道G327交匯處，兗州支線樁號(hào)2 +902～3 +377．穿越G327拉管工程。主要工程量426鋼管475m，主要設(shè)備ZT-80T水平定向鉆機(jī)及其配套設(shè)施。

2定向鉆施工方法

2.1施工準(zhǔn)備

    根據(jù)工程施工前進(jìn)行的工程地質(zhì)勘查報(bào)告，穿越段地質(zhì)情況為原土層，地下管線分布均已取得相關(guān)部門確認(rèn)，無影響穿越施工管線，地面無影響施工建筑物。

    該工程為穿越國(guó)道G327工程，起止樁號(hào)為2+902～3 +377段，穿越長(zhǎng)度475m，穿越截面見圖1。在安全第一，不影響交通情況下采用水平定向鉆施工，保證施工進(jìn)度順利完成。

    根據(jù)設(shè)計(jì)要求，管道材質(zhì)為鋼管，管道凈間距為2m。

2.2施工工藝流程

水平定向鉆穿越施工工藝流程如圖2所示。

2.3  鉆機(jī)成套設(shè)備進(jìn)場(chǎng)安裝布置

鉆機(jī)成套設(shè)備進(jìn)場(chǎng)安裝布置如圖3所示。

    入土點(diǎn)是定向鉆施工的主要場(chǎng)所，鉆機(jī)就布置在該側(cè)，所以施工占地比較大，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況作相應(yīng)調(diào)整。出土點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)布置如圖4所示。

    根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定出入點(diǎn)位置，根據(jù)鋼管管徑的曲率半徑，計(jì)算出設(shè)備至入點(diǎn)的最小距離，把需安裝的設(shè)備控制在最小占地范圍之內(nèi)。

2.4  泥漿

    入鉆處及出鉆處各開挖一個(gè)3m x3m×2m的泥漿池，通過管道泵將入鉆及出鉆的泥漿輸送到此泥漿池。該泥漿池的泥漿部分用于回收利用，剩余部分通過罐車運(yùn)送至環(huán)保部門指定的地方。為防止泥漿滲漏至地下，所有泥漿池底部及側(cè)壁均使用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋。工程完工后，對(duì)泥漿池進(jìn)行環(huán)保處理。

    該工程所使用的泥漿采用優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤(rùn)土，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)添加堿、纖維素等材料。泥漿馬氏漏斗黏度控制在60~ 65s，使之適應(yīng)于該土層施工。而且，在不同階段，泥漿體系也要及時(shí)調(diào)整，如：在預(yù)擴(kuò)孔和回拖階段泥漿黏度要提高5~ 10s。

2.5測(cè)量放線及軌跡沒計(jì)

    根據(jù)施工圖紙及設(shè)計(jì)要求現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施測(cè)量放線、復(fù)合，合理控制鋪管軸線及計(jì)算預(yù)導(dǎo)航軌跡。426鋼管穿越深度為8m（深度相對(duì)于入土點(diǎn)高程），入土角為90，出土角為60，平底段長(zhǎng)度為264. 6m，該次穿越的實(shí)際曲線長(zhǎng)度為475. 78m。

2.6  導(dǎo)向孔鉆進(jìn)

    導(dǎo)航設(shè)計(jì)原理如圖5所示，導(dǎo)向孔軌跡如圖6所示。

2.7擴(kuò)孔

    鉆孔結(jié)束后，卸下導(dǎo)向鉆頭，將鉆桿、擴(kuò)孔器(見圖7)、回拖活節(jié)依次連接好，然后由鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)后退，逐級(jí)擴(kuò)孔（見圖8），為確保順利安全，通常將成孔孔徑設(shè)計(jì)為回拖管徑的1.2~1.5倍，但結(jié)合該次拉管施工的實(shí)際情況，安全系數(shù)暫定1.5，該工程設(shè)計(jì)孔徑為4426mm，最終擴(kuò)孔直徑確定為639mm，采用錐形桶式擴(kuò)孔鉆頭分級(jí)擴(kuò)孔，直到擴(kuò)孔孔徑符合托管要求為止。然后根據(jù)地層地質(zhì)情況確定順孔次數(shù)，經(jīng)技術(shù)人員根據(jù)鉆機(jī)在順孔時(shí)反應(yīng)的各種參數(shù)，確定拉管時(shí)間。順孔結(jié)束后，將鉆桿、擴(kuò)孔器、回拖活節(jié)和被安裝管線依次連接好，一次性將管線回拖至人土點(diǎn)為止。由于使用專用工具并且鉆好的孔中充滿泥漿，所以管線在回拖過程中是不旋轉(zhuǎn)的，管線在擴(kuò)好的孔中是處于懸浮狀態(tài)，管壁四周與孔洞之間由泥漿潤(rùn)滑，這樣既減少了回拖阻力，又保護(hù)了管道防腐層。

2.8管道回拖

    根據(jù)計(jì)算管道回拖最大控制回拖力為4.3t，小于鉆機(jī)最大回拖力。

    管道回拖出土，用大鉗與單斗、人工配合卸下鉆桿、擴(kuò)孔器、回拖萬向節(jié)和“U”形環(huán)等機(jī)具，割掉回拖頭，用事先準(zhǔn)備好的材料回拖管管口封堵（見圖9）。

2.9  沒備撇場(chǎng)

    所有作業(yè)完成后，系統(tǒng)拆除連接，設(shè)備撤場(chǎng)。按照鉆機(jī)、泥漿系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、機(jī)具鋼板排等順序依次撤離施工現(xiàn)場(chǎng)。

2. 10地貌恢復(fù)、泥漿處理

    施工完畢待設(shè)備全部撤離后，將泥漿池中剩余泥漿用專用的泥漿罐車?yán)�運(yùn)到當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)部門指定的泥漿填埋場(chǎng)。泥漿池中殘余極少量泥土混合物就地深埋。

3施工過程中常見問題以及解決方法

3.1卡鉆

    卡鉆是擴(kuò)孔中常見的技術(shù)難點(diǎn)，遇到卡鉆，分析判明原因后處理。調(diào)整泥漿配比，使用最大泥漿泵排量，與挖掘機(jī)配合，將鉆桿撤出卡鉆區(qū)�？偨Y(jié)卡鉆出現(xiàn)的原因，調(diào)整泥漿配比，使用進(jìn)口膨潤(rùn)土，增加泥漿切力與黏度，使用扭矩大、推力大的鉆機(jī)及相匹配的鉆頭，完成導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)。

3.2縮孔

    軟土層擴(kuò)孔，孔內(nèi)容易產(chǎn)生縮徑現(xiàn)象，鉆桿卸下后，孔內(nèi)水從鉆桿倒流出，說明孔內(nèi)嚴(yán)重縮徑�？s徑嚴(yán)重時(shí)，被鋪管道會(huì)受到擠壓變形，甚至卡死管道。遇到此現(xiàn)象時(shí)，采用固相泥漿護(hù)壁，使孔內(nèi)壓力平衡，保持成孔。如果輕微縮孔，只需再清理一遍孔內(nèi)即可。

3.3塌孔

    砂質(zhì)黏土層、砂層、松散回填土層擴(kuò)孔易塌孔，塌孔埋鉆、卡鉆，造成路面下陷，選用重膠質(zhì)固相泥漿護(hù)壁，可有效防止塌孔。

    通過采用高分散度泥漿、增加泥漿中的黏土含量、加入增黏劑以及采用高黏化合物鉆進(jìn)粉等措施，可以有效提高泥漿的年度，防止縮孔或塌孔。如果通過改善泥漿組分配比、調(diào)整泥漿壓力等措施仍難以成功穿越時(shí)，可配以套管護(hù)壁進(jìn)行施工。

3.4泥漿漏失

    在松散回填土層，地下水位較低，沙質(zhì)粉土層、軟土層，泥漿不從孔口返出，而從孔內(nèi)漏失，增大泥漿濃度和黏度，在孔壁形成泥皮阻漏，有效防止泥漿漏失。

    還可以投入黏土球或在泥漿中加入填充物質(zhì)，制成堵漏泥漿，如：鋸末泥漿、鋸末堿劑泥漿、石灰乳泥漿、水泥泥漿等，以增加泥漿的流動(dòng)阻力，充填裂隙，達(dá)到堵漏目的。

4運(yùn)行情況

    該工程采用定向鉆施工法，在不開挖路面的情況下，通過非開挖的形式鋪設(shè)管道。采用該技術(shù)施工，可減少環(huán)境污染，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。