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神渭輸煤管道陜化支線渭河定向鉆穿越工程

     一、施工概況

     本工程屬于神渭輸煤管道陜化支線渭河定向鉆穿越,位于陜西省渭南市臨渭區新莊村;主要設備為GD5000-L、GD3500-L鉆機、200kw發電機2臺、3NB800型、LT494-100型泥漿泵、泥漿循環系統2套、P2導向系統2套;共穿越2條管道,穿越長度為2948.4米,一條為光纜管Φ159*8的無縫鋼管,另一條為主管Φ273.1*7.1的鋼管;穿越地層主要為粘土層和砂層;光纜管導向于2013年9月15日開工,10月29日出鉆,11月1號開始托管,11月3號托管完成;主管導向11月5號開始導向,于11月17號出鉆,11月22日開始擴孔,11月28日完畢,托管于12月1日開始,12月2日順利完成。

      二、工程前期準備

     場地征地完成后,首先進場道路用石子鋪路,用鏟車、挖機平整場地、修路,開挖泥漿坑,為施工找到附近水井和電;設備逐一進入工地安裝連接;施工現場、泥漿坑用彩鋼瓦進行圍擋處理;場地搭建會議室和泥漿實驗室,用轉鋪路,各工作區劃分明確,現場目視化管理,文明施工做到位;交接本工程的施工組織設計,三書一表、管線位置坐標;根據交接的坐標進行整條線路測量放線以及布施工用人工磁場,保證工程順利開工。

      三、施工過程

      3.1 鉆機施工

      3.1.1 鉆導向孔

     本工程采用P2控向系統;9.5寸的三牙輪領眼鉆頭;造斜1.75度的泥漿馬達;導向時用一根9m無磁鉆鋌,對接時用2根;前面用約650米的Φ140鉆桿,后面用Φ168鉆桿;布人工磁場6處,總長約2000米;光纜管導向于9月15日開工,10月29日出鉆;主管導向11月5號開始導向,于11月17號出鉆;主管導向鉆進平均每根用時10分鐘;單根鉆桿傾角最大變化角度為1.1度,方位角為0.9度;最大推力月114噸;泥漿采用水:土:纖維素:純堿為1:4%:0.08%:0.04%,粘度保持在60s,表觀粘度15-20mPa·s,動塑比0.6Pa/ mPa·s,失水量?12ml,泥漿排量保持在0.4-0.6m3/min。由于地層復雜,軟硬不一,第一次導向約100米處角度掉3.6度,一直往上頂角度仍往下跑,最后決定回抽鉆桿重新導向,計劃比之前導向孔深且偏右,最后成功躲過此地層;光纜導向時過渭河月400米后,測量發現向左偏了將近14米,決定復測線圈重新測量任然偏,回抽鉆桿至線圈重新測量,發現方位角變化了,懷疑是儀器壞了,但也不是很確定,左后決定繼續導向并且有意識的往右調角度,幸運的是導向到位后正常。

      3.1.2 擴孔

      11月22日開始擴孔,11月28日完畢;只擴一次孔,采用18寸的板式擴孔器;平均每根鉆桿有效擴孔時間為9分鐘;扭矩最大17Mpa,平均15Mpa;擴孔單根最長時間為17min,最短時間為5min;泥漿排量0.8-1.0 m3/min,泥漿參數不變。

     3.1.3 回拖

     主管回托于12月1日開始,12月2日順利完成;采用Φ168鉆桿+16寸板式擴孔器+150噸分動器+120噸卸扣+拖管頭+Φ273.1mm預拖管道;平均每根鉆桿有效回拖時間為1min;最大回托力8Mpa,平均扭矩為7Mpa,最大扭矩15Mpa;單根鉆桿最長工作時間為6min,最短為2min;泥漿排量保持在0.6-0.8 m3/min,泥漿參數不變;回拖主要難點是將近2970米的預制管道的擺放、支架,由于作業帶在中間有個大彎,為了減少阻力和管道跑偏,開挖發送溝長約2843米,寬0.7米,深0.5-0.8米,注水深度0.3-0.6米,由于部分地方有地埋線和主要路面的不能挖,就用滾輪架或者土堆支撐,調整高度,保證管道減少阻力順利入洞。

      四 制定的施工方案在現場實施的效果情況

      制定的施工方案,施工方面所選用的領眼鉆頭、1.75度的泥漿馬達、P2控向系統,出入鉆點下套管,擴孔選用的18寸板式擴孔器,托管時選擇開挖發送溝和打支撐的方案都起到很好的效果;設備突入方面實施效果也很好,入鉆點為主設備,導向、擴孔、清孔、托管等工作,選用500T鉆機,最大排量達到1.4 m3/min的3NB800型泥漿泵,出鉆點主要進行導向施工,選用350T鉆機和LT494-100型泥漿泵;泥漿循環系統方面,原計劃泥漿循環系統配三個罐(清水罐、配漿罐、儲漿罐)、一個除沙器,施工中泥漿含泥量大,泥漿供不應求,最后決定三個泥漿罐都串通連接,裝上蝶閥,改為一個配漿罐,兩個儲漿罐,泥漿除砂器改為除泥除砂器,效果很好;泥漿配制方面,一開始只考慮泥漿的粘度,施工中返出來的泥漿泥水分離很明顯,配置的泥漿放久了也會出現泥水分離現象,考慮到這會影響成孔的效果,決定重新制定泥漿配方,經過試驗選擇含添加劑的膨潤土、純堿和低粘纖維素配合使用,參數粘度保持在60s,表觀粘度15-20mPa·s,動塑比0.6Pa/ mPa·s,失水量?12ml,這在施工證起到了很好的效果,也是施工成功的關鍵之一。

     五 技術革新情況

     泥漿方面有了很大的提高,土層施工,距離長泥漿很關鍵,關系到孔的成型問題,本工程采用的泥漿參數來配置泥漿,在施工中扭矩拉力都比較穩定,擴孔過程中都沒多大變化,才決定直接托管,這樣減少了清孔的一道程序,帶來的經濟效益可想而知,成本是大大降低;對接方面,光纜管導向是對接上的,但是主管道導向是入鉆直接打到出鉆的導向孔里的,這并不是巧合,導向時兩邊就有意識的調整導向孔,到位后一方面出鉆回抽鉆桿加上磁鐵送鉆準備對接,另一方面入鉆試著往前導向,看能否直接打到孔里面,果然成功了,這也應該算是一次技術革新吧!

     六 結論及建議 

     本工程歷時3個多月完工,應該還算順利,但有效的工作時間很短,前期準備不足影響工期大大推遲;本工程在設備配置、及鉆具的選擇方面都考慮的比較合理,技術方面泥漿參數的確定、控向系統的選用也是很成功的;主要不足就是人員的配備不足和前期工作的準備不充分,加上設備損壞的也比較頻繁,使得施工間間斷斷,有效工作時間很短,效率低;在以后的工程中不論大小工程人員要配備充足,設備的選擇合理并且勤保養檢修,分析施工中各種風險以及其應對措施,尤其泥漿方面,不同地層制定不同的泥漿參數,并且在施工中根據泥漿情況更進一步調整泥漿參數,保證施工的順利進行。

陜西中科非開挖技術股份有限公司
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