水平定向钻穿越施工及风险管控研究
发布时间:2023-11-2       来源:佚名    分享到:

本文以某管道工程为例,该项目位于佛山市顺德区西南位置,区域内河床状态稳定,宽度约270m。本工程定向钻穿越4条管道,出土点和入土点的间距是655m,并对螺旋缝埋弧焊钢管表面刷涂防腐涂料。利用定向钻一次性穿越容桂水道,其总长度约为655m,且钢管的曲率半径为1494 m,入土角度、出土角度均为12。

一、施工准备及工艺

场地选择

水平定向钻施工过程在布管场地和设备场地开展,穿越施工的占地面积较小、对于现场要求较低,因而应结合本项目实际情况分析钻机、入土点、周边环境等因素。若施工场地没有特殊要求,则设为50mx50m;若属于大管径工程则设置为70mx100m,水平定向钻的穿越出口面积大约为20mx30m。

施工检验

在水平定向钻施工前期需要开展测量放线工作,结合图纸放出设备位置摆放线和场地控制线,使设备入土点、中心线和出土点处于同一直线上。同时,针对钻机场地和泥浆池,应针对文件完成标记,其面积低于设计面积

导向孔施工

导向孔钻孔工作需要依据设计方案开展,利用喷射钻头泥浆马达钻头,结合孔洞的轨迹控制钻头钻进方向。同时,应安设测量定位装置,实时记录钻孔方位,对偏移度进行测试并及时调整。在钻导向孔阶段,需要将导向钻杆放入管中发挥支撑作用,防止孔壁坍塌。该模块施工的关键是确保穿越过程的曲线率满足施工标准,若出现偏差需要及时调整,降低工程风险。例如,利用自动化P2控向软件,对地面信标和对接穿越过程完成精准控向。若导向阶段方位角出现偏差,则需要以90°的面向角进行直推,当满足设计方位角后开展钻进工作。

扩孔施工

扩孔施工可以将钻进液、钻屑相互融合,拓展施工空间、降低钻进阻力,便于后续管道回拖工作的开展。因此,有必要依据穿越施工的地质、管径、阻力等因素确定扩孔的孔径、次数,确保穿越管径和孔径的协调性。建议每次扩孔时,增加100~150mm的直径,科学选择扩孔器。本项目采用4级扩孔模式,利用5.5"S-140钻杆开展工作,在每次施工时仔细观察扩孔区域,若出现不通畅情况,需要利用桶式扩孔器进行洗孔操作

管道回拖施工

管道回拖过程工序较为简单,但是十分关键。在回拖阶段需要确保工程连续性,对回拖阻力、导向曲线完成科学控制,把控回拖的方向和泥浆量。建议在回拖过程中利用发送沟开展工作,通过人工修整+挖掘机的模式施工,尺寸为深度1.6m、上口长度3.2m、下口宽度1.6m,并计算管线入孔的坡度,进而保证穿越过的平滑性。

二、水平定向钻施工的风险管控途径

设计问题

设计过程中的风险因素主要来源于方案的科学性、技术的准确性、资料的全面性。因此,在水平定向钻穿越施工时,需要保证资料的准确性,科学选择防腐材料和管材,明确泥浆类型和配比。结合DBJ 13-102-2008《水平定向钻进管线铺设工程技术规程》、CECS 382-2014《水平定向钻法管道穿越工程技术规程》等标准科学选择最佳设计方案。

卡钻问题

当水平定向钻在钙质层、中粗砂、砾石地层内施工时,极易出现卡钻问题,处理建议如下:优化泥浆配比、提升其泵排量,进而将钻杆抽出卡钻位置。若钻杆出现大面积卡钻问题建议利用套管解卡的方式进行解决,沿着钻杆的方向推进相同长度的套管。若卡钻点与入土点的距离低于总长度的1/2,则应在推进解卡器的同时在其内部注浆,避免钻杆黏结。

钻孔塌方问题

由于本项目属于非开挖工程,极易因孔壁稳定性差而出现塌孔情况,塌孔的特征是钻具回拉阶段阻力极大,因此,需要加强防范。注意应抽排工作坑内的泥浆,保证其内部的泥浆液面与地面相距0.5m,防止压力不均衡导致塌方事故。本项目在穿越易塌方的粉砂、岩石质土区域时,建议科学控制泥浆的黏度,时间为50~55s,并控制出入土位置的泥浆泵流量,大约是0.6-0.7m3/min,避免钻具压力较高使孔壁出现塌方情况。

其他风险管控

首先,对于管道拉伤和防腐问题。水平定向钻由于穿越过程埋深较大,因此会受到上部结构压力,在回拖施工中容易出现防腐结构破坏、管道拉伤等问题。建议科学设置焊接流程,优化其质量,利用超声波探伤、100%射线探伤等方式完成查验。同时,对管道焊接的区域建议利用同种防腐材料进行热收缩修复,优化其防腐性质。其次,控制堤坝风险。科学控制堤坝和出入土之间的距离,确保施工参数满足标准。最后,对设备风险进行控制。建议科学设置施工方案、管道下沟计划,检查并维护施工设备,及时清除其中的杂质,准备充足的应急零部件,加强保养,进而第一时间化解施工问题。

安全管理风险

施工阶段监督人员、项目经理、监理人员需要针对项目全过程完成安全风险评价。由于水平定向钻穿越施工过程涉及多专业、多人员的协调,会在施工阶段存在交叉重叠情况。因此,有必要优化现场HSE管理,协调工种之间的施工顺序,加强岗位管理记录。同时,对于回转类危险设备,应做好防护措施,无关人员禁止靠近施工区域。此外,需注意施工人员不可佩戴首饰,身着紧身工作服,避免在水平定向钻穿越施工中受到伤害,进而威胁人身安全。

三、结语

综上所述,水平定向钻穿越施工技术对于管道工程建设至关重要,但是,在应用过程中需要克服风险因素。因此,有必要在施工过程中熟练掌握水平定向钻施工工艺,基于施工标准灵活选择该技术,缩减项目施工任务量,避免管道被周围土质环境干扰,防止管道变形,降低项目施工过程中安全事故的发生率。

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