小马拉大车非开挖小型钻机“多孔管拉管工艺”——填管法
发布时间:2021/9/14       来源:佚名    分享到:

摘要:常规电力电缆土建工程的施工都是开挖路面铺设电力管道,妨碍交通;开挖回填时容易损坏原有管线;泥土外运引起漏洒扬尘;恢复路面容易造成不均匀沉降。因此,常规的开挖路面施工技术越来越不适应城市发展的需要。根据城市施工特点小型钻机施工得到施工单位的好评及认可,本文结合施工实例,介绍了小型钻机长距离穿越城市公路铺设多根HDPE管的施工技术及其施工中出现的技术难点及处理办法。
关键词:非开挖铺管;小型钻机;长距离;无信号


广州市黄埔区供电局配合BRT提前施工项目,穿越中山大道铺设8根HDPE电力护套管(直径160mm)工程,采用单导向孔水平定向钻技术进行施工,有效的缩短了工期,整个工程共用4天时间,工程质量完全达到设计要求,施工过程中,工程场地附近的道路交通及居民生活基本没有受到影响。
1  工程概况
受相关方委托,实施对广州市黄埔区中山大道与大沙西路交汇,穿越中山大道进行非开挖施工,铺设8根160 mm的HDPE管,穿越长度160m。中山大道路中线处为BRT交通干线,中山大道两边已经做好了人工井,自南向北依次穿越电信走廊,电力走廊,煤气管线,供水管线,煤气管线,BRT交通干线,供水管线,排污管,电信管线,供水管线及大沙西路绿化。该场地属于广州市老城区,施工场地狭窄,道路交通拥挤。根据当地居民回忆,该处地下0~2.5米为回填土,3米以下为粘土层,根据现场踏勘情况,施工场地附近200米处有岩石露头,不排除浅层强风化岩存在。

2  施工方案的确定
2.1  几点不利因素
(1)施工距离较长,施工工期紧,铺设管线较多,铺设8根160 mm的HDPE管;
(2)设计轨迹中间区域要穿越三条较深通信管线,从下方走深穿越易遇强风化岩石;
(3)物探通管时,导向设备遇信号干扰;
(4)该工程属于管网连接工程,两边的管线开挖和人工井工作已经做好,限定了入钻和出钻位置;
(5)施工场地狭窄,道路交通高峰期拥挤,导向过程中要穿越BRT隔离带。
2.2  施工方案
如果按照小型钻机的一般的非开挖施工方法,在长距离多管孔施工中应采取双导向孔施工,但该工程施工工期较短,双导向孔施工恐会影响施工工期,但小型钻机在进行长距离穿越时由于拉力较小无法一次回拖多条HDPE管,需要进行进一步处理,需对导向孔进行多次清孔,采用“填管法”分两次拉管——6+2组合进行拉管。所谓“填管法”:先进行常规的水平定向钻施工,回扩到所需的孔径后,先进行部分管材的回拖,回拖完成后,将钻机钻杆送回(用“菠萝头”送回,即圆形光滑引导用钻体)出钻口,回拖余下的管材,根据孔径的大小以及钻杆的直径,“菠萝头”直径不宜大于350mm,不宜小于250mm。

“菠萝头”
常规轨迹设计通常为两出入钻井之间连线轨迹进行施工,但由于该连线轨迹需穿越三条采用水平定向钻施工的通信管线,其交叉处深度分别为-5.5米,-6.0米,-8.5米,三条管线水平分布在10米范围内。由于通管时信号较差,无法准确确定其穿越深度,从管线中间穿越无法保证该运行中通信光缆安全,选择从已有通讯管线下方穿越,导向孔与原有通信光缆交叉处需达到-9.0米以下才能保证其安全,现场踏勘情况——距施工地点200米处既有强风化岩石露头,从煤气公司巡线员了解情况,该处8米-9米以下为强风化岩层,故不能选择从9米以下穿越,根据现场实际地形情况可从已有三条非开挖通信管线出入钻口处附近交叉,因该工程出入钻井位置已确定故选取水平竖直双向造弧轨迹进行穿越,使设计轨迹最深处为-7.5米以上,避开强风化岩层。
3  施工工艺及特殊情况处理
3.1  施工机具的选择
在选择钻机时,考虑到施工距离长、孔数多,理应选择公司现有CASE6060较大吨位的机型,但由于施工现场周边有房屋围墙、大树、电杆、斜坡等,空间位置有限,道路交通繁忙,不宜采用体积过于庞大的钻机,因此,在确定钻机机型时选用了性能较好的美国进口CASE6032型小型钻机,其主要技术参数为回拉/给进力15KN,扭矩5152N.m
3.2  工作坑的施工保护
入钻口N处回填土质松软,开挖时已造成孔洞塌方,该处工作坑中有通信管线,入钻时需从该管线下方穿越,由于该处土质松软塌方严重,恐进行回扩时造成土体塌方,通信管线下掉造成损坏,故应对该入钻坑进行水泥加固处理,以保护原有通信管线。
3.3  导向仪的标定
将探棒装上电池,在远离高压线和其它电磁干扰管线,用直尺在地面标记1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0 m,查看导向仪距探棒不同距离时误差是否在精度控制范围内,如果误差超出范围,则需要重新标定。
3.4  钻孔施工
(1)按照导向孔的设计轨迹,将导向孔投影至地表,并标记出来;
(2)从中山大道南侧N处入钻施工,入钻深度1.2米,入钻斜度-40%;
(3)由于该处信号不明,应尽早进入水平段,以便于“盲钻”施工;
(4)采用分级回扩
导向孔完成后,必须扩大至适合成品管敷设的直径,扩孔器在钻机对面的钻头出土处连接在钻杆上,再回拉进入导向孔,随着扩孔器的回扩,要在其后不断的加接钻杆。根据导向孔与适合成品管铺设的直径差异大小和地层情况,扩孔分级多次进行,最适宜拉管扩孔直径按下式计算:
D=K×D1
其中:D表示适合成品管敷设的钻孔直径
D1表示成品管外径
K表示经验系数,一般K=1.2~1.5
根据本工程的敷设管径,采用分多级扩孔从Φ250→Φ380→Φ420→Φ550→Φ650(两次),再用Φ600挤扩器回扩一次,接着用Φ600挤扩器一次性拉6条Φ160管,然后用Φ200“菠萝头”沿着钻孔推到出钻井,最后拉2条Φ160管。
3.5  特殊情况处理
3.5.1  准确出钻
由于该工程出入钻井已提前施工完毕,该工程是在信号误差比较大,甚至信号不明的条件下进行,故是否准确导向进出钻井是本工程成败的关键:
正常钻进时遵循“勤测勤校偏”的原则,随时测定钻头的各种钻进参数,特别是临近出钻井的位置,每向前钻进1.0 m的距离,要求停钻测定钻头的深度和水平位置,及时调节钻孔走向。
3.5.2  信号不明条件下实现导向钻进
(1)尽量避开交通繁忙时间段,减少车辆对导向信号的干扰;
(2)在信号不明的情况下,应该预先调整好钻头的各种参数,一般来说,此时钻头的倾角应为0,实现盲钻时,采用高转速、小推进力的方法,钻孔在均匀地层中会保持直线前进,实现导向钻进;
(3)根据有信号时的导向记录,分析在“十二点”时每推进1m时的坡度变化情况,即该路段土层的造斜能力。因没有地质勘察报告,所以根据钻进时推力和扭矩来判断地下土层变化情况。然后将钻头退到有信号的地方,调钟面到“十二点”,在钻杆上做好标记。进入信号盲区后,根据该路段土层的造斜能力来确定每一条杆的推进长度,这样“盲打”了10条杆之后信号恢复正常,根据找点检测深度为7.8m(设计深度为7.5m)坡度为+2%,方向基本正常,在保持0%钻进20条杆后又进入了一段30m长度无信号“盲区”,采用相同方法,最后成功完成穿越,采用填管法在一个导向孔内敷设8条HDPE管。
4  结语
(1)采用非开挖铺管技术铺设多根HDPE管,在长距离单导向孔施工时采用“填管法”进行回拖拉管,可有效的提高工作效率,充分发挥小型钻机在城市施工中的优势;
(2)钻孔位置距地面较深时,探测仪器信号误差过大或者其它原因(例如:存在电磁干扰或人员 无法进入的地方等)条件下需要采取盲钻,此时应采取高转速、低推进力,钻进轨迹可以保持比较好的直线性。
(3)采用“填管法”应注意轨迹的平滑程度,避免在送回钻杆的过程中造成穿孔,导致工程失败。

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