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工程案例詳情

Industry dynamics details

信陽市浉河流沙、卵石層507m自來水管 定向鉆穿越工程
2017-02-20

一、工程概況

工程位于河南省信陽市浉河區,主體鋪設φ200自來水管道,斜穿浉河主河道,河面水域寬度約300m,最大高差約6m,相對入土點最大穿越埋深約13m,穿越總長507m,穿越區域平面分布如圖-1所示:

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圖-1浉河穿越工程平面圖


工程采用無錫鉆通生產的ZT45水平定向鉆機,由于工程穿越軸線位于浉河主河道之下,且均為流砂層,卵石層工程建設單位選用銳林牌復合型膨潤土配漿,具體配方及性能要求詳見下文。工程選用金地600導向儀進行導向孔鉆進。

二、工程地質和水文地質條件

依據工程地質勘查報告及現場勘察,穿越地層主要為卵石層和流砂層,卵石層河道中局部因河道清淤及改道等原因存在松散粗砂地層;出土段5m以下為老河床,上部為建筑垃圾回填作為道路路基,地層松散且漏失嚴重。

施工區域內地下水豐富,地下水位相對入土點埋深約2m;且出土點和入土點兩側地下水體差異較大,入土點一側地下水為pH在5±0.5弱酸性地下水,河水因受到城市污水及工業污染,也呈酸性。地下水的酸堿度對工程現場配制泥漿用水有影響,需要進行處理后才能使用。

三、技術方案

3.1鉆機選型

依據工程主體鋪設管道直徑200mm、穿越距離507m和穿越地層特性,按照公式-1計算本工程最大回拖力,根據《油氣輸送管道穿越工程施工規范》(GB 50424-2014)中給出回拖力的計算公式:

                             (公式-1)

式中:T—鋪設管道回拖力(N);

 D—管道外徑(m),此處取0.2

 L—回拖進尺長度(m),此處取507

 f—管道與孔壁間摩擦系數,取0.1~0.3,此處取0.2

 t—管道壁厚(mm),此處取18.2

 K—泥漿與管道間粘滯系數(kN/m2),取0.17~0.34kN/m2,此處取0.2

  —泥漿密度(kg/m3),此處取1.05×103

  —管材密度,此處塑料管道取0.955×103

 帶入上述參數計算得到回拖力為5.36噸,依據計算所得最大回拖力、穿越長度和工程地質條件等綜合因素考慮,選用ZT45噸鉆機是能夠滿足本工程要求的。

3.2軌跡設計

根據工程現場條件、設計文件、施工選用設備和導向儀器,采用圖-2紅線軌跡進行穿越。

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圖-2浉河定向鉆穿越軌跡剖面


入土角15%,入土造斜段距離約80m,水平段320m,出土造斜段100m,出土角為20%.

相對入土點最大穿越深度為13m。

3.3施工工藝

A. 導向孔鉆進:依據測量放線,在河道兩岸拉繩索,以避免人為肉眼觀察出現的水平方向誤差。泥漿泵設為2檔,排量約280L/min;逐根往返洗孔,確保排渣及成孔;逐根鉆桿測量深度及角度,并通過岸堤兩觀測點與河面導向船體測量點對比,及時糾偏,保證水平位置在設計規定的軸線范圍內。

B. 擴孔:泥漿泵設為3檔,排量約450L/min,擬定φ350mm一級擴孔,逐根鉆桿往返洗孔,確保排渣和成孔,單根鉆桿擴孔和洗孔時間在8min。

C. 清孔和試拖管:采用直徑350mm擴孔器清孔,擴孔器后跟長度約3mφ21mm鋼管,一并清孔,實現排渣和修孔;單根鉆桿清孔時間約5min。泥漿泵設為3檔,排量約450L/min。

D. 拉管:泥漿泵設為4檔,排量約550L/min。管道進洞前30m回拖速度放緩,先啟動泥漿泵8~10s后開始回拖,前30m單根鉆桿回拖時間控制在3min,之后每根鉆桿可控制在2min

3.4泥漿配制

根據工程用水的特性以及施工區域地下水類型和特點,制定泥漿.

四、施工過程

工程施工過程包含施工進場布置、導向孔施工、擴孔、清孔和拉管五個階段,施工過程中鉆機回拖力(導向階段為給進力)、扭矩變化和泥漿壓力等技術參數如表-4所示,單位均為鉆機液壓表顯示壓力數值表示:


工程施工現場:

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圖-3 現場動員和技術交底

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圖-4 尹總做好導向技術把控

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圖-5 出土過路避開回填層嚴格控制導向深度和走向

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圖-6 現場泥漿攪拌配制及清孔

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圖-7 尹總分析和解決施工過程中多個技術難題

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圖-8 現場開始管道回拖狀況以及管道成功回拖情形

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圖-9 工程歷時五天順利完成管道回拖

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圖-10 拉管完成后尹總和大家總結經驗


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