定向鉆穿沁施工防冒漿技術的實踐與應用

孔艷麗+王書寧+馬紅梅

摘 要：焦作市黃河華龍工程有限公司（以下簡稱“我公司”）于2013年3月承建了焦作市沁北引黃灌區工程一標。我公司根據工程設計標準、當地水文條件和工程地質條件，研究制定了定向鉆施工的總體方案和防冒漿、防污染的應急措施，有效防止了冒漿現象的發生，工程施工也取得了良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：防冒漿技術;非開挖穿越工程;技術創新

一、項目內容簡介

1.鉆機布置

（1）工程概況。工程設計定向鉆穿沁倒虹吸管道總長度1827m，其中定向鉆敷設長度1750m。主要穿越左岸54+850和右岸54+800附近的沁河。壓力管道采用雙線布置，兩管間距15m。壓力管管身采用L485直縫埋弧焊鋼管，外徑 1.016米，管壁厚0.0206米。倒虹吸管建基面最大埋深為河床下33.5米。結合沁河地上懸河的特點，以導向孔、預擴孔、管道回拖為重點，主要控制河道管護范圍內不出現冒漿現象。

（2）機械設備。本次施工采用一臺FDP-1000T水平定向鉆機進行施工。定向鉆鉆頭分400 mm導向鉆頭和擴孔鉆頭兩種，擴孔鉆頭分四級：一級700 mm、

二級950 mm、三級1200 mm、四級1500 mm。工程配置250根鉆桿，分別為168mm鉆桿 200根、140mm 鉆桿50根兩種。施工現場配鉆機操作室，可視頻監控鉆機上下、場區內各個機械設備的運行情況。配備的其他輔助設備有泥漿射流泵2臺、泥漿制備機3臺、15 m3和20m3泥漿攪拌罐各一個、60m3泥漿儲存罐一個以及電纜牽引器等。水平定向鉆穿越工作場地還開挖有進、出口工作坑和泥漿循環池。

（3）鉆機布置。穿越沁河倒虹吸定向鉆施工場地位于Ⅰ標段N2+603-N2+720，長117米，寬80米。

2.防冒漿泥漿配比和壓力的技術參數

（1）泥漿配比。在鉆導向孔階段泥漿黏度控制在35～40S，泥漿比重1.05～1.1，泥漿PH值控制在8～10;泥漿的配比隨地層不同而隨之變化，應選用不同的添加劑。

（2）泥漿壓力。本次穿越主要是在粉質壤土進行，應合理選擇泥漿壓力，在鉆導向孔和擴孔時，要保證孔口暢通，根據鉆機能力和地質條件來綜合考慮，在保證安全的情況下，細化工藝參數，嚴密計算，來控制泥漿的壓力。泥漿壓力一般控制在1.2～2.0MPa。

3.鉆進方法和工作坑的功用

鉆進過程中，施工隊應根據地質、鉆機推力和扭矩變化，科學改變鉆進方法。此外，還要開挖進、出口工作坑，尺寸為寬4米、長6米，作為泥漿循環池的組成部分，同時作為地層情況、泥漿返回情況、地下管線及構筑物的探坑。

4.防冒漿的應急措施

（1）防冒漿措施。鉆導向孔階段采取的防冒漿方法步驟如下：①采用徒步拉網式全面普查雙管線上下游50米范圍內地面情況，如普查到水井，提前進行澆筑混凝土封堵，以降低隱患處理;②在140mm鉆桿和168mm鉆桿中間加一個400mm鉆擴器，來防止鉆孔縮徑，保持泥漿循環空間，從而減少泥漿壓力，來有效利于泥漿的排出;③在鉆頭后安裝扶正器，每鉆進500米增加一道正循環施工的工藝;④鉆進過程中，在鉆完一根鉆桿后旋轉回抽再旋轉推進，這樣可使環形空間增大，降低冒漿的概率;⑤調整泥漿配比，高效膨潤土，增加添加劑的用量，保證泥漿性能的同時提高泥漿的流動性，降低泥漿黏度，降慢鉆機鉆進速度，適當降低壓力，減小冒漿的可能;⑥ 成立管線巡查小組，做到及時發現問題，一經發現立即停止鉆進并及時處理，防止更大的隱患發生;⑦ 測量出河灘內地面高程和左右堤防以外的高程，合理計算出土層壓力，有效控制泥漿鉆進壓力，從而降低冒漿幾率。

（2）冒漿判別方法。發生漏失：泥漿液面下降迅速或孔口不返漿 ;冒漿：泥漿液面下降迅速且孔口不返漿，同時泵壓激增，后又急劇下降。

（3）冒漿后的處理 。在進行穿越作業過程中，應增加人員在穿越中心線巡視，一旦發現冒漿，應及時處理。

二、技術創新點

1.泥漿配比方法科學合理

我們在實際使用過程中，泥漿的配比隨地層不同而隨之變化，并選用不同的添加劑，配出合乎要求的泥漿。

2.泥漿壓力得到有效控制

鉆進過程中，我們利用現代化的操控設備，加強對泥漿壓力的監控，根據泥漿壓力的變化，不斷調整鉆進速度或回抽鉆桿，以控制泥漿的壓力值始終維持在正常范圍內。

3.安裝扶正器和增加循環短接確保泥漿充分置換

在鉆導向孔階段，為保證泥漿充分置換和鉆屑有效排出，我們在鉆頭后安裝了扶正器，每500米增加一個正循環短接，大大增加了泥漿循環流速和水壓循環推力。

三、推廣應用前景

在定向鉆穿沁倒虹吸管道施工中，防冒漿措施的有效應用，提高了施工的連續性和均衡性，確保了質量、技術和職業健康安全目標、指標的實現，在同等施工條件下，有效減少了對周圍環境的危害，保證了堤防和沁河防洪安全，適應各種非開挖穿越工程的防冒漿控制，特別是在各類非開挖穿越河道工程施工中都具有很好的推廣應用價值。

（作者單位：焦作市黃河華龍工程有限公司）endprint