定向鉆施工在松散砂層鋪管的對策
定向鉆施工在松散砂層鋪管的對策
定向鉆施工中在松散砂層鋪管的對策
流砂層一般屬于水流搬運(yùn)沉積而成的產(chǎn)物，故多屬河床流砂，且常被水飽和，容易稀釋流散，無膠結(jié)性。水平定向鉆在鉆進(jìn)中遇到流砂層，常發(fā)生坍塌垮孔，超徑漏水，甚至無法成孔。
流砂層在工程地質(zhì)中可分為砂土和砂礫石土。砂土無可塑性，干燥時呈松散狀態(tài)，滲透性較性土好，稍濕的砂土有假內(nèi)聚力。粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量超過全重50%的土為砂礫石土。此種土滲透力最強(qiáng)，干燥時呈松散狀態(tài)，而級配良好的密實狀態(tài)的砂土不塌方。
通過鉆進(jìn)循環(huán)液來穩(wěn)定孔壁
對于一般不穩(wěn)定的流砂地層通過鉆進(jìn)循環(huán)液來穩(wěn)定孔壁非常困難，甚至不能實現(xiàn)。但對
于一些較穩(wěn)定的流砂地層，如具有假內(nèi)聚力的穩(wěn)定稍濕的砂土、級配良好的密實狀態(tài)的砂土，還是可以考慮通過鉆進(jìn)循環(huán)液來穩(wěn)定孔壁的。
采取優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁，用水泥和水玻璃做固化劑，進(jìn)行注漿，水平定向鉆在實際施工前應(yīng)進(jìn)行實驗，適當(dāng)提高泥漿密度，增大粘度和降低失水，又要考慮其可泵性，與此同時，還應(yīng)快速穿越。
頂管機(jī)利用泥漿的造壁性、護(hù)壁性及潤滑性，配置泥漿作為擴(kuò)孔時的鉆進(jìn)液。使用膨潤土加少量純堿和聚丙烯酰胺活性劑作為固相物質(zhì)，加水后充分?jǐn)嚢瑁渲瞥擅芏葹?.15g/cm3，粘度為25s，PH為9的泥漿。經(jīng)網(wǎng)格1.5mmx1.5mm的鐵絲網(wǎng)過濾后，去掉雜質(zhì)，陳放24h，投入擴(kuò)孔施工，可以減緩孔內(nèi)坍塌現(xiàn)象的發(fā)生，起到一定的造壁、護(hù)壁的效果。
用注漿來加固流砂層
這種功法的原理是利用注入加固漿液來固化流砂層，固化后穿越。
具體方法為：頂管機(jī)導(dǎo)向鉆進(jìn)結(jié)束之后卸下鉆頭，換上注漿管并將其放入孔中，直到注漿管全部位于流砂中，然后卸下鉆桿，將鉆孔兩端用水泥或者其他有效材料封起來，包括注漿管與孔壁之間的空隙，只留下注漿管注入口，等封口強(qiáng)度達(dá)到要求之后用注漿泵將加固漿液壓入流砂層中并持續(xù)高壓使擴(kuò)散直徑大于欲擴(kuò)孔孔徑某一合適數(shù)值（有待進(jìn)一步研究），等漿液固結(jié)后將注漿管拔出，換上鉆桿，再進(jìn)行擴(kuò)孔鋪管等工序。這種功法的鋪管管徑范圍由注漿孔散半徑?jīng)Q定。
這種功法的技術(shù)關(guān)鍵是：
兩端孔口要封好，可以考慮用速凝水泥對兩端孔口注入封堵；
所注漿液要能起到固結(jié)流砂作用，使其能形成穩(wěn)定的孔壁，同時又不能使固結(jié)體強(qiáng)度太大，否則將給孔帶來難度，可以考慮用水泥加粘土漿液；
所注泥漿的滲透性要好，容易向周圍砂層滲透擴(kuò)散；
注漿壓力的控制非常重要，既要使注漿液擴(kuò)散半徑盡可能大，又不能對地層造成破壞，比如，漿液壓裂地層流出地面，或?qū)⒌孛鎵旱寐∑鸬龋@樣會對路面環(huán)境等造成破壞，損失嚴(yán)重。
在粘土層鋪管的對策
第四系粘土質(zhì)地層，粘土成分含量極高，具弱吸水性和弱膨脹，粘滯系數(shù)較大。因而，在該地層中進(jìn)行非開挖施工，極易產(chǎn)生糊鉆及糊擴(kuò)孔器的現(xiàn)象，致使鉆頭以及反向擴(kuò)孔器的合金頭的切削能力大大減弱，在鉆進(jìn)和回擴(kuò)過程中產(chǎn)生較大的阻力和扭矩。
在粘性較高的粘土質(zhì)地層中利用水平導(dǎo)向鉆機(jī)進(jìn)行非開挖鋪管工程施工，不必?fù)?dān)心發(fā)生塌孔現(xiàn)象，鉆液也不會過分流失。同時，擴(kuò)孔時切削下來的粘土質(zhì)碎屑在擴(kuò)孔器的攪拌下形成了一種近似膠體的泥漿，它可以懸浮切削下來的塊狀碎屑并將其帶出孔外。因而在鉆液配制方面，應(yīng)著重考慮降粘，忽略其他次要因素，以達(dá)到節(jié)約原材料，降低成本的目的。
在粘性較高的粘土質(zhì)地層中利用水平導(dǎo)向鉆機(jī)進(jìn)行非開挖鋪管工程施工，必須欲擴(kuò)孔。當(dāng)鋪設(shè)管線較多時，欲擴(kuò)孔必須由小孔徑依次增大，最好不要一次到位。如果設(shè)備功率較大，也可以選擇適當(dāng)粗一點的回擴(kuò)器進(jìn)行第一次欲擴(kuò)孔。當(dāng)鋪設(shè)管線較長且單根管道管徑較大時，欲擴(kuò)孔后必須進(jìn)行清孔處理，以避免管道被拉擠扁。
回擴(kuò)器最好選擇翼狀切割型開式反向擴(kuò)孔器，它具有不易被切削下來的粘土質(zhì)鉆屑糊粘，大大降低了回托阻力和旋轉(zhuǎn)所需的能量，增強(qiáng)了切削地層的能力。同時，開放式的設(shè)計能使鉆液和鉆屑更輕易地越過擴(kuò)孔器，避免液壓鎖的形成。
分體定向鉆機(jī)技術(shù)參數(shù)表
技術(shù)參數(shù)/鉆機(jī)型號
HX----FT10
HX----FT15
HX—FT20
HX---FT25
發(fā)動機(jī)功率（kw）
49
49
68
132
最大扭距(N.m)
3000
5000
6000
9000
最大回拖力(kN)
100
150
200
250
動力頭轉(zhuǎn)速（rpm）
0---80
0-----80
0----70
0-----70
配套鉆桿(mm)
φ50×2000
φ60×2000
φ60×2000
φ73×3000
標(biāo)準(zhǔn)回擴(kuò)鉆頭(mn)
φ160---φ350
φ160----φ580
φ180----φ580
φ200----φ650
主機(jī)外型尺寸(m)
3.5×1.1×1.2
3.5×1.1×1.2
4.5×1.1×1.3
4.5×1.1×1.3
最大施工距離(m)
110
150
200
250
最大擴(kuò)孔直徑(mm)
φ450
φ500
φ550
φ650
整體定向鉆機(jī)技術(shù)參數(shù)表
技術(shù)參數(shù)/鉆機(jī)型號
XTX----ZT20
XTZ---ZT28
XTX----ZT32
發(fā)動機(jī)功率（kw）
68
132
132
最大扭距(N.m)
6000
11000
13600
最大回拖力(kN)
200
280
320
動力頭轉(zhuǎn)速（rpm）
0----70
0-----70
0-----65
配套鉆桿(mm)
φ60×3000
φ73×3000
φ73×4000
標(biāo)準(zhǔn)回擴(kuò)鉆頭(mn)
φ180---φ580
φ200----φ750
φ250----φ850
主機(jī)外型尺寸(m)
5.5×2.1×1.7
5.5×2.1×1.8
5.5×2.2×1.8
最大施工距離(m)
200
300
350
最大擴(kuò)孔直徑(mm)
φ550
φ750
φ850
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