水平定向钻在粉细砂层中穿越施工应用浅析.pdf

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1、第2期非开挖技术No．2322014年4月ChinaTrenchlessTechnologyApr．，2014水平定向钻在粉细砂层中穿越施工应用浅析张松刚赵欣任鑫慧(1．郑州祥和电力安装工程有限公司4500532．中牟县电业局450053)摘要：本文介绍在新郑段南水北调工程利用水平定向钻敷设电力管道工程的施工情况，结合工程实例分析粉砂地层情况的钻具选配、泥浆配比方案设计，以及地磁场对有线控向的干扰作用。关键词：水平定向钻、粉砂层、泥浆配比(5)细砂(Q4m1)：层底埋深14．0．-17．7m，层底1工程概况高程110．87—113．90m，层厚5．8—10．1m。本次穿越工程地点

2、位于郑州新郑境内，该地区地质呈黄褐色，饱和，密实，局部中密，主要矿属于典型的黄河淤积，全部粉砂，粉细砂层，地层情物成分为石英，长石，含少量云母。况最为复杂的穿越工程。主要穿越管线为2根地质呈黄褐色一褐黄色，可塑局部硬塑，见少200X12mmMPP。定向钻实际穿越长度3lOre，穿量黄色锈斑及黑色斑点，见少量钙质结核，粒径约越全程为粉砂层。本次穿越工程于2012年6月234．Ocm。局部夹薄层粉土。日开钻，7月16日完成管线回拖。2施工工序1．1穿越段地质状况(1)素填土(Q4m1)：层底埋深0．3__o．7m，层底本次工程采用XZ680水平定向钻机进行工，钻高程126．77—13

3、0．57m，层厚0，3—0．7m。地层呈黄机性能参数如下：褐色，局部为杂色，稍湿、松散，主要为新近堆填粉额定扭矩：2700ONto；入土角调整范围：9～土、含大量植物根系。18。；最大行进速度：23m／min；最大回拖管径：(2)粉砂(Q4m1)：层底埋深1．6—2．5m，层底高1200mm；最大穿越距离：1200m；最大推拉力：程125．25—129．67m，层厚0．9—2．2m。680KN；钻机结构形式：履带式；控向方式：无线。地层呈黄褐色局部浅灰色，中密，潮湿一饱和，主要矿物成分为长石、石英，含少量云母，局部夹薄层粉土，稍湿，中密。见少量黑色斑点及黄色锈斑，见少量钙质结核，

4、粒径约1．0em。局部稍有粘性。(3)粉砂(Q4m1)：层底埋深4．0_一5．4m，层底高程123．47一l25．87m，层厚1．6—3．8m。地层呈黄褐色，局部浅灰色，饱和，稍密一中密，主要矿物成分为石英，长石，含少量云母碎片。(4)粉土(Q4m1)：层底埋深6．5一l1．9m，层底高程119．37—120．97，层厚2．5—6．5m。地质呈黄褐色，稍湿，稍密一中密。含少量小块钙质结核和蜗牛壳残片。见铁染斑点、白色钙质斑点、钙质结核直径约0．5—2．Ocm。局部砂感较强。图1施工现场第2期张松刚赵欣任鑫慧：水平定向钻在粉细砂层中穿越施工应用浅析332．1测量放线(1)满足规范要

5、求的最小曲率半径，即(1)根据施工要求的人土点和出土点坐标放出R=1200Dn=330m，由于本工程穿越河流比较复杂，管线中心轴线，在人土点端测量并确定钻机安装位穿越地层主要是细砂等，该地层成孔差、稳定性差，置及泥浆池的占地边界线；在出土点一端，根据管为了减小管道的弯曲应力，穿越河流段增大穿越管线中心轴线和占地宽度及长度，放出管线组装焊接道的曲率半径至R=2000Dn，即R=550m。预制场地边界线及出土点作业场地边界线。(2)满足穿越河流安全规范要求；规范要求穿越(2)测量控向参数：按操作规程标定控向参数，一般性河流，应保持河床以下6米，该工程河流入要求细心并尽可能多测取参数比

6、较，以确定最佳参土点与河床高差为12米，因此穿越深度应在18米数，在管道中心线的三个不同位置测取，且每个位以上(相对人土点深度)。置至少测四次，并做好记录。2．6穿越施工工艺流程2．2钻机就位(1)穿越流程按照施工平面的布置，进行钻机就位，罐区摆放，开挖泥浆回收池等。2．3泥浆配比方案设计泥浆配制：根据地质资料情况，确定泥浆配制方案，实施泥浆开钻，开钻前配制好30方优质泥浆。泥浆在定向穿越中起关键作用，我们将针对不2．7导向孔钻进同的地层采用不同的泥浆，若地质情况复杂，则对(1)导向孑L的钻进是整个定向钻的关键，我们采泥浆要求比较高，为了对付不同的情况，我们将采用XG一680水平

7、定向钻机进行整个穿越工程的施取以下措施：工。定向设备采用宁波金地GL700定向系统，确保(1)按照事先确定好的泥浆配比用一级膨润土出土位置达到设计要求。加上泥浆添加剂，配出合乎要求的泥浆。(2)由于本工程为中长距离复杂地层穿越，导(2)使用的泥浆添加剂有：聚合物HFEC，滤失向孔钻进时，推力较大，要求地锚固定必须牢固，剂DFD一140，润滑剂，根据不同的穿越段地质条件，泥浆性能达到高粘度、好流动，适当加大泵压，提确定加入不同的添加剂。高水马力。(3)为了确保泥浆的性能，使膨润土有