水平定向钻技术在市政工程中的应用
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水平定向钻技术在市政工程中的应用
摘要：在过去的管道建设中，施工技术水平随着社会需求的发展越来越体现出了它的局限性，水平定向钻技术也称非开挖技术，近年来被广泛应用于地下管道、交通主干道、湖泊河流等施工中，它的出现对工程建设的工作效率和扩展应用场景都有了极大的提升，与过去的施工技术相比，水平定向钻技术可在最大程度上减少施工现场对周围居民、环境以及交通的影响。
关键词：水平定向钻技术；市政工程；应用
引言
在市政给排水项目建设中，管道敷设基本都是在地下进行施工的，需要开挖基坑及管沟，这样不仅会破坏施工地点既有的环境，而且也对附近居民日常生活及出行带来不利影响。因此，为了减少对环境及居民生活的影响，顶管法、盾构法、浅埋暗挖法、水平定向钻法等不开槽设计及施工技术应运而生，并迅速在市政给排水项目建设中得到推广及应用，大大提高施工效率及施工质量的同时，也减少给排水管道施工对周围环境的影响，有效提高市政给排水项目建设效益。
1水平定向钻技术概述
水平定向钻技术在进行操作时，需要水平定向钻机在地下工作，按照规划好的路线进行钻孔，这种施工技术不会破坏地面，钻机会从地面的某个地方进去再从某个地方出来，目前水平定向钻机已经能适应大部分地面的施工要求，并且在钻机工作时加入了导向技术，让钻机更加智能化，被广泛应用到市政工程的各项建设中。在应用水平定向钻技术时，要规划好管道施工方案，因为钻机在工作中的走向需要施工方案提供路线指引。在施工方案制定完成后，施工现场应定位好导向孔，即钻机的工作的起点。通过驱动钻杆进行水平定向钻的施工，这一过程需要水平定向钻的技术人员时刻关注钻头的工作方向是否和施工方案中规定的一致，当发现水平定向钻工作的路线出现了偏差，可利用土层的反作用力来进行方向的重新定位，在操作过程中若出现无法逾越的障碍物，钻机的操作人员应操作定向钻进行移位。水平定向钻在钻孔结束后将钻头换成回程扩孔器，同时方便将钻杆收回来，进一步将孔扩大，以达到施工方案的要求，最后埋入管道完成施工。
2施工方案设计
为选择合适的管道穿越施工技术，针对常用的顶管法、盾构法、浅埋暗挖法、水平定向钻法的优点及适用范围进行对比，考虑到前三种施工方法在成本投入方面比较高，且盾构法和浅埋暗挖法适合管径﹥1000mm的管道项目，而案例项目中的管径为300mm~1000mm，且需要穿越既有建筑物（如市政道路、农贸市场等），所以经综合对比最终确定此次截污管道项目选择水平定向钻法进行施工。经现场勘测，此次穿越施工长度为940m，为保证水平定向钻进的顺利开展，钻机选用XZ500型钻机，钻杆为φ89mm的钻杆。同时，选用挤桶式扩孔器对钻孔进行6级扩孔（即从第一级到第六级扩孔为：400mm→500mm→600mm→700mm→800mm→900mm），且要严格控制钻杆的扩孔时间，例如淤泥质粉质黏土中扩孔时间应﹥7.5min；粉质黏土中扩孔时间应﹥4.5min。
3水平定向钻施工要点
3.1钻井施工
采用地面多分支水平定向水平顺层钻进技术，利用螺杆钻具等井底动力工具与无线随钻测量仪器共同作用，形成孔斜角大于86°，钻进至目标层，使原来在治理区内的无联系溶洞、断裂构造等相互连通，然后通过注浆消除这些异常地质构造，达到目的层区域治理的效果。综合考虑工作面及煤层展布情况、构造特征、钻探施工效能等因素，布设钻孔DY1并进行“地面定向近水平顺层分支钻孔群”施工，揭露6号底板奥灰含水层溶隙、裂隙等储水空间和导水通道。施工顺层间距40m左右的近水平定向分支钻孔，最大限度揭露Y6异常区及奥灰顶部区域储水空间和导水通道，为注浆改造提供有利条件。
3.2泥浆循环
泥浆循环的正常稳定进行，可以及时排出钻屑，并使钻孔压力及孔壁始终保持稳定。因此，施工中针对不同阶段、施工条件等设计了不同的泥浆配方：①导向孔钻进阶段。泥浆循环易带出孔中的泥砂，为确保孔壁稳定，泥浆中掺加了0.2%~0.4%的增黏剂、8%~9%的预水化钠基膨润土及0.3%的降滤失剂。②钻孔扩张阶段。为保护孔壁稳定，防止塌陷，应增强泥浆的携带能力，因此泥浆中掺入了0.3%~0.5%的增黏剂、8%~9%的预水化钠基膨润土及0.4%的降滤失剂。③扩孔回拖阶段。该阶段要求泥浆既要具有良好的护臂及携带泥砂的能力，也要具有良好的润滑能力，以便减小扭矩及摩擦力。因此泥浆中掺入了0.3%~0.5%的增黏剂、8%~9%的预水化钠基膨润土、0.4%的降滤失剂及2%~3%的润滑剂。④清孔阶段。该阶段要求泥浆有良好的润滑作用，因此在泥浆中主要增添了2%~3%的润滑剂，以便管道回拖。同时，在现场设置了专门的泥浆沉淀，以便泥浆循环再利用。另外，泥浆用量须根据实际扩孔直径、钻孔长度及扩孔次数等来确定。
3.3泥浆配比方案
根据地质资料情况，现场钻进速度、反渣情况综合确定泥浆配比。地层情况变化及时调整配比，根据经验，水平定向钻所用泥浆由三大部分材料组成：膨润土、泥浆添加剂和水。在施工过程中用烧碱、纯碱对泥浆pH值进行调节，维持泥浆pH值在9~10之间。泥浆作用的发挥和泥浆材料的组成有很大关系。因而，当需要突出某一方面作用时，就应该有针对性地调整泥浆配料的成分。
3.4管道的回拖
管道的回拖工作是在管道下沟先放入一些水，以减小管道回拖时的阻力，以及对管道的防腐层进行保护，因此在放入管道前，要派专业的人员对管道进行检查，以此来保证管道是否合格。管道的回拖工作具体是在钻杆上装好扩孔器，扩孔器再与管道头相连，以此来保证管道的回拖工作可正常进行。若水不能起到减小阻力的作用时，那么需要加入适当的润滑剂来保证管道可顺利穿过钻孔。另外在回拖的过程中还会产生一部分的泥浆，这些泥浆也要进行专门的处理，以保证不会对周围的环境造成破环。管道在出土时，为了保证回拖顺利进行，避免出现管道在地下回拖时候出现拖不动的状况，一定要控制好出土的角度以及方向。
3.5配套机具 由于钻孔轨迹高差较大（264m），为保证钻进液的有效循环，选用两台泥浆泵（GN2500），泵量2500L/Min，最大压力10MPa，两台泥浆泵并联使用。施工中使用泥浆马达需要大量的泥浆泵，为使钻井液可以更好地循环，综合考虑钻井液的携带能力，主要是提高钻井液的动塑比，静切力等指标；适当的降低钻井液粘度，增强其流动性提高流速，可起到更好的效果。由于钻井液配制成本比较高，在长距离岩石钻进中使用量比较大，在振动筛等泥浆净化系统后可以增加离心机除固相设备，可以较好地除去钻井液中的固相成分，提高钻速以及钻井液的携带能力。
结束语
随着社会经济的发展，市政工程项目越来越多，而在市政工程施工时不可避免会对周围环境造成一定的影响，为防止管道的铺设对周围环境以及交通造成影响，可加强水平定向钻技术的应用，这项技术既能节省成本，还能提高施工效率，具有推广价值。
参考文献
[1]陈永骞,王杰.水平定向钻牵引技术在市政管道工程中的应用[J].四川水泥,2020(03):280.
[2]刘旺兵.水平定向钻施工质量控制研究[J].化工管理,2019(29):157-158.
[3]梅英军.水平定向钻进技术在市政供水管道施工中的应用分析[J].住宅与房地产,2019(24):188.
[4]赵春会,钱铁柱.水平定向钻技术在排水管道工程中的应用[J].水利水电技术,2019,50(S1):262-264.
[5]董智杰.复杂地层下水平定向钻施工技术[J].水科学与工程技术,2019(01):80-83.
