巖土工程勘察對(duì)水平定向鉆施工的影響
日期：2020-06-11 17:04:34 瀏覽：1790
水平定向鉆法是采用安裝于地表的鉆孔設(shè)備，以相對(duì)于地面的較小的入射角鉆入地層形成導(dǎo)向孔，然后將導(dǎo)向孔擴(kuò)徑至所需大小并鋪設(shè)管道的一項(xiàng)技術(shù)。與其它非開(kāi)挖技術(shù)相比，水平定向鉆技術(shù)具有施工速度快、施工成本低、環(huán)境破壞小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工程各領(lǐng)域。在水平定向鉆技術(shù)日益成熟的今天，我國(guó)已經(jīng)制定了相關(guān)的設(shè)計(jì)施工規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，因此該技術(shù)已經(jīng)受到政府部門(mén)的重視，并取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50423-2013中5.1.7節(jié)規(guī)定“定向鉆不宜在卵石層、松散狀砂土或粗砂層、礫石層與破碎巖石層中穿越。當(dāng)出入土管段穿過(guò)一定厚度的卵石、礫石層時(shí)，宜選擇采取套管隔離、注漿固結(jié)、開(kāi)挖換填措施處理。”規(guī)范的規(guī)定給出了水平定向施工的地質(zhì)條件，本文將針對(duì)規(guī)范的規(guī)定從另一個(gè)角度進(jìn)行解讀，并確定工程地質(zhì)條件對(duì)水平定向鉆施工的影響，希望本文能夠?yàn)橐院蟮乃蕉ㄏ蜚@設(shè)計(jì)和施工提供參考。
巖土工程勘察是獲取工程地質(zhì)條件和巖土體性質(zhì)的重要方法，因此巖土工程勘察是所有管道工程設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)。不同類型和不同規(guī)模的工程活動(dòng)會(huì)給地質(zhì)環(huán)境帶來(lái)不同程度的影響；反之，不同的地質(zhì)條件又會(huì)給工程建設(shè)帶來(lái)不同的效應(yīng)。
水平定向鉆穿越是采用水平定向鉆機(jī)先進(jìn)行先導(dǎo)孔鉆進(jìn)，然后將鉆孔擴(kuò)至設(shè)計(jì)的孔徑，最后將管道回拖完成管道鋪設(shè)，所有不利于鉆孔導(dǎo)向、成孔或者固孔的巖土體都可能對(duì)水平定向鉆穿越工程造成負(fù)面影響。通常，將負(fù)面影響較大的地層定義為不適合水平定向鉆工程施工地層，將有一定負(fù)面影響但可以通過(guò)采取措施進(jìn)行消除或減少其影響的地層定義為一般適應(yīng)性地層，而將負(fù)面影響較小的地層定義為適應(yīng)性地層。
中硬——硬質(zhì)黏土和淤泥、硬黏土和強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖、中——致密砂層、風(fēng)化巖層或強(qiáng)膠結(jié)地層的成孔和固孔性都很好，因此都是理想的穿越層，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量將線路和軌跡置于上述地層；而松散——密實(shí)砂礫石層、松散——密實(shí)卵礫石層，含有大量的孤石、漂石或障礙物地層，固孔性較差，存在較大的孔壁失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，屬于不利于水平定向鉆穿越的地層，在設(shè)計(jì)線路和軌跡時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)。
一般來(lái)說(shuō)，黏土、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏性耕土屬于黏性土層，這些土層在成孔后都能通過(guò)自身的結(jié)構(gòu)特性保持孔壁的穩(wěn)定；粘質(zhì)粉砂、細(xì)砂、中粗砂都屬于弱膠結(jié)地層，這些地層內(nèi)部粘聚力很小，當(dāng)鉆頭或擴(kuò)孔頭通過(guò)上述地層時(shí)，只要鉆孔內(nèi)充滿泥漿，也可以很好地維持孔壁穩(wěn)定。但是，如果在水平定向鉆施工過(guò)程中涉及到粗的顆粒狀物質(zhì)（碎石、卵石、大卵石），則會(huì)導(dǎo)致系列的工程問(wèn)題，潛在的風(fēng)險(xiǎn)包括：鉆進(jìn)過(guò)程中鉆孔失穩(wěn)或者坍塌，以及隨后導(dǎo)致的卡鉆；鉆井液漏失到地層；鉆井液泄露并且在地表出現(xiàn)冒漿。因此，當(dāng)穿越軌跡的出入土段有一定厚度的卵石層時(shí)，可采取套管、地質(zhì)改良、開(kāi)挖等措施處理后進(jìn)行水平定向鉆管線鋪設(shè)。除此之外，還可以根據(jù)勘察資料確定不良地層的位置，通過(guò)在鉆井液中增加應(yīng)急的添加劑來(lái)保證這部分地層的穩(wěn)定性。
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