巖土工程勘察對水平定向鉆施工的影響
日期：2020-06-11 17:04:34 瀏覽：1785
水平定向鉆法是采用安裝于地表的鉆孔設(shè)備，以相對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)向孔擴徑至所需大小并鋪設(shè)管道的一項技術(shù)。與其它非開挖技術(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，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，我國已經(jīng)制定了相關(guān)的設(shè)計施工規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，因此該技術(shù)已經(jīng)受到政府部門的重視，并取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。
《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計規(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)出入土管段穿過一定厚度的卵石、礫石層時，宜選擇采取套管隔離、注漿固結(jié)、開挖換填措施處理?！币?guī)范的規(guī)定給出了水平定向施工的地質(zhì)條件，本文將針對規(guī)范的規(guī)定從另一個角度進行解讀，并確定工程地質(zhì)條件對水平定向鉆施工的影響，希望本文能夠為以后的水平定向鉆設(shè)計和施工提供參考。
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)計和施工的基礎(chǔ)。不同類型和不同規(guī)模的工程活動會給地質(zhì)環(huán)境帶來不同程度的影響；反之，不同的地質(zhì)條件又會給工程建設(shè)帶來不同的效應(yīng)。
水平定向鉆穿越是采用水平定向鉆機先進行先導(dǎo)孔鉆進，然后將鉆孔擴至設(shè)計的孔徑，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水平定向鉆穿越工程造成負面影響。通常，將負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，將有一定負面影響但可以通過采取措施進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、硬黏土和強風(fēng)化頁巖、中——致密砂層、風(fēng)化巖層或強膠結(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)計時應(yīng)盡量將線路和軌跡置于上述地層；而松散——密實砂礫石層、松散——密實卵礫石層，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，屬于不利于水平定向鉆穿越的地層，在設(shè)計線路和軌跡時應(yīng)盡量避開。
一般來說，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自身的結(jié)構(gòu)特性保持孔壁的穩(wěn)定；粘質(zhì)粉砂、細砂、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)鉆頭或擴孔頭通過上述地層時，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程中涉及到粗的顆粒狀物質(zhì)（碎石、卵石、大卵石），則會導(dǎo)致系列的工程問題，潛在的風(fēng)險包括：鉆進過程中鉆孔失穩(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，可采取套管、地質(zhì)改良、開挖等措施處理后進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，通過在鉆井液中增加應(yīng)急的添加劑來保證這部分地層的穩(wěn)定性。
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