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公明西田220KV变电站跨越洋涌河290米68孔顶管工程
浏览: 发布日期:2021-03-30作者:非开挖顶管工程
一、穿越工程背景
由深圳供电局负责建设的深圳220KV西田至农园输电线路工程是广东电网公司重点工程之一,该电缆线路由公明西田变电站出来后与洋涌河交汇,交汇点使用水平定向钻顶管的方式跨越洋涌河。工程位于公明河堤路段,因西田变电站外还有一条人工泄洪河,入钻口规划泄洪河边5米处,坡度为0.65‰穿越长度为290米,管径MPP232X16+MPP170X52,扩孔最大直径为1200mm。入钻到出口,穿越人工泄洪河、自来水管、 电缆,移动光缆、联通光缆、 污水管、公明洋涌河、公明北环路、出钻口位于北环路边垃圾回收站场地内。穿越最深处14.6m,穿越地层岩性主要为三系全系统:第一人工填土:粉土(Q4al)、杂土石头(Q4al)、粉砂(Q4al)。根据地层结构特点、成因和地质时代及工程地质特征,分别描述如下:第1层杂填土:土质以粉土为主,有建筑垃圾,富含碎砖块、沥青等建筑垃圾。厚度:0.50~3.20m,层底埋深:0.50~3.20m。第二原土层:层粉土(K6al):褐黄色,湿,中密-密实,干强度低,韧性差,粘粒含量较高,手搓能成条,近于粉质粘土,局部为粉质粘土.场区普遍分布。厚度:3.5~8.60m,平层底埋深:10.50~17.00m,平均12.62m。第三原微分化花岗岩(F130al):褐红色,湿,中密-密实,局部为粉质粘土。场区普遍分布。厚度:11.5~21.60m,平均13.06m;层底埋深:10.50~17.00m,平均13.06m。微风化花岗岩强度(承载力≧fa=260)。
 
二、施工现场准备
(1)施工场地:树立文明施工,创良好企业形象,施工区域要安装防护围栏,施工机械、机具和材料要按规范安装和堆放,需占用道路或人行道的区域应设置明显的施工安全标识,引导车辆和行人合理分流,夜问要设立反光标识和警示灯,施工区域分为机械作业区和下管作业区。
(2)作业工作坑:根据施工工艺要求开挖入射作业坑及下管作业坑,同时做好作业坑的支护和降水工作。
(3)机械进场及安装:钻机、动力站和施工器具就位要充分利用现有场地空间,合理布局;安装钻机的地基必须坚实、平整,对松软地基必须进行加固后才能安装钻机,钻机安装在入射点处,调整钻机倾角为设计入射角后固定钻机;连接动力站,连接泵站。
(4)导航仪器标定:将探头装入导向钻探头盒中,将导向钻头放置在无其他信号干扰的场地内,打开导向仪,检查导航仪工作情况并进行标定。
 
三、施工步骤
1.导向孔施工
(1)施工准备:将导向钻头安装连接,检查探头发射的各个参数是否正常,探头电池容量是否足够。
(2)开孔:为保证入射角的准确和稳定,开孔时须保持连续钻进至少2.5米,同时宜采用低钻速、小泵量、慢进尺。
(3)造斜钻进:调整钻头工具面向角至需要角度,钻机顶进形成造斜段,导航仪跟踪监控钻头仰角的变化,根据不同的土层,顶进结合钻进,勿使仰角的变化超过钻杆的最小曲率半径。
(4)保直钻进:钻机匀速迥转钻进,给进速度尽量快,使导向孔直线段更平直。
2. 回拉扩孔
(1)孔经设计,根据敷设管道的直径和根数计算需要成孔的最小直径,成孔直经既不能过大,也不可过小,成孔直径过大,敷设管道周围土层坍塌易造成路面下陷,成孔直径过小,会使拉管阻力增大,引起脱管或管道变形。
(2) 分级扩孔;各级护礼分别为一级φ300mm、二级φ400mm、三级φ500mm,四级φ600mm.五级φ700mm、六级φ800mm、七级φ900mm、八级φ1000mm、9级φ1100mm、10级φ1200mm.根据设计的成孔直径,由小到大分级扩孔,直至扩到工艺要求的孔径。
(3) 回拉敷管;扩孔完毕,在出钻坑一端的钻杆上,再装扩孔器与管前端通过万象调节、特制拖头等连接牢固,启动钻机回拉钻杆进行拖管,将预理管线拖入孔内,完成铺管工作,拉管过程中的回拉力要克服管道与孔壁的摩擦力,成孔的质量与导向孔的曲线形状以及扩孔工艺有着密切关系,正常情况下敷设 PVC 或 PE管的回拉力不应超过 5KN,拉力过大会造成管材断裂或变形。
 
四、施工技术要点
1.钻机及配套设备就位
根据规范要求,并考虑最大限度降低施工风险,采用大吨位ZT-95/135钻机施工,分四次定向钻方式穿越回拖 (分别为MPP232X8+MPP170X2,MPP232X8+MPP170X2,MPP170X24,MPP170X24)。
2.泥浆系统
据设计文件的地质资料,穿越经过地层主要是粉砂层,穿越距离长,易缩径,造成钻杆被抱卡,使钻杆扭矩增大,推力或拉力增加,因此对泥浆的要求比较高,为克服这种不利因素,采取以下措施:
(一)聘请专家进行前期泥浆试验和泥浆方案的制定并进行现场指导。
(二)现场取土样水样,按照实验室确定好的泥浆配比修订配比数据,符合配比要求后用一级膨润土加上泥浆添加剂,配出具有高效护壁、润滑降扭等特性的泥浆,保障穿越成功率。
(三)为了确保泥浆的性能,使膨润土有足够的水化时间,增加泥浆储存罐至2个。 
(四)对施工用水源进行检验,使用符合泥浆配置要求的施工用水。
3.钻机试钻
开钻前做好钻机的安装和调试等一切准备工作,试钻1~2根钻杆后,确定系统运转正常,即可正常钻进。
4.钻导向孔
钻机进行导向孔穿越施工,采用美国DigiTrak Falcon导向仪精确控向。
5.预扩孔作业
如果发生扩孔不顺畅等,则需进行洗孔。实际扩孔尺寸根据现场情况进行调整。
根据地质情况及扩孔情况,合理确定扩孔尺寸和扩孔器水咀的数量和直径,保证泥浆的压力和流速,从而提高携带能力,减少岩屑床的生成。
6.管材粘接安装
(一)使用MPP管材须提前24小时将管材粘接好,以保证接头的抗拉强度。
(二)下管作业坑要根据不同材质的特点做成斜坡,防止下管角度过大折断管材。
(三)连接管材和钻杆的分动器安装之前要仔细检查,防止拉管过程中出现卡钻。

7.管线回拖
为保证回拖的顺利和防腐层不受破坏,采取以下措施:
措施一:管线回拖采用开挖发送沟发送,条件不允许的地方架设滚轮的方式进行。在管道入洞前设置猫背,保证管道顺畅入洞。
措施二:在回拖作业时,增加高润滑泥浆,使高润滑泥浆象薄膜一样附着于防腐层表面,减小回拖阻力,保护防腐层。
 
五、应急预案
1.钻导向孔应急预案
钻导向孔时,必须采取措施防止套管抱死。为防止套管抱死,提前制作好套洗套管的专用工具备用。
2.预扩孔应急预案
对于预扩孔阶段卡钻,采用套洗专用工具套洗解卡,并及时调整泥浆配方,以控制地层塌孔程度并携带出堆积钻屑。如果套洗仍无法解卡,可以采用辅助钻机拖拽解卡。
3.回拖应急预案
一旦卡钻,在4小时内可以实施反回拖解卡。由专业化抢险队实施反回拖预案。可采用滑轮组进行反回拖作业。
 
六、 结论
定向钻需要多岗位、多人员协调作业,施工过程中要避免停工。河流的定向钻穿越,地质条件复杂。因此,在进行施工时,首先要对地层条件有充分的认识,根据不同的地质特点,选取合适的钻机、钻进工艺、泥浆参数、施工方法等。在进行穿越施工时,要尽量避免对地层的多次扰动。在较小的范围内多次成孔,人为的造成地层的破碎将不利于穿越的成功。若一次穿越不成功,最好偏移一定的距离后再进行穿越。