黃勇

新疆煤制天然氣外輸管道有限責(zé)任公司湖廣分公司 湖南長(zhǎng)沙 410000

水平定向鉆穿越是一種地下非開(kāi)挖施工技術(shù)，與其他施工方法相比，具有施工簡(jiǎn)便、快速、精度高、對(duì)地表自然環(huán)境影響小、不影響地面交通、不阻斷河渠水流、不損壞江河堤壩及河床結(jié)構(gòu)等諸多優(yōu)點(diǎn)[1]。目前，在石油天然氣、自來(lái)水、電力電信部門，采用定向鉆技術(shù)穿越河流及堤壩施工越來(lái)越普遍。本工程實(shí)例為Φ508天然氣管道定向鉆穿越南水北調(diào)中線干渠，穿越位置南水北調(diào)干渠為半地上渠，干渠水面高出兩側(cè)堤壩外地面3-4米。為了確保南水北調(diào)干渠絕對(duì)安全，在定向鉆施工后必須采取措施避免渠底及堤壩地層產(chǎn)生破壞，保證渠底和堤壩的滲透穩(wěn)定性、堤坡抗滑穩(wěn)定性，確保堤頂不出現(xiàn)不均勻沉降。

1 定向鉆環(huán)空部注漿的意義

（1）采用水平定向鉆穿越施工的管道，因定向鉆擴(kuò)孔孔徑比管材外徑大，在管道回拖完成后形成的最終孔徑一般是管道外徑的1.2-1.5倍，如果不在擴(kuò)孔孔徑與回拖后管道之間環(huán)空部進(jìn)行注漿，管道在后續(xù)的清管試壓、輸氣運(yùn)行過(guò)程中將產(chǎn)生移位或波動(dòng)，注漿可以更好的穩(wěn)固穿越段管道，保障管道運(yùn)行安全。

（2）定向鉆施工過(guò)程中由于回?cái)U(kuò)頭的自重，加上不良土質(zhì)影響，經(jīng)過(guò)幾次擴(kuò)孔后定向鉆孔洞一般會(huì)形成“0”形，管道回拖后一般置于“0”形下部，管道上部留有的空隙會(huì)較大。較大的空隙容易引起地面沉降塌陷，對(duì)地面交通、河渠運(yùn)行及當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活帶來(lái)一定的安全隱患，采取對(duì)定向鉆環(huán)空部注漿后，可以防止地面沉降塌陷產(chǎn)生。另外，對(duì)環(huán)空部注漿可以防止河渠水在較高水位時(shí)通過(guò)環(huán)空部形成管涌。

2 注漿施工方法

（1）注漿料配比：根據(jù)定向鉆地勘資料，穿越地層情況，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿粉進(jìn)行二次配比，控制好漿粉的密度、凝結(jié)時(shí)間和濾失量。特殊情況需根據(jù)地層的變化配比低密度漿體、速凝、早強(qiáng)、減水、降失水、膨脹、堵漏等諸多種化工材料。

（2）施工工藝流程：注漿管道（2根75mmPE管）準(zhǔn)備→注漿管線熔接→預(yù)制注漿孔→注漿管清洗測(cè)試→注漿管與穿越主管綁扎后回拖→注漿設(shè)備運(yùn)行→配比注漿漿體→漿體注入→置換泥漿清理倒運(yùn)→注漿合格。

3 施工技術(shù)措施

（1）準(zhǔn)備工作：注漿用料采用高強(qiáng)度無(wú)收縮灌漿料配比，水灰比1∶1。施工過(guò)程中結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況添加適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?，用量控制在高?qiáng)無(wú)收縮灌漿粉用量的0.3-0.5%。為保證孔內(nèi)間隙充盈，采用兩根注漿管同時(shí)注漿，本定向鉆管道直徑為508mm，捆綁兩根注漿PE管，按擴(kuò)孔孔徑計(jì)算好灌漿料用量。

（2）注漿管道的熔接與擺放：穿越主管道焊接、檢測(cè)、防腐補(bǔ)口施工完成后，熔接注漿管，根據(jù)主穿越管道的焊接長(zhǎng)度預(yù)留出4-6m注漿管道（方便注漿設(shè)備連接）。根據(jù)定向鉆長(zhǎng)度，為保證注漿質(zhì)量，PE管在合適位置加入封頭，以便漿液可以更大壓力的注入關(guān)鍵位置，確保注漿置換效果和漿液密實(shí)度。關(guān)鍵點(diǎn)較多時(shí)，可以增加注漿管的數(shù)量。注漿管熔接完成后，將注漿管道沿穿越主管道平行擺放，再在需要開(kāi)孔段進(jìn)行注漿孔預(yù)制。

（3）注漿孔的預(yù)制：根據(jù)關(guān)鍵位置預(yù)制注漿孔，每隔1m開(kāi)一注漿孔，注漿孔徑為10mm，開(kāi)孔選用不同的打孔方式（直鉆、前斜、后斜等），助于孔洞漿液可以更好的適應(yīng)地層變化，密實(shí)關(guān)鍵部位的效果更好。

（4）注漿拉頭的預(yù)制：注漿孔預(yù)制完成后，在管道前段制作拖拉頭，拖拉頭采用與主穿越回拖頭相同材質(zhì)的材料焊接在主管道的兩側(cè)，PE管使用管頭鉆眼螺絲與拖拉頭連接。拖拉頭固定在主穿越管道上后，使用銅芯線對(duì)注漿管進(jìn)行密集綁扎固定，綁扎可以采用半螺旋式進(jìn)行。綁扎控制距離為10m一道，綁扎完成后，對(duì)綁扎的牢靠程度進(jìn)行復(fù)查，對(duì)不合格的部分及時(shí)進(jìn)行返工。

（5）注漿設(shè)備調(diào)試、高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿粉配比：定向鉆穿越回拖完成后，根據(jù)拖管長(zhǎng)度核對(duì)關(guān)鍵部位距離，距離確認(rèn)完成后，將主穿越管道的拉頭割除，調(diào)試注漿泵，先實(shí)驗(yàn)注入清水2-3m3，觀察管內(nèi)壓力及返漿情況。初次注水壓力應(yīng)為0.2MPa至0.4MPa之間，控制流量速度[2]。壓注漿是處理環(huán)空部的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，按高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿粉的工藝要求及定向鉆地層地質(zhì)情況擬定配制表，確定正確的混合次序，加入化學(xué)添加劑調(diào)試，配制出符合要求的高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿粉。注漿對(duì)高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿粉的配備要求很高，調(diào)配完成后要求滿足以下幾點(diǎn)：①流動(dòng)性適當(dāng)，可泵性好，且是可調(diào)的；②凝結(jié)時(shí)間適當(dāng)，且亦是可調(diào)的；③早期強(qiáng)度較高；④要有適當(dāng)?shù)募?xì)度。主要要求可以歸結(jié)為：初期流動(dòng)性好，能夠快凝早強(qiáng)，后期強(qiáng)度要求不高。

（6）壓漿注入：將發(fā)電機(jī)組、注漿泵及連接設(shè)備調(diào)試好后，轉(zhuǎn)低速注入壓漿液，觀察注漿泵儀表的壓力顯示，先穩(wěn)定值至0.4MPa左右，然后加大注漿泵轉(zhuǎn)數(shù)至中速，觀察注漿泵儀表，如儀表壓力猛然上升，關(guān)閉漿泵，重新以低壓進(jìn)行注漿，如儀表壓力穩(wěn)定值在0.6MPa左右，可再次加大注漿泵轉(zhuǎn)數(shù)至高速，正常注漿。注漿時(shí)，觀察回?cái)U(kuò)孔洞，根據(jù)返漿情況確認(rèn)注漿完成度。

（7）置換的泥漿清理：注入高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿粉后，因高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿液的壓力值較大，會(huì)將孔洞擴(kuò)孔使用的膨潤(rùn)土頂出至定向鉆出入土點(diǎn)，應(yīng)采用吸污車進(jìn)行循環(huán)抽排倒運(yùn)至環(huán)保部門指定地點(diǎn)。

4 注漿注意事項(xiàng)

（1）注漿管道在開(kāi)注漿孔前需進(jìn)行可靠性檢查或者壓力試驗(yàn)。

（2）在注漿料配置中，為了確保漿液的性能，使高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿粉有足夠的水化時(shí)間，在用量不改變的情況下，需增加儲(chǔ)存罐的數(shù)量[3]。

（3）配漿使用的化學(xué)添加劑控制的關(guān)鍵點(diǎn)：密度、需水量、粘度、凝結(jié)時(shí)間、稠化時(shí)間、早期強(qiáng)度、長(zhǎng)期強(qiáng)度、耐久性及失水率等，應(yīng)采用環(huán)保型添加劑。

（4）注漿置換完成后應(yīng)在定向鉆兩側(cè)設(shè)置封堵段，可開(kāi)挖一定深度后采用粘土或水泥石灰土對(duì)管道周圍土方進(jìn)行置換并壓實(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程注漿施工完成后，較淺部位經(jīng)開(kāi)挖驗(yàn)證檢查，定向鉆擴(kuò)孔孔徑與回拖管道之間砂漿填充較密實(shí)，注漿效果較好。