“大沽河穿越”棘洪滩水库 向胶州调水二期工程穿越大沽河工程

1、工程简介

棘洪滩水库向胶州调水二期工程穿越大沽河工程，本工程是穿越与两岸配水管网连接管。本工程管道穿越长度1073m，大沽河宽度防洪堤之间为大沽河863米左右，新建穿越大沽河管线水平距离1073m，定向钻穿越段实际长度1073m，新建管道规格为L450(X65)D1020×20螺旋（直）缝埋弧焊钢管，设计压力1.0MPa。

大沽河管段起点为东侧防洪提东的农田，距防洪堤东侧大约160米，终点为大沽河西侧约90米,河道中间穿越***深点大约在-35米。

根据大沽河的实际水面深度和标高，拟定穿越大沽河入土角为9°00′，出土角为8.°30′。

业主方、建设方: 青岛自来水公司。

施工单位：江苏钻神建设工程有限公司

工程特点

定向钻穿越工段设计穿越地层主要是砂质岩土，穿越孔洞易缩孔、塌孔，扩孔及回拖施工风险大，尤其长距离施工容易导向抱钻，回扩卡钻，回拖抱管等。施工须短时间响应应急预案。

定向钻穿越工段穿越施工区域经济发达，管线预制场地多林地、沟渠等，征地协调难度较大，同时选取出入土点均距离防洪提较近，穿越深度无法避免泥浆跑冒，施工风险较大，又由于地下管线多，定向钻出土侧提前出土，得考虑***三根钻杆大角度顶出。

项目难点：本次定向钻穿越施工在中风化岩石层中穿过：中风化岩石坚硬，充填中粗砂，呈中密状态。该层夹有部分圆砾层含圆砾约占20%~30%，一般粒径5—20mm，***粒径200mm，圆形~亚圆形，坚硬，充填中粗砂，呈中密状态。该层全区均有揭露未穿透，***控制深度35.0米。穿越大沽河，大沽河深度4米，落差5米，河底深度5米，穿越深度34.5米。长距离施工穿越中风化层，岩硝不易携带，在粉质黏土与岩石层交接处容易造成台阶，且青岛胶州地区水质为咸水，施工效率低，施工成本高。

2、地理位置及交通

施工位置位于胶州市李哥庄镇姜新村，交通状况较好。

图1：胶州市李哥庄镇姜新村大沽河段鸟瞰图

3、施工设备：

水平定向钻机：徐工机械 XG4000-A型钻机

图2：徐工机械 XG4000-A型钻机

4、施工难点及解决措施

施工难点: 穿越大沽河钻机导向、扩孔、清孔、拉管技术难点探讨如下：

一、卡钻：卡钻是扩孔中常见技术的难点，遇到卡钻，分析判明原因后处理。

1、由于本次导向在中风化岩石层中，并夹有部分卵石层，所以导向马达不易控制，易跑偏，司钻手应该时刻控制，导向手要提前做备案。

2、大直径钻头扩孔，遇到硬卵石层，造成频繁卡钻，放慢扩孔速度，加大泥浆量，有时回拖一根钻杆，需要2小时。 

二、修孔：由于地层软硬不均，扩孔过程中，扩孔器在软地层下切量大，在硬地层下切量小，容易出现台阶，当孔径扩至600mm后，进行测孔作业，如果存在台阶孔的现象，采取修孔措施，保证回拖前孔的平滑。 

三、抱钻杆：施工过程中，如果出现不可预测的停工时间过长等情况，钻杆在洞内有可能被抱住。万一出现这种情况，采用钻杆套洗工艺来解决。

四、冒浆：采取起钻的方式，边起钻边小排量注浆，一方面保证孔壁的完好，另一方面通过起钻使孔壁更加通畅，保证孔内向外反浆良好，从而减小孔内的压力，达到防止冒浆的效果。

五、管道回拖：一切准备就绪后，开始正式回拖，回拖时应尽量减少管线在孔内完全静止的时间。

六、 在回拖过程中出现阻力大的时候，采取以下措施：

（1）采用推管机在回拖管洞口的30米处助力向前推，推力300t；

图3：钻通机械推管机 ZT5000型推管机（底座）

图4：钻通机械推管机 ZT5000型推管机（主机）

七、施工成本提高：由于盐碱水质的影响，在卵石层中经常卡钻、施工成本大幅增加：

1、配用抗盐碱澎润土；

2、使用钻机拉滑轮组进行拔钻杆；

3、增加施工设备及施工人员等相关辅助施工条件。

八、施工过程 ：

图5：导向施工中（使用美国雪威地磁导向仪）

图6：扩孔施工中1

图7：扩孔施工中                                                

图8：洗孔打捞施工中                                               

图九：二接一焊接中1

图10：焊接2

图11：拖管施工1

图12：拖管施工2

图13：回拖连接

5、技术保障

1、风险预防：无缝衔接工序,尽量缩短施工周期； 

2、导向难题: 穿越在中风化岩石层和卵石层，导向钻头不易受控制、容易发生卡钻。

3、八级扩孔：467mm、610mm、762mm、914mm、1050mm、1170mm、1300mm、1420m）8级扩孔； 

4、拉  管：使用（1250mm）桶式扩孔器回拖。 

6、施工过程

导向：历时20天，导向速度为1根/30-55min，泥浆排量为1250L/min，扭矩10-15Mpa，推 拉 力：3-5Mpa； 

扩孔： 467mm  3牙轮扩孔器，岩石层1根钻杆/20-80min，泥浆排量1000L/min，扭矩10-18Mpa，拉力5Mpa；历时8天； 

二级扩孔： 610mm  滚刀式扩孔器，岩石层1根钻杆/20-40min，泥浆排量1000L/min，扭矩10-18Mpa，拉力6Mpa；历时5天； 

三级扩孔： 764mm  滚刀式扩孔器，岩石层1根钻杆/25-40min，泥浆排量1200L/min，扭矩13-18Mpa,拉力6Mpa；历时6天； 

四级扩孔：914mm） 滚刀式扩孔器，岩石层1根钻杆/25-80min,泥浆排量1200LL/min,扭矩15-19Mpa,拉力6Mpa；历时8天； 

五级扩孔；1050mm牙轮式扩孔器，岩石层1根钻杆/25-90min,泥浆排量1200L/min,扭矩15-18Mpa,拉力6Mpa；历时9天

六级扩孔；1170mm牙轮式扩孔器，岩石层1根钻杆/25-80min,泥浆排量1500L/min,扭矩10-18Mpa,拉力6Mpa；历时14天；

七级扩孔；1300mm牙轮式扩孔器，岩石层1根钻杆/25-90min,泥浆排量1500L/min,扭矩15-18Mpa,拉力6Mpa；历时13天；

八级扩孔；1420mm牙轮式扩孔器，岩石层1根钻杆/25-90min,泥浆排量1500L/min,扭矩10-18Mpa,拉力6Mpa；历时8天；

其中1050mm  1170mm  1300mm 清孔各一次 1420mm打捞2次清孔3次

回拖采用1250 mm桶式扩孔器进行回拖，

启动回拖力20Mpa，扭矩12Mpa,回拖速度5m/min，泥浆排量1300L/Min，回拖过程中回拖力及扭矩分别保持在12-17Mpa和8-12Mpa之间 。2017年2月23日晚上7点-24日晚上6：58左右拉管成功，历时25多个小时（其中二接一停等8小时）。

图14：托管成功1

7、辅助泥浆

膨润土用量：800吨；

泥浆配比：4%普通膨润土、0.15%抗盐増粘剂、0.15%润滑剂；

泥浆参数：马氏漏斗粘度70S-100S，表观粘度26mpa.s,塑性粘度12mpa.s，动切力8pa。

8、工程总结

此次穿越成功，提醒我们在河流的砂类土、碎石类、淤泥层、岩石层等复杂地形施工过程中泥浆的使用很重要，这类复杂地层可增加扩孔次数，而且施工的连续性尤为重要；长距离工况钻孔轨迹与管道轴线存在夹角，并由于建筑工地内部不能挖发送沟停吊车故采用垫放滑轮，地型高程落差大全程发送沟挖不了，且为防止管道外防腐被划伤故租用10台85吨吊车，10台350大挖悬浮。此是有效解决入孔困难和减轻管体重量的有效方法。