潦河1219mm燃气管道岩石穿越工程
图-1工程概况
图-2 工程地质条件
1.工程概况
1.1工程介绍
本次穿越工程位于江西省南昌市安义县东阳镇与万埠镇交界部位穿越潦河，穿越北岸为安义县东阳镇顶家村属地，南岸为安义县万埠镇石窝雷家村属地，河流两岸地势较平坦，交通便利。穿越处地区等级为二级，穿越处设计压力为10mpa，管径为Φ1219，采用定向钻方式穿越，穿越工程等级为大型。
此标段定向钻穿越包含2条管道，分别为输气管道Φ1219（壁厚22mm），硅管套管Φ114（壁厚6.4mm），硅管套管在输气管道的上游10m。
此次穿越主要在强风化花岗长岩中通过，局部有约120m的中风化花岗闪长岩穿越。河床下管顶最小覆土厚度为13.64m，此处管底标高为3.34m。入土点选择在北岸，入土角为7o；出土点选择在南岸，出土角为6 o；穿越曲线段曲率半径为1828.5m（1500D）。穿越南北岸均有大堤，入土点距北岸大堤堤脚117m，出土点距南岸大堤堤脚195m。穿越水平长度923.69m，穿越实长925.3m。
1.2地形地貌
场地地貌属侵蚀堆积河谷平原I级阶地与河漫滩。场地河流两侧均修筑有防洪堤，北岸河堤顶面高程约31.2m，南岸河堤顶面高程约29.8m。场地北岸内侧为棉花地，地面高程为25.0-26.6m左右，外侧地面高程为22.8-23.7m，地势均较平缓；南岸内侧为稻田，地面高程为23.2-24.9m左右，外侧地面高程为23.7-24.3m左右，地势均较平缓。河中漫滩地面高程为21.1-22.0m，地势平坦，局部因采砂高低不平，高差约1-2m。
管线穿越潦河河段位于潦河河中游，现有河床平直宽阔，水流速度较缓，冲刷作用一般河床较为稳定。穿越河段两岸为耕地、农田，河岸（河堤）顶部高出漫滩部位6-7m左右，经现场踏勘，未发现有河岸坍塌现象，穿越段河流岸坡的稳定性较好。
场地地层由：杂填土、粉质粘土、细砂、砾砂、卵石及雪峰晚期第二段花岗闪长岩组成等组成。
图3.地形地貌
图4.入土点详情
图5.出土点
2.设备及仪器配置
根据穿越段穿越长度及管材，采用国产400吨水平定向钻机施工，该型号钻机质量可靠，自动化程度高，操作方便，最大回拖力可达400T。控向系统采用Sharewell地磁导向系统，其核心是有线随钻测斜仪，该系统具有人工磁场的专利，能够实现在地磁场受外界干扰的情况下，对有线随钻测斜仪的准确追踪，该控向系统具有使用方便，控向准确的特点。工程同时还配备了泥浆泵和泥浆搅拌系统以及除砂器振动筛等泥浆净化回收系统，可以为大管道穿越施工提供保质保量的泥浆，确保施工顺利进行。泥浆净化装置采用振动筛－除砂除泥一体机－高速离心机三级处理，分离固相最小粒径7微米，最大泥浆净化速度：200 m3/小时。
图6.施工进行中
图7.管道配重
图8.拉管准备
图9.拉管入洞
图10.拉管完成
3.施工过程
工程于2010年2月18日开工，2010年8月13日完成，历时6个月顺利完成。
施工过程
1.卵石层套管处理
此次工程穿越入土端卵石层厚约4.4米，管道穿越入土端卵石层采用夯套管隔离处理。预埋Φ2000 ×32mm L415MB螺旋缝埋弧焊钢管，长度为43米。套管直径过大，需在套管中安装定位套管，定位套管采用Φ325×14mm无缝钢管。
图1.双套管制作
2.导向
设计穿越的最小的曲率半径，R=1500Dn则穿越曲线段曲率半径为1828.5m。角度变化率为：0.03 o /m,入土点选择在北岸，入土角为7o；出土点选择在南岸，出土角为6 o。穿越水平长度923.69m，穿越实长925.3m。
在控向钻进时采用地磁导向系统与人工磁场相结合方式，保证在导向孔钻进过程中，完全达到设计曲线各项参数要求。
3.扩孔
此次扩孔分九级扩孔，最小一级为18″，级配为6″，终孔直径为66″。其中18″ 为普通三牙轮扩孔器，24″为全断面三牙轮扩孔器，30″-66″为铣齿滚刀岩石扩孔器。
图2.普通牙轮扩孔器
图3.全断面牙轮扩孔器
图4.铣齿滚刀扩孔器
图5.铣齿滚刀扩孔器
4. 清孔及泥浆
清孔时使用Φ1200mm桶式清孔器。清孔时泥浆护壁及悬浮携带钻渣是泥浆设计时主要考虑目标。扩孔及清孔时主要泥浆配方和泥浆参数如下：
泥浆配方：5%膨润土+0.3%纯碱+0.2%CMC+0.3%MMH+0.2%护壁剂
泥浆性能参数：密度1.05-1.08g/cm3；失水量10-15ml；马氏漏斗粘度60-65 S；初切3-8Pa；终切5-10Pa。
5. 管线回拖
洗孔后经观察达到回拖要求条件，采用Φ1200mm扩孔头+300T分动器+100TU型扣+拉管头+管线的链接方式，历时18小时完成管线回拖。
6.扩孔器使用统计
此工程岩石段为强风化至中风化泥岩和砂岩，岩石硬度10Mpa-30Mpa,使用了三种扩孔器,使用情况如下：
7.回拖力及浮力配重计算
大直径管道非开挖施工回拖过程中，因浮力所产生的摩擦阻力非常大，此工程为减少此部分阻力，在回拖过程中做了配重处理，最终选用直径630mm的PE管注满水做为配重，计算结果如下：
(1) 自重
(2) 浮力
(3) 净浮力
(4) 配重
(5) 配重结果：如孔内摩擦系数为0.5，则最终回拖拉力为：
图6.配重PE管制作
图7.配重PE管完成
8.回拖阻力
(1) 启动拉力：121吨；
(2) 入洞200米拉力：52.5吨；
(3) 最终拉力：137吨。
图8.回拖开始
图9.回拖完成
来源：锐林非开挖
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