探討某工程定向鉆穿越河流施工事故及處理

何 丹

(陜西化建工程有限責(zé)任公司，陜西 楊凌 712100)

水平定向鉆穿越技術(shù)在我國除了非開挖管線領(lǐng)域，在石油、地礦等方面也都有一定的應(yīng)用，在穿越湖泊河流、鐵路公路等過程中發(fā)揮著重要影響。目前，此技術(shù)在我國也有了一定的發(fā)展，已經(jīng)能夠制造出小型鉆機(jī)，且正朝著復(fù)雜化的方向發(fā)展，本文主要對其在穿越河流方面做了分析。

一 水平定向鉆穿越技術(shù)

水平定向鉆穿越技術(shù)能帶來高效益，但同時(shí)又具有高風(fēng)險(xiǎn)，其優(yōu)點(diǎn)在于:

(1)有較強(qiáng)的適應(yīng)性。在穿越河流時(shí)，此技術(shù)能夠適應(yīng)于各個(gè)地區(qū)的不同水域，對水文地質(zhì)的要求較低，不受汛期影響，也不必對水速或水深等因素做考慮。

(2)精度高。在鋪設(shè)管道時(shí)，能將偏差減到最低，保證極高的準(zhǔn)確度。一般而言，在穿越過程中，入土點(diǎn)的誤差幾乎為零，出土點(diǎn)的誤差不好把握，縱向可控制在1%之內(nèi)，橫向可控制在5‰以內(nèi)。

(3)在實(shí)際過程中，會(huì)出現(xiàn)各種狀況，比如河床遭到嚴(yán)重的沖刷，呈現(xiàn)下切的趨勢;或者因?yàn)樗魉俣冗^快，加大了節(jié)流難度，在此狀況下采用水平定向鉆穿越技術(shù)，能夠保證管道被深埋在穩(wěn)定層以下。

(4)另外，因?yàn)榇思夹g(shù)作用的工作多在地面以下進(jìn)行，對地表的周圍環(huán)境影響很小。

除上述優(yōu)點(diǎn)外，水平定向鉆穿越技術(shù)也存在很多不足之處，如具有高風(fēng)險(xiǎn)，所需的相關(guān)設(shè)備價(jià)格過高;不同的地質(zhì)條件會(huì)給其造成不同程度的困難，如在硬巖地層，或者碎石土類地層中，施工難度相當(dāng)大;再有就是工作結(jié)束后如何對泥漿進(jìn)行處理。

傳統(tǒng)的開挖技術(shù)固然難以滿足當(dāng)今的高技術(shù)高精度的需求，但由于水平定向鉆穿越技術(shù)比較復(fù)雜，在施工過程中也存在著一系列難題，首先是工作量大，工程項(xiàng)目不同，所處的地區(qū)、面臨的條件也各異，及時(shí)是同一個(gè)工程，也要穿越多個(gè)地質(zhì)層面。必須提前做好調(diào)查，對其做好充足的了解，以提高其一次鉆越成功的幾率;就目前狀況而言，至少還沒有一種比較完善的施工方案，能滿足多個(gè)鉆越工程的要求，而且該技術(shù)雖有了很大發(fā)展，但在整個(gè)行業(yè)內(nèi)還沒有一個(gè)較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn);對于較復(fù)雜或者不均勻的地層，在施工中困難很大，而在一些碎石類、流沙類或硬巖類的地層中也存在著較高風(fēng)險(xiǎn)。

二 常見事故及其處理

假設(shè)有一項(xiàng)石油管道工程，總廠150km，設(shè)計(jì)的壓力為高壓管，直縫埋弧鋼管，管徑大約Φ500m ～Φ1000mm。工程現(xiàn)場在一郊區(qū)，自施工壓來以來，一切都表較好。

1.鉆具斷裂的事故

(1)現(xiàn)場描述。由于受到現(xiàn)場的各種因素的影響，或因?yàn)榈刭|(zhì)地層條件過于復(fù)雜，對機(jī)械設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)有所忽視，泥漿使用的不夠完善，工作人員的技術(shù)不夠?qū)I(yè)或因設(shè)計(jì)缺乏精確度而致使出現(xiàn)誤差，這些原因都有可能引發(fā)事故。而在實(shí)際施工中，由于要考慮多方面的原因，所以很難簡單地確定為某一個(gè)原因。以京淮運(yùn)河為例。在對其穿越的工程中，施工長度為1.3km，途中要經(jīng)過三條道路，一條河流。

(2)地層勘測。經(jīng)仔細(xì)勘測，得出報(bào)告結(jié)果:有上下兩層，上層黏土6m，雜填土1.5m。下層是粉砂、粉質(zhì)粘土以及流質(zhì)砂層。穿越的大部分面積都在流質(zhì)砂層，該地層標(biāo)高20m，承受力140KN，含水量較多，給成孔工作帶來了一定的難度。

(3)故障發(fā)生。在此工程開始施工后不久，正在鉆鉆桿時(shí)，機(jī)具出現(xiàn)故障，還伴隨著一聲巨響。與此同時(shí)，儀表顯示的數(shù)據(jù)也發(fā)生了變化，扭矩突然降到了2000kn 以下，頂力則急劇上升，高達(dá)5000KN。經(jīng)現(xiàn)場仔細(xì)檢查，最終確定為鉆桿斷裂。

(4)事故地點(diǎn)調(diào)查。在施工之前，已對每一個(gè)鉆具都進(jìn)行認(rèn)真的檢查，所以導(dǎo)致鉆桿破裂的原因很有可能就是導(dǎo)向鉆頭在復(fù)雜的地層中受力不均。經(jīng)過仔細(xì)計(jì)算，最終確定故障出現(xiàn)在離入土點(diǎn)200m 的地方，深度約為10m。

(5)處理措施。結(jié)合現(xiàn)場具體的情況和故障的危害程度，配以成本預(yù)算綜合考慮，采取科學(xué)有效的方法。可通過對上部進(jìn)行開挖，下部倒掛井施工的途徑確定斷點(diǎn)具體所在位置，使用焊接方法，將斷裂的鉆桿重新連接，抽出斷裂的鉆具，進(jìn)行更換，一切完好后，工作依舊。

2.定向鉆穿越

(1)現(xiàn)場概況。在該技術(shù)施工過程中，導(dǎo)航施工是一個(gè)相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)，在實(shí)際中也最容易出現(xiàn)各種問題。在穿越通揚(yáng)河段時(shí)，途徑兩條道路，一條河流。管線入土的地方高20m，路寬17m;出土點(diǎn)路高22m，路寬18m。河床最低點(diǎn)為大約7m，河面寬500m;

(2)事故發(fā)生。當(dāng)導(dǎo)航鉆進(jìn)到130m 時(shí)遇到阻力，不能繼續(xù)做鉆探工作，此處標(biāo)高為10m。對鉆進(jìn)的角度進(jìn)行調(diào)整，不論是抬高3m 還是低于3m，都會(huì)出現(xiàn)類似的情況。對入土點(diǎn)的軸線位置進(jìn)行一定的調(diào)整，將其平移2m，在鉆進(jìn)到150m 處再次遇阻。最后經(jīng)過一系列協(xié)商，重選鉆孔的位置，將軸線平移了40m，再次鉆進(jìn)，出現(xiàn)同類狀況。

(3)事故處理。要想繼續(xù)完成定向鉆穿越工作，必須引進(jìn)巖石鉆機(jī)，但其速度慢，很有可能拖延周期，使工程不能按時(shí)完成，而且需要大量的成本，相關(guān)的施工風(fēng)險(xiǎn)也較高。經(jīng)專家仔細(xì)商榷，最終決定采用大開挖穿越方法，很快就得以實(shí)現(xiàn)。

3.管道安裝

(1)工程概況。在鉆越河流施工中，管道的安裝工作尤為關(guān)鍵，直接決定著施工質(zhì)量的好壞。該段地質(zhì)節(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)，有大量的素填土、粉質(zhì)粘土、粉砂、粘土混礫砂等。含水量大，常出現(xiàn)敢用現(xiàn)象

(2)故障發(fā)生。因?yàn)楣懿牧陷^長，而現(xiàn)場條件具有很大的限制，難以完成一次性焊接。且管材料和安裝軸不在一條直線，出土點(diǎn)的實(shí)際距離與設(shè)計(jì)不符，出土的角度偏大。

(3)原因分析。穿越的距離較長，所以要經(jīng)過好幾次焊接才能完成，而流砂層的水多，將泥漿稀釋以后，就形不成孔頂?shù)幕《攘?。以致于回拖中所受的阻力越來越大，極有可能是塌孔或清理不凈引起的。

(4)故障處理。經(jīng)計(jì)算，遇阻的位置就是穿越抬頭段點(diǎn)，此處為60 ×200m 的池塘，深約5m，管道在此深25m，根據(jù)討論得出的結(jié)果使用先開挖15m 后下10m 的沉井方法，通過設(shè)備探測管道回拖端部，將遇阻管道取出，并清空剩余管道，再進(jìn)行焊接工作，整個(gè)鉆穿越工程結(jié)束。

三 結(jié)束語

定向鉆穿越技術(shù)憑借其高精度、強(qiáng)適應(yīng)性等多種特點(diǎn)帶來的效益很高，同時(shí)風(fēng)險(xiǎn)也很大，在施工過程中，受地質(zhì)等各種因素影響，往往會(huì)出現(xiàn)故障，工作人員必須準(zhǔn)確找出原因，通過科學(xué)合理有效的途徑及時(shí)解決問題，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以保證工程安全高效地進(jìn)行。