廣州化學泥漿-淺析定向鉆施工中的泥漿控制
發布:時間:2020-11-30返回列表
廣州化學泥漿-淺析定向鉆施工中的泥漿控制
水平定向鉆穿越是管道建設當中非開挖穿越一種施工方法,在城鎮、野外的特殊地域經常使用,定向鉆穿越施工中泥漿是必然產物,廢棄泥漿有著控制困難、泄露的隨機性、污染水源、占地時間長等特點,對環境造成不利影響。隨著社會不斷進步,越來越多的人們將對泥漿來源逐漸認知和熟悉,為此控制減少泥漿使用量、排放量,采取科學的泥漿回收處里措施將成為定向鉆施工中環境保護工作重點。
【關鍵詞】定向鉆;化學泥漿 聚合物泥漿;鐵漿軍化學泥漿;泥漿粉
一、泥漿來源及特性
1、水平定向鉆中的泥漿使用情況。在穿越過程中,選擇最優的泥漿壓力是工程順利施工的保證。穿越過程需要經歷打導向孔(鉆孔)—擴孔—清孔—回拖等施工工藝過程,為避免卡鉆、導向失控等問題,對泥漿成分的配比和使用量也會不斷的增加和改進。預計每穿越1km管線需要泥漿量800立方米。
2、廢棄泥漿特點。穿越地層地質不同,有砂土、黏土、巖層、污泥、卵石等,通過鉆頭的不斷切削,鉆屑內會含有少量的金屬礦物質等復合物粉碎體,使用過的泥漿是一種低密度聚合物,有保水效果等特點。
因廢棄泥漿保水效果好,所以廢棄泥漿自身水粉分離較差,不容易沉淀,拉運起來十分困難。 廣州化學泥漿-淺析定向鉆施工中的泥漿控制

二、水平定向鉆泥漿泄露原因及環保措施
(一)冒漿。當定向鉆穿越的河床底部土壤屬于松散的砂土、粉土和軟土時,設計穿越曲線中河床部位與穿越深度選擇不合適,穿越過程中泥漿壓力大于上方土壤和水的浮重,穿越部位土層開裂產生泥漿溢出現象。溢出泥漿量的多少與穿越孔徑、壓力成正比,與河床底部穿越深度成反比。冒漿的原因有很多,中國地質大學研究生劉杰認為冒漿的主要原因是由于地層存在天然的缺陷—空隙和裂縫等。
1、冒漿現象對周圍環境造成的影響。冒漿現象一旦發生,大量的泥漿會給水源和土壤造成污染;因泥漿保水性能好若在農田區會造成土地無法耕種;如穿越部位在城市鄉村等居民住宅區,會出現房內地面隆起、開裂,引起群眾的不滿等。
2、環境保護措施
2.1穿越路徑和設計參數
?。?)設計人員應根據不同的地質情況,正確選擇合適的穿越位置,只有選擇合適的穿越位置和穿越地層,才能確保穿越的成功。定向鉆穿越應盡量避開不良的地質場地,如:松散的砂土、粉土和軟土等對定向鉆不利的場地。
?。?)選擇合適的設計參數,確定適宜的人出土角、曲率半徑和埋深。設計人員應當根據地質情況和鉆機設備的能力以及場地要求,選擇盡量大的入出土角和曲率半徑,使穿越曲線盡快地到達穩定地層。
因為冒漿是泥漿的壓力大于其上的水的自重和土壤的自重(地下水位以下的土應取浮重度)之和,而水的自重和土壤的自重與深度成正比,所以定向鉆曲線布置的深度必須滿足水的自重和土壤的自重之和大于泥漿壓力的要求,使上覆地層具備足夠的壓力。
為了防止穿越堤壩時冒漿,在場地允許的條件下,設計人員應該將穿越曲線的水平段適當延長,將曲線的變坡點設計到大堤以外,保證大堤下管道的埋深,同時也增加了土地對泥漿的自重壓力。當然,這樣會造成穿越段的增長,整個工程費用增加。廣州化學泥漿-淺析定向鉆施工中的泥漿控制
2.2擴孔器和鉆進速度
某河流地質情況為黏土,鉆進導向孔、擴孔、回拖時的泥漿壓力基本相同,均在0.8~1.0MPa。鉆進導向孔和回拖時沒有冒漿,但在擴孔時發生冒漿問題,經分析認為擴孔時的泥漿壓力可能不止1.0MPa,造成冒漿的原因是孔洞中出現憋壓和人為增壓所致。
?。?)孔洞中出現憋壓的原因是擴孔器選擇不當。常見的擴孔器和適用條件如下:
刀式擴孔器,適用于黏土、粉質黏土和一些塑性較好的土層。
桶式擴孔器,適用于淤泥質黏土和塑性差的土層。
憋壓情況的出現是因為在粉質黏土層中使用了桶式擴孔器擴孔。桶式擴孔器為圓筒錐狀,擴孔時與孔壁完全接觸,且自身又是完全封閉的桶狀,沒有泥漿循環的通道,所以如果孔壁周圍的土質是塑性較好且密實的黏土,會造成泥漿循環不暢通,局部升壓,在一些土體不密實的地方就會形成冒漿。
?。?)人為增壓。泥漿壓力與鉆具的扭矩成反比,與鉆進速度成正比,泥漿壓力愈大,鉆具的扭矩越小,相應的鉆進速度越快。如果為了加快進度而在擴孔不斷增大泥漿的壓力,就會造成冒漿。所以不能盲目地為了施工進度而忽視了冒漿帶來的經損失和環境破壞,要將泥漿壓力、鉆具扭矩、速度調整到一個最佳狀態。廣州化學泥漿-淺析定向鉆施工中的泥漿控制
2.3泥漿配比
泥漿是定向鉆穿越必備的潤滑劑,合理選擇泥漿配經,可以保證孔壁不塌方,保持泥漿的飽和度、減小摩擦。在滿足定向鉆施工要求的前提下,泥漿越稠,泥漿顆粒與顆粒之間就不會有足夠多的自由水,此時的泥漿實際上是一種可塑和流動狀態的混合體,冒漿時,該混合體從定向鉆孔上面的土體的顆粒間隙中通過,如果泥漿比較稠,它通過上面土體的顆粒間隙時就會受到阻礙和約束,從而可以起到阻止冒漿的作用。
通常根據地質情況,考慮護壁要求,確定泥漿中膨潤土和各種添加劑的用量,但同時還應根據不同地質條件與孔中操作壓力,綜合確定泥漿配比成分,避免施工過程中的冒漿。一般應做到保證足夠的泥漿排量,使泥漿返回通道暢通,但也不能盲目提高壓力,以免增加冒漿的危險性;同時提高泥漿黏度,保證足夠的支撐力,避免造成塌孔。
2.4薄弱部位的穿越
冒漿現象基本上都是發生在出入土端管道埋深較淺和一些地質局部軟弱的位置。如果把比較薄弱的部位通過地基處理的方式進行加強,冒漿現象也能得到有效控制。
對于易造成冒漿或有潛在冒漿危險的地質,可以采用在入出土下方套管的方式,解決兩邊入出土段冒漿問題廣州化學泥漿-淺析定向鉆施工中的泥漿控制。
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