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定向鉆冒漿原因分析預(yù)防措施
在管道設(shè)計(jì)和施工中，雖然定向鉆穿越技術(shù)得到成熟應(yīng)用，但在施工中也遇到了一些問題，如斷鉆桿、冒漿、卡鉆、地表塌陷等，這些問題困擾著定向鉆穿越技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，特別是冒漿問題，不僅給工程帶來影響和經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)造成一定程度的影響，為此，對定向鉆穿越過程中的冒漿問題進(jìn)行分析，并提出防范建議。
1、穿越路徑和設(shè)計(jì)參數(shù)
（1）設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)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(yīng)盡量避開不良的地質(zhì)場地，如：松散的砂土、粉土和軟土等對定向鉆不利的場地。
（2）選擇合適的設(shè)計(jì)參數(shù)，確定適宜的人出土角、曲率半徑和埋深。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)地質(zhì)情況和鉆機(jī)設(shè)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(dá)穩(wěn)定地層。
因?yàn)槊皾{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(yīng)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(shí)冒漿，在場地允許的條件下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該將穿越曲線的水平段適當(dāng)延長，將曲線的變坡點(diǎn)設(shè)計(jì)到大堤以外，保證大堤下管道的埋深，同時(shí)也增加了土地對泥漿的自重壓力。當(dāng)然，這樣會造成穿越段的增長，整個(gè)工程費(fèi)用增加。
2、擴(kuò)孔器和鉆進(jìn)速度
某河流地質(zhì)情況為黏土，鉆進(jìn)導(dǎo)向孔、擴(kuò)孔、回拖時(shí)的泥漿壓力基本相同，均在0.8~1.0MPa。鉆進(jìn)導(dǎo)向孔和回拖時(shí)沒有冒漿，但在擴(kuò)孔時(shí)發(fā)生冒漿問題，經(jīng)分析認(rèn)為擴(kuò)孔時(shí)的泥漿壓力可能不止1.0MPa,造成冒漿的原因是孔洞中出現(xiàn)憋壓和人為增壓所致。
（1）孔洞中出現(xiàn)憋壓的原因是擴(kuò)孔器選擇不當(dāng)。常見的擴(kuò)孔器和適用條件如下：
刀式擴(kuò)孔器，適用于黏土、粉質(zhì)黏土和一些塑性較好的土層。 桶式擴(kuò)孔器，適用于淤泥質(zhì)黏土和塑性差的土層。
憋壓情況的出現(xiàn)是因?yàn)樵诜圪|(zhì)黏土層中使用了桶式擴(kuò)孔器擴(kuò)孔。桶式擴(kuò)孔器為圓筒錐狀，擴(kuò)孔時(shí)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(huán)的通道，所以如果孔壁周圍的土質(zhì)是塑性較好且密實(shí)的黏土，會造成泥漿循環(huán)不暢通，局部升壓，在一些土體不密實(shí)的地方就會形成冒漿。
（2）人為增壓。泥漿壓力與鉆具的扭矩成反比，與鉆進(jìn)速度成正比，泥漿壓力愈大，鉆具的扭矩越小，相應(yīng)的鉆進(jìn)速度越快。如果為了加快進(jìn)度而在擴(kuò)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(jìn)度而忽視了冒漿帶來的經(jīng)損失和環(huán)境破壞，要將泥漿壓力、鉆具扭矩、速度調(diào)整到一個(gè)最佳狀態(tài)。
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(jīng)，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(shí)的泥漿實(shí)際上是一種可塑和流動狀態(tài)的混合體，冒漿時(shí)，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(shí)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(jù)地質(zhì)情況，考慮護(hù)壁要求，確定泥漿中膨潤土和各種添加劑的用量，但同時(shí)還應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)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(yīng)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(xiǎn)性；同時(shí)提高泥漿黏度，保證足夠的支撐力，避免造成塌孔。
4、薄弱部位的穿越
冒漿現(xiàn)象基本上都是發(fā)生在出入土端管道埋深較淺和一些地質(zhì)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(jìn)行加強(qiáng)，冒漿現(xiàn)象也能得到有效控制。
對于易造成冒漿或有潛在冒漿危險(xiǎn)的地質(zhì)，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。
薄弱部位加強(qiáng)的方式還有許多，例如：注漿、換填、預(yù)壓、強(qiáng)夯、強(qiáng)夯置換，這些都是整體加固的辦法，另外也可以采取局部加強(qiáng)的辦法，如：采用一些擠密村擠密地基土，減小土壤的孔隙比，提高土壤的密實(shí)度。也可以想辦法降低地下水位，減少水浮力，提高定向鉆穿越管位處土壤的自重等。
地面上的主要措施是在薄弱部位堆載，可以堆土或者混凝土塊等重物，但是堆載必須均勻，覆蓋所有薄弱部位和冒漿面。其目的是增加土壤的附加應(yīng)力，提高其抗冒漿能力。
5、結(jié)束語
定向鉆穿越技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，因此，制定定向鉆穿越設(shè)計(jì)規(guī)范勢在必行，可以用規(guī)范的形式界定勘察的深度、范圍和設(shè)計(jì)要考慮的因素、參數(shù)計(jì)算、設(shè)計(jì)深度等，并提出相關(guān)的工程技術(shù)措施，以保證工程順利實(shí)施。
然而規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)只是保證工程安全、合理的最低技術(shù)要求，并不能完全解決實(shí)際工程中的特殊問題。要保證定向鉆穿越不發(fā)生冒漿現(xiàn)象，還需要設(shè)計(jì)、施工等有關(guān)單位加強(qiáng)協(xié)作與溝通，共同總結(jié)管道工程定向鉆穿越設(shè)計(jì)、施工積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)，并加以分析研究，吸取教訓(xùn)，提高定向鉆穿越的設(shè)計(jì)水平和施工水平，確保定向鉆穿越的設(shè)計(jì)質(zhì)量和工程質(zhì)量。
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