基于颗粒流计算的砾石层HDD导向孔水平段孔壁变形研究

水平定向钻进技术在城市管线铺设中应用越来越广,砾石作为松散颗粒的集合体,在进行导向孔钻进时,往往由于颗粒结构扰动而易发生变形甚至塌孔,但颗粒在钻进过程中的力学行为规律仍不明晰。本文利用颗粒流程序建立三维砾石模型,并分段进行有和无泥浆护壁导向孔水平段钻进模拟。通过在导向孔周围布设测量球,对导向孔周围颗粒变形特征进行研究。结果表明:孔壁失稳表现为上部颗粒相互嵌固形成“压力拱”,压力拱下部松散颗粒率先掉落,伴随着压力向两侧和底部传递,下部和侧向颗粒协调变形直至收敛。压力拱在后续钻孔扰动下,由于侧向约束的消除,压力拱向顶部扩展,产生更多的松散颗粒进入钻孔范围,最终导致塌孔。泥浆可以较好的约束松散颗粒的顶部掉落,维护压力拱的侧向约束。实际工程中应量化泥浆指标,选择合理的泥浆而避免塌孔事故发生。

富水砂层盾构隧道侧穿建筑物水平定向钻孔注浆技术

城市轨道交通盾构隧道下穿或侧穿建筑物时,为避免地层沉降差异超限导致周边建筑物破坏,需对盾构隧道顶线上方软土层进行注浆加固,但在市区施工协调难度大,传统地层加固手段难以实施。文章以广州地铁14号线邓村-江浦区间盾构隧道侧穿姓钟围房屋群注浆加固项目为背景,采用水平定向钻孔注浆技术对姓钟围部分建筑物下伏软土砂层进行远距离加固。通过采用随钻测斜与定向技术顺利完成沿盾构隧道走向的水平注浆孔钻进,通过注浆阀管并结合止浆塞可实现定位重复注浆。实践证明该新工艺对盾构隧道侧穿建筑物时地表不均匀沉降控制具有良好的效果。

降低岩层定向钻穿越用泥浆浆屑比的研究

通过对已施工完成的70个岩层定向钻穿越工程项目进行调查统计,泥浆浆屑比主要集中在（4.0~6.0）∶1。通过控制环空返速和泥浆密度,提高钻具转速,改善泥浆流变性能及泥浆黏度等措施,使泥浆平均浆屑比由3.8∶1降低至1.8∶1,平均卡钻次数从1.5次降至0.2次,为今后类似工程的设计、施工积累了经验。

山东白马、吉利河1310m岩石层定向钻穿越施工

长距离岩石层穿越是当今水平定向钻穿越施工的难点。文章结合山东白马、吉利河1310m岩石层定向钻穿越工程,在分析了穿越工程技术难点的基础上,论述了采用预埋套管、保护控向线挡圈、落井牙轮打捞新装置、导向浮筒装置、人工磁场监测、双钻机同步复式扩孔等工艺,成功地实现了岩石层穿越的施工过程。

富水砂层长距离水平定向注浆孔成孔技术

广州地区盾构施工下穿建筑物下方富水砂层时,易产生地面不均匀沉降。为了在盾构推进前形成长距离水平注浆通道,采用斜孔导向钻机配合随钻测斜系统,在富水砂层中形成水平注浆孔。现场在盾构隧道顶线上方2 m位置进行长距离水平注浆成孔施工,成功形成4个水平注浆孔,水平注浆段长达60 m,并顺利下放了注浆阀管。工程实践表明:复合化学泥浆是防止钻孔坍塌的关键,泥浆置换技术和平滑的钻孔轨迹是保障注浆阀管顺利下放的重点。

长江中游岩石层首次定向钻穿越施工技术

结合仪征-长岭原油管道洪湖长江定向钻穿越工程实例,分析了管道定向钻穿越长距离岩石层的特点,论述了定向钻穿越岩石层的地层状况、钻具组合、控向措施、泥浆控制、钻进工艺以及导向孔钻进、扩孔、回拖阶段的应急预案,针对在钻导向孔过程中因泥浆压力高、信号线多次出现被高压泥浆冲坏、造成控向信号不稳定甚至中断的情况,对信号线的安装提出了改进措施。通过具体实施,在长江中游岩石层中首次采用水平定向钻技术穿越原油管道获得成功。