定向钻施工中回补压浆问题的探究

定向钻施工中回补压浆问题的探究一、定向钻润滑泥浆的作用——正循环利用钻杆，钻头出泥浆，通过洞口返回在水平定向钻进中，使用钻进泥浆的主要作用是冷却孔底钻具、携带钻屑并排到地表、稳定孔壁和降低钻进时所需的扭矩和回拉力。使用孔底马达钻进时，泥浆又是传递动力的介质。因此，钻进泥浆被视为定向钻进铺管施工的一个重要部分。虽然曾试验过其它类型的钻进泥浆，但目前使用得最广的是水基钻进泥浆，主要是膨润土泥浆，少数使用聚合物泥浆。水基泥浆的性能参数有密度、粘度和胶结强度。控制钻进泥浆的密度可防止孔壁的坍塌（即使钻进泥浆作用在孔壁上的压力大于土层的空隙压力和重力）。但是，钻进泥浆的压力不应太大，以防止钻进泥浆和钻屑渗入土层。加入添加剂，如重晶石、钛铁矿、氯化钠或氯化钙，可增加钻进泥浆的密度。粘度的大小决定钻进泥浆的排屑能力，而胶结强度则度量钻进泥浆使固体颗粒处于悬浮状态的能力。胶结强度小时，钻屑容易沉积在钻孔的底侧，直到流速足够大时才能被泥浆排出。总结：泥浆在各个阶段所起的作用如下：（1）钻导向孔阶段要求尽可能将孔内的杂物携带出孔外，同时维持孔壁的稳定，减少推进阻力；（2）预扩孔阶段要求泥浆具有很好的护壁效果，防止地层坍塌，提高泥浆携带能力；（3）扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携带能力；同时还有很好的润滑能力，减少摩阻和扭矩。二、关于管道回拖后回补压浆2.1条文规定：1、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268—2008）6.6.6定向钻和夯管施工管道贯通后应做好下列工作：4定向钻施工的无压力管道，应对管道周围的钻进泥浆（液）进行置换改良，减少管道后期沉降量；2、《排水管道定向钻进敷设施工及验收技术规范》上海市水务局印发6.2.11造斜段以及管道外壁必须注浆充填密实。3、《水平定向钻法管道穿越工程技术规范》（CECS382-2014）6.7.6管道回拖完成后，应进行以下工作：3两端造斜段环空应视实际情况进行注浆加固处理。条文分析：管道回拖完成后，有时管道与钻孔之间会存在较大间隙，在穿越堤坝、敏感地区或埋深较浅时，较大的环空间隙可能会引起堤坝管涌、地面塌陷等事故，此时必须对该环空进行注浆加固处理；一般情况下可不处理。总结：涉及重大穿越，需严格控制沉降值的定向钻工程，应进行压浆回补。如穿越河流堤坝、道路、铁路、房屋建筑等。2.2回补压浆方法：1、《城市定向钻施工后地面沉降测算及出入钻点防沉降处理方法》拖管时或拖管后在出入钻点处与主管道并行敷设一根小管径管道（管径小于等于扩孔洞与管道间隙值），小管径管道预留分布均匀孔洞，底端封闭，长度至埋深5m以下，然后测算该段环形空间体积并向内注入所需体积的水泥砂浆，存在最大沉降可能的出入钻点因环形间隙的填充，沉降的可能也就消除了。2、《非开挖牵引技术在排水工程中的应用》回拖管材后由于扩孔孔径比管材外径大，由于回扩头的自重，加之不良土质的影响，经过几次扩孔时一般孔洞成“0”形，管材回拖后，管道置于“0”形下部，上部留有空隙可能会致使地表面下沉。试想：在牵引管材时附带牵引一根直径5—10cm的小管径的软管，软管上预先布若干小孔，管道牵引后往软管内压水泥浆，力使水泥浆通过小孔注满空隙，以防地面下沉或管道上浮。3、《xx污水处理二期工程——二十六大街工程》4.3.6注浆加固地基为了避免地面沉降，提高地基土的承载力（或预防管涌并隔断水源），拉管完成后需要进行注浆加固。拉管施工前在管线前端连接两根与PE管同长度的∮25钢管，与管线一同拉入土中并一同到达拉管设计终点桩号。到达终点后，解除∮25钢管与管线的连接，在两根钢管前面各加一根6m长同直径的注浆花管。每拽入6m，把钢管和拉管机的连接取消，换成和高压注浆泵连接。注入1：1水泥、粉煤灰浆液（0.4Mpa），从而置换触变泥浆，补充管线周围的空隙。然后再换再拉，再拉再注，反复进行。直到把钢管全部拉出，注浆结束。总结：由于钢管弯曲半径有限，且容易对孔壁造成二次刮蹭从而扩大孔径，因此建议采用第1种方案中的封闭橡胶管的方案，该方案与顶管施工中的注浆方式相同，以经较多工程验证。该注浆橡胶管管径宜取略小于扩孔直径与管道外壁的间隙，且应在50mm~100mm之间。三、回补压浆用水灰比《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000（P135）12.11.2条孔道压浆宜采用水泥浆，所用材料应符合下列要求：1、水泥：宜采用硅酸盐水泥或普通水泥。采用矿渣水泥时，应加强检验，防止材性不稳定。水泥的强度等级不宜低于42.5。水泥不得含有任何团块。2、水：应不含有对预应力筋或水泥有害的成分，每升水不得含500mg以上的氯化物离子或任何一种其他有机物。可采用清洁的饮用水。3、外加剂：宜采用具有低含水量，流动性好，最小渗出及膨胀性等特性的外加剂，他们应不得含有对预应力筋或水泥有害的化学物质。外加剂的用量通过试验确定。12.11.3条水泥浆的强度应符合设计规定，设计无具体规定时，应不低于30Mpa，水泥浆的技术条件应符合下列规定：①水灰比宜为0.40-0.45，掺入适量减水剂时，水灰比可减小到0.35；②水泥浆的泌水率最大不得超过3%，拌合后3h泌水率宜控制在2%泌水应在24h内重新全部被浆吸回③通过试验后，水泥浆中可掺入适量膨胀剂，但其自由膨胀率应小于10%④水泥浆稠度宜控制在14-18s之间。《百度百科——水灰比》对某种水泥就有一个最适宜的比值，过大或过小都会使强度等性能受到影响。水灰比按同品种水泥固定。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥为0.44；火山灰水泥、粉煤灰水泥为0.46。《百度文库——二程式拖拉法施工》注浆填充，浆液配比水泥：粉煤灰：水采用3个比级，即采用1:2:3；1:2:2；1:2:1.5，由稀到浓的顺序逐渐变换。开灌水灰比为1:2:3，灌浆过程中应尽量灌注浓浆。总结：回补压浆单纯用水和42.5强度的水泥时，由于孔隙内充满膨润土泥浆，水泥浆应趋向较小数值，从上述文献中可参考取值为0.4:1~0.5:1。