一、工程概況

蘭溪市芝堰水庫DN800輸水管（過江段）工程，施工地點位于浙江省蘭溪市城區(qū)，為金華江、衢江兩江匯合為蘭江的匯合口，管道過江方式為水平定向鉆穿越，穿越管徑為DN800，材質(zhì)為Φ235B鋼管，穿越長度681m，定向鉆管道主要在弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖中通過。入土點為婺江路東城水廠旁的南門溪灘上，出土點位于中洲公園內(nèi)，中洲公園為兩江交匯的沖積洲，是一個市民休閑健身娛樂的人行公園，無可供大型設(shè)備進出的道路和碼頭。

二、水文地質(zhì)情況

入、出土端的造斜段均位于長約80～100米、厚約9m、粒徑2～10cm不等的砂卵石層上，砂卵石層含砂量不足30%，且板結(jié)松散，透水性極強，砂卵石層地下水位與蘭江相通，并隨蘭江的水位變化而變化，蘭江汛期時，***高水位可淹沒定向鉆操作平臺1.0～1.5米。

三、方案比選

方案一：如采用單向夯管、單向穿越方案，雖然成本相對較低，但出土端必須具備大開挖條件。由于出土工作坑位置砂卵石層地下水位與蘭江相通，地下水位極高，且開挖深度達12米深，開挖難度極大，并需大面積的破壞中洲公園設(shè)施和環(huán)境，甲方不允許。

方案二：如采用雙向夯管、雙面穿越方案，成本相對高，但出土點中洲公園為兩江交匯的沖積洲，無可供大型設(shè)備進出的道路和碼頭，大型設(shè)備無法進場，無法實施此方案。

綜上所述，經(jīng)過多次的對比分析和方案論證后，決定創(chuàng)新的采用出、入土兩端夯套管、單向穿越的全新工藝，以解決以上兩個方案所帶來的問題。

四、水平定向鉆雙向夯管、單向穿越工藝技術(shù)

1、定向鉆雙向夯管、單向穿越施工工藝流程

場地平整→入土端夯管平臺修筑及導(dǎo)軌安裝→正向夯管→鉆機進場安裝調(diào)試→導(dǎo)向孔鉆進→出土端夯管平臺修筑及導(dǎo)軌安裝→反向夯管→分級擴孔→回拖管線→管道割接→完工清理退場。

2、鉆孔軌跡計算及回拖力計算

根據(jù)工程地質(zhì)勘測結(jié)果，結(jié)合設(shè)計圖紙，綜合確定定向鉆導(dǎo)向孔的技術(shù)參數(shù)（入土角度、長度、曲率半徑、埋深、造斜長度、出土角度），從而繪出導(dǎo)向孔軌跡圖，確定其施工現(xiàn)場位置；同時利用經(jīng)驗公式進行回拖力分析計算，并考慮一定的安全系數(shù)，得出本工程***大回拖力為220KN，選擇GD3500-L定向鉆鉆機。

3、泥漿制配

泥漿制配的好壞對定向鉆工程的成功與否起著決定性的作用，根據(jù)本工程需穿越砂卵石地層及巖石層，泥漿配比采用水：純堿：膨潤土（高含量）：降失水劑：增黏劑 =1：0.005：0.05：0.004：0.005的泥漿配比，并在施工中采用馬氏漏斗每小時測一次，以確保泥漿滿足穿越特殊地層的施工要求。

4、定向控制測量

目前在河流長距離定向鉆穿越施工時，為了保證導(dǎo)向孔曲線符合設(shè)計要求，在進行導(dǎo)向孔鉆進時，導(dǎo)向控制人員需要嚴(yán)格控制曲線的走向，隨時掌握導(dǎo)向孔軌跡情況，并實時發(fā)出指令指導(dǎo)司鉆操作人員進行導(dǎo)向孔鉆進調(diào)整。本工程控向設(shè)備采用美國DISSTMGS導(dǎo)向儀，精確的控制了出土位置。

5、布置人工磁場

人工磁場就是在穿越的中心線上加一個人工、可計量的磁場，來消除不穩(wěn)定因素造成磁場變化對控向儀器的影響。因為該磁場是穩(wěn)定可控的，所以能***大限度的提高導(dǎo)向精度。人工磁場在穿越中心線兩側(cè)布設(shè)閉合導(dǎo)線圈，通電后形成外加磁場，用以對控向參數(shù)的復(fù)核。人工磁場可不受任何外部磁場的干擾，準(zhǔn)確反映鉆頭所在的具體位置、左右偏移量和穿越點高程情況，通過人工磁場的布設(shè)大大提高了控向精度，保證該工程導(dǎo)向一次成功。

6、入土端造斜段夯套管和導(dǎo)向出土后反夯套管

氣動夯管鋪管技術(shù)就是以壓縮空氣為動力，驅(qū)動夯管錘產(chǎn)生巨大的沖擊力，此沖擊力通過調(diào)節(jié)錐套、出土器和夯管頭作用于鋼管一端，再通過鋼管傳遞到另一端的管靴上，切割土體，并克服地層對管體的摩擦力使鋼管不斷進入土層，被切割的土芯進入鋼管內(nèi)，待鋼管抵達目的地后，將管中的土芯排出，即完成鋪管，適用于短鋼管的非開挖鋪設(shè)。主要工序為：測量放線—工作坑開挖—導(dǎo)軌安裝—鋼套管安裝——夯錘安裝—鋼套管夯擊—接口連接—掏碴及碴土外運。

本工程入、出土端均位于砂卵石層段，需設(shè)置鋼套管，入土點設(shè)置D1500鋼套管，正夯直至進入巖層中；出土點也設(shè)置D1500鋼套管，反夯至巖層也即沿著已完成的導(dǎo)向孔軌跡，夯擊鋼套管穿過砂卵石層直至進入巖層中，這是本工程雙向夯管、單向穿越施工技術(shù)的關(guān)鍵所在，具體做法：采用全站儀和無線導(dǎo)向探測儀對導(dǎo)向孔內(nèi)鉆桿的平面位置和縱向高程進行精確定位復(fù)測，根據(jù)對鉆桿精確定位復(fù)測的平面和縱向高程的數(shù)據(jù)，設(shè)置反夯鋼套管的中心線和鋼套管導(dǎo)軌入土夯入角度。為使夯擊的鋼套管進入巖石層時，其平面位置和軸線符合設(shè)計要求，需在套管前端設(shè)置一個1%～2%的下沉角度，用以抵消因鋼套管前端周圍的砂卵石被夯錘動力振落于鋼套管下部形成一個的抬頭趨勢量，這個抬頭量一般為鋼套管長度的1%～1.5%，鋼套管長度越長時上升量越大。每夯入一節(jié)5米鋼套管，復(fù)測一次位置，確認(rèn)符合要求后，再回抽一截鉆桿，如此反復(fù)進行，直至進入巖石層。

7、分級擴孔

反向夯鋼套管完成后，根據(jù)定向穿越管道外徑為φ820mm，且主要在弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層中通過，為保證管道回拖順利進行，本工程分級擴孔采用Φ350～Φ1150的9級回擴孔，每級增加10cm，擴孔采用巖石擴孔器，清孔采用桶式清孔器。

8、管道回拖

管道回拖作為水平定向鉆工藝的***后一步，也是***關(guān)鍵的一步，回拖時必須做好充分的準(zhǔn)備工作，需檢查鉆具的連接可靠性、有效性和泥漿噴嘴、回拖旋轉(zhuǎn)接頭是否正常工作，并準(zhǔn)備好必要的減阻物質(zhì)和助力機械；還需檢查鉆桿、麻花鉆桿、切割刀、擴孔器、旋轉(zhuǎn)接頭、U形環(huán)到管道的連接情況?；赝线^程中，還要認(rèn)真觀察漿泥運行情況，管道回拖施工需連續(xù)進行，嚴(yán)禁在施工中無故停拖，避免因停工造成阻力增大。