| 标题 | 浅谈定向钻进管线穿越铁路施工技术要点 |
| 范文 | 冯旭 摘 要：定向钻进管线施工工艺由于其施工方便，对周围环境影响较小等优点被广泛应用在电力、水力、燃气、污水、热力等地下管线铺设工程中。本文将对定向钻进管线穿越铁路施工技术的各项要点进行分类讨论。 关键词：定向钻进管线；施工工艺；铁路行车 1 概述 科学技术的不断进步，推动了各行各业的发展，工程设计和施工技术难度也随之增加，电力、水力、燃气、污水、热力等地下管道铺设技术不断升级，已经逐步实现穿越河流、街道、公路、铁路、海滩、建筑群等。在地下管线铺设技术中，定向钻进管线铺设技术是其中较为常用的一种，该技术对工程项目周围环境影响较小，能有效保护管线，施工方便且维修费用低，因此在管线穿越铁路工程项目中应用较为普遍。本文将对定向钻进管线穿越铁路施工技术要点进行分析探讨。 2 定向钻进管线穿越铁路施工要点分析 2.1 定向钻施工工艺分析 定向钻进管线是借助定位导向仪的导向功能，对水平定向钻机的钻孔轨迹进行控制，使其在不同地层和深度进行钻孔，从而达到在设计位置铺设地下管线的一种施工方法。施工工艺如下：导向钻具进小口径导向孔→扩大钻孔口径→生产管线拉入孔内。在施工时，钻井液可使用膨胀土和水的混合物，以便起到冷却、润滑钻头、稳定孔壁、软化土层、润滑管道的作用。在对钻孔口径进行回扩时，可根据生产管线直径、地质等情况而定，回扩次数可一次完成，也可分为多次完成。 2.2 定向钻进管线穿越铁路施工要点分析 水平定向钻进管线穿越铁路工程施工时，应对以下四方面问题进行综合考虑：工程地质对钻孔、路基、铁路行车的影响；铁路电气设备对定位导向仪的影响；钻孔作业对铁路沿线地下管线的影响以及施工过程中，铁路轨道几何形态的监测及防护措施。本文将以某工程为例，对以上几个问题进行分类讨论。 2.2.1 工程地质条件对定向钻进管线的影响及对策。该工程管线穿越主要涉及的地层包括粉质黏土、淤泥质粉质黏土、砂质粉土、强风化熔结凝灰岩等，地层软硬差别较大，容易造成钻孔偏移。如钻孔阶段，泥浆马达应在穿越硬质地层时使用，而在穿越软土地层时，尽量避免使用。地层软硬程度不同给钻孔带来一定难度；同样在扩孔阶段，软、硬地层对施工技术要求不同，施工过程中存在软土层塌方、抱钻、卡钻等多种风险。本次工程为解决以上问题，采取如下施工方式。首先，将入土点向出土侧方向前移100m，减少软土层穿越长度；其次，在入土点夯入钢套管，对软土层进行隔离；再次，钻机侧采用夯管对软土层进行隔离时，将钻杆定位管置于钢管中；最后，扩孔时按照先硬后软的顺序，先对岩石进行扩孔，再对软土层进行扩孔。 2.2.2 电气设备对定位导向仪的影响及对策。定位和导向仪分为有缆式定向系统和无缆式地表定位系统两种，前者受电磁场影响较小，但操作方面较为复杂；无缆式地表定位系统操作灵活、成本低，但受电气设备影响较大，在电气设备8m范围内就难以保证读数的正常，因此其使用范围受到一定限制。在电磁场较大的铁路段进行穿越施工时，应使用受电磁场影响较小的有缆式定位导向仪。在本次工程施工时，采用定向系统为美国Vecter公司产品，而磁性定向仪和实时跟踪系统的联合使用则为钻孔的准确度提供了有力保障。放置于钻孔上方地表的电缆组成实时跟踪系统，对电缆位置进行测量后，对其施加电压，从而在不同位置产生不同强度的局部磁场。磁性定向仪对感应磁场较为敏感，在钻进作业时需要借助专业软件对定向仪的定位进行精确控制。施工时按照操作规范对控向参数进行标定，在穿越轴线的不同位置进行多次测量，可提高测量数据的可靠性，一般可测量4次以上，然后取平均值。 2.2.3 钻孔作业对铁路行车的影响及对策。根据工程研究成果可知，当地层为均质土层时，孔顶至地表以及扩散影响区域竖向位移方向向下，横断面沉降曲线近似为反向正态曲线，中心处地表沉降量最大，两侧沉降量逐渐减小；深度、土层内摩擦角、钻孔孔径、地层体积损失率都会对地表沉降量产生影响。本次工程将燃气管直径控制在610mm，深度控制在18m左右，穿越铁路处为风化熔结凝灰岩，钻孔施工队路基表层沉降的影响较小，通过线路沉降观测和定期的养护管理，能保证行车安全。在定向钻施工时，传统的泥浆护壁工艺，无法防止塌孔问题出现，会对铁路的行车安全造成影响，需要采取有效的防护措施。根据水平定向钻孔施工经验和本次工程具体情况，采取如下保护措施。当定向钻进管线距离路基面较深，且地质条件较好时，可不安装吊轨梁或D型便梁，但应做好防护准备，同时增加应急道砟数量和线路监测次数，确保铁路行车安全。 2.2.4 定向钻孔施工监测及检查。在进行水平定向钻进管线穿越铁路时，应做好各项监测工作。工程地质条件不同，变形控制标准不同，本工程变形控制设定如下：每2h线路轨面变化控制在±3mm；道岔轨道面控制在±2mm；24h内线路轨面变化量控制在±8mm；道岔轨面变化控制在±5mm；累计下沉量控制在-10mm至+15mm范围内，各部分监测方法如下：首先，线路沉降监测应将临时水准基点设置在固定建筑物上，每股道的穿越点与线路交叉点设为观测点，并沿铁路对称延伸，每隔3m设置一个观测点。观测点处每2h观测1次，观测结果需要记录，若发现行车安全受到威胁，应及时采取措施。其次，路基沉降监测可用S3水准仪，方法是在线路道床两侧打入钢筋段，钢筋段尺寸直径为20mm，长度为1.0m，地面露出长度为15mm，钢筋露出部分用水泥浆保护，并将此处作为观测点。观测点设置方法和观察频率与线路沉降监测方法相同。最后，铁路轨道几何尺寸的监测。对铁路轨道进行监测时，重点是对穿越咽喉区道岔进行监测。该点应由专人负责检查，并将检查数据记录在台账上，定时对台账进行整理分析，对照铁路轨道的静态几何尺寸，对铁路动态尺寸进行准确判断，并根据对比结果对检查次数进行调整。无缝线路段主要是做好轨温、无缝线路方向变化的检查工作，准备充足的道砟和有效的降温措施，防止轨道膨胀影响行车安全。 3 结语 随着科学技术的不断进步，越来越多的先进设备和施工方法被应用到各类工程项目中，要求穿越既有铁路的各类管线工程不断增加，这就对水平定向钻进管线的施工技术提出了更高的要求。在定向钻进管线施工中，应做好各项安全防护和监测工作，确保工程的顺利进行和铁路行车安全。 参考文献： [1]庄炳兴.定向钻进管线穿越铁路施工技术要点[J].铁道标准设计，2009（11）：100-105. [2]黎纳.水平定向钻技术在高压燃气管道施工中的应用研究[D].华南理工大学，2011. |
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