水平定向钻施工中阻塞及路面冒浆问题分析与探讨
发布时间:2026-4-30       来源:佚名    分享到:

水平定向钻技术是地下管线铺设中应用极为普遍的一种非开挖工艺,具有工期短、对道路交通及其他社会活动干扰小、施工成本低等显著优势。然而,与传统开挖施工相比,水平定向钻技术对从业者的专业技术要求更高,导向孔轨迹的设计与规划、地质条件的分析、施工设备性能的选择、泥浆配合比的调配等,均会对工程施工质量产生较大影响,稍有疏忽便可能引发孔道泥浆阻塞、路面隆起,甚至地面冒浆等工程事故。

一、水平定向钻中常见阻塞及路面冒浆原因分析

1. 水平定向钻中常见的阻塞现象

水平定向钻作业过程中,由于孔道周围土层发生垮塌,或孔道钻进曲线不稳定,易出现一种名为“泥浆阻塞”的物理现象。该现象若被忽略或未及时处理,可能进一步引发路面隆起,甚至导致地面土层破裂、泥浆冒出,影响施工安全与周边环境。

2. 孔道泥浆阻塞及路面冒浆的主要原因

(1)导向孔曲线设计不合理

若孔道偏离平滑曲线,出现多段曲线且行进方向发生突变,孔道与铺设管道之间会产生抵触作用。这种抵触会阻碍孔道内泥浆的正常流动,进而导致泥浆出现部分或全面阻塞,为路面冒浆埋下隐患。


(2)地质条件复杂

泥浆阻塞与路面冒浆的发生,与施工区域的土层条件密切相关。在粘土地层中,粘土遇水后会发生膨胀,易对原有孔道形成包裹趋势,导致孔道截面尺寸缩小,影响泥浆流通;在沙土、砂砾等粒状土层中,由于土体颗粒细小、稳定性差,孔道极易发生垮塌,垮塌的土体压迫管道,最终造成孔道阻塞。

(3)泥浆性能不达标

钻进过程中,泥浆的核心作用之一是维持孔道稳定,同时悬浮并运送钻屑。若泥浆流动性不佳,会导致钻屑无法及时通过孔道排出,进而沉积在管道周围,堵塞孔道、阻碍泥浆循环,最终引发泥浆阻塞或路面冒浆。因此,选择合适性能的钻进泥浆,是防止孔道垮塌和泥浆阻塞的基础。

(4)泵量与泵压控制不当

优质钻进泥浆运送固体颗粒的能力,在一定程度上取决于泥浆的流速。当泥浆流速过小时,悬浮在泥浆中的固体颗粒易下沉沉积,造成孔道阻塞;反之,若司钻手在松散地层、砂层等裂隙发育的区域使用过大泵量,可能会破坏孔道壁的稳定性,导致孔道坍塌,进而引发阻塞。

(5)覆盖土厚度不足或不合理

在导向孔施工中,若施工条件允许,覆盖土厚度通常需控制在扩孔直径的6~10倍以上。若覆盖土厚度未达到规范要求,孔道承受的上部土体压力不足,易导致孔道变形、垮塌,引发泥浆阻塞和路面冒浆。

二、工程实例分析

1. 施工概况

某电力管铺设项目采用水平定向钻施工,穿越长度270米,铺设管线为6×180mm电力管。当扩孔作业进行至扩孔直径达到Φ600mm时,现场路面出现约100mm的隆起,隆起面积约1平方米,同时伴有黄色泥浆从路面冒出,施工被迫暂停。

2. 事故原因分析

为不影响周边交通、保障施工顺利推进,经市政部门、业主单位同意,施工单位在路面隆起处开挖了一个3m×3m的探查坑。开挖后发现,水泥沥青路面以下40cm处存在老旧房屋地基、碎石,且分布有松散粘土,地层条件复杂。

从各项施工参数及条件分析:一是覆盖土厚度,路面冒浆处导向孔深度为7500mm,此时扩孔直径为600mm,经核算,覆盖土厚度满足扩孔直径6~10倍的规范要求;二是泵量与泵压,经核查施工工艺参数,泵量与泵压控制基本符合施工规范;三是泥浆性能,本工程地质为粘土,土体本身具有造浆能力,且施工中采用了优质泥浆进行孔壁防护,泥浆性能达标;四是导向孔曲线,由于施工区域位于南二环人行道,平面呈曲线形态,导向孔需跟随人行道曲线施工,形成双向曲线,且孔道长度较长,导致钻屑排出困难。

综合以上分析,此次路面隆起冒浆事故的主要原因是地层条件复杂(上部存在老旧房屋地基、碎石及松散裂隙土层),次要原因是导向孔为双向曲线、孔道较长,导致钻屑排出不畅,进而引发泥浆阻塞,最终造成路面隆起冒浆。

三、结论与建议

非开挖技术在我国的发展历史虽不长,但在广大工程技术人员的共同努力下,已实现高速发展并得到广泛应用。为进一步推动非开挖技术的规范化、高质量发展,提升水平定向钻施工的安全性与可靠性,提出以下建议:一方面,加大技术研发投入,研制技术更先进、性能更可靠、自动化程度更高的施工设备与器具,为施工质量提供硬件保障;另一方面,加强施工经验总结,深入分析各类工程事故的成因与处置方法,不断提升从业人员的专业技术水平和应急处置能力。只有持续推进技术创新与经验积累,才能推动我国非开挖事业持续健康发展。

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