非开挖铺管时路面冒浆的原因有哪些?
发布时间:2026-5-12       来源:佚名    分享到:

水平定向钻技术作为地下管线铺设领域应用最为广泛的非开挖工艺之一,凭借工期短、对道路交通及各类社会活动干扰小、施工成本可控等显著优势,在城市管网改造、电力通信管线铺设等工程中得到广泛推广。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水平要求更高,导向孔轨迹设计与规划、地质条件分析、施工设备性能选型、泥浆配合比调控等关键环节,均直接影响工程施工质量与安全,稍有疏忽便可能引发孔道泥浆阻塞、路面隆起,甚至地面冒浆等施工事故,不仅影响工程进度,还可能造成周边环境破坏和经济损失。

一、水平定向钻施工中常见阻塞及路面冒浆原因分析

(一)水平定向钻施工中常见的阻塞现象

水平定向钻作业过程中,阻塞现象主要表现为泥浆阻塞,其本质是孔道周围土层发生垮塌,或孔道钻进曲线不规则,导致泥浆在孔道内流动受阻的一种物理现象。该现象若未及时发现并妥善处理,会进一步加剧孔道内压力积聚,进而引发路面隆起,严重时会导致地面土层破裂,出现泥浆冒浆事故,对周边道路、建筑物及地下管线造成安全隐患。

(二)孔道泥浆阻塞及路面冒浆的核心原因

1. 导向孔曲线设计不合理

导向孔曲线的平滑度的是保障泥浆顺畅流动、避免阻塞的关键。若孔道偏离预设平滑曲线,出现多段拐点、行进方向突变等情况,会导致孔道与铺设管道发生抵触摩擦,这种抵触会破坏泥浆流动的连续性,造成泥浆在孔道内部分或全面阻塞,进而引发压力升高,诱发路面隆起和冒浆。

2. 地质条件复杂

地质条件是影响孔道稳定性的核心因素,直接决定了泥浆阻塞和冒浆的发生概率。在粘土地层中,粘土遇水后易发生膨胀,会逐渐缩小孔道断面尺寸,甚至有封闭孔道的趋势,阻碍泥浆流动;在沙土、砂砾等粒状土层中,由于土体颗粒细小、粘结性差,孔道壁易发生垮塌,垮塌的土体压住管道后,会直接造成孔道阻塞,引发后续事故。

3. 泥浆性能不达标

钻进泥浆在水平定向钻施工中承担着孔道稳定、悬浮并运送钻屑的重要作用,其性能优劣直接关系到孔道安全。若泥浆配合比不合理、流动性差,会导致钻屑无法及时通过泥浆携带排出孔道,这些钻屑会在管道周围沉积,逐渐堵塞孔道、阻碍泥浆循环,最终引发泥浆阻塞和路面冒浆。

4. 泵量泵压控制不当

泥浆的流速直接影响其悬浮和运送固体颗粒(钻屑)的能力,而流速由泵量泵压决定。当泵量过小、流速偏低时,泥浆中悬浮的固体颗粒易下沉沉积,堵塞孔道;反之,在松散砂层、裂隙发育等不稳定地层中,若司钻手盲目使用大泵量,会导致孔道内压力过高,引发孔道壁垮塌,进而造成阻塞。

5. 覆盖土厚度不足

覆盖土厚度是保障孔道稳定性、抵御孔内压力的重要基础。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。若覆盖土厚度不足,孔道上方土体承载力不足,无法有效抵消孔内泥浆压力,易导致路面隆起、土层破裂,引发冒浆事故。

二、工程实例分析

(一)工程概况

某电力管线铺设项目采用水平定向钻工艺施工,穿越长度270m,铺设管线为6×180mm电力管。在扩孔施工至直径Φ600mm时,施工现场路面出现明显隆起,隆起高度约100mm,影响面积约1㎡,同时伴有黄色泥浆从路面冒出,施工被迫暂停。

(二)事故原因排查与分析

为尽快恢复施工、减少对周边交通的影响,经市政部门、业主单位联合确认,在路面隆起处开挖3m×3m的探查坑,对事故原因进行全面排查。排查结果如下:

1. 地层条件:探查发现,水泥沥青路面以下40cm处存在老旧房屋地基、碎石杂物,且下部土层为松散粘土,地层结构复杂、稳定性差,裂隙发育,易发生垮塌,这是引发事故的主要原因。

2. 覆盖土厚度:经核查,路面冒浆处导向孔深度为7500mm,此时扩孔直径为600mm,覆盖土厚度(7500mm)远大于扩孔直径的6~10倍(3600mm~6000mm),因此覆盖土厚度不足并非本次事故的诱因。

3. 泥浆性能:该工程地层为粘土,土体本身具有一定造浆能力,施工过程中采用优质泥浆进行孔壁防护,泥浆配合比及流动性均符合施工规范要求,排除泥浆性能问题引发事故的可能。

4. 导向孔曲线:该施工段位于南二环人行道,平面呈曲线分布,导向孔需跟随路面曲线施工,形成双向曲线轨迹,且孔道长度较长,导致钻屑排出难度增加,泥浆流动阻力增大,这是引发事故的次要原因。

综合以上排查结果,本次路面隆起、冒浆事故的核心原因是:复杂地层(老旧地基、碎石、松散裂隙粘土)导致孔道壁稳定性不足,加之导向孔为双向曲线、孔道长,钻屑排出困难,泥浆流动受阻,孔内压力积聚,最终引发路面隆起和冒浆。

三、结论与展望

非开挖技术在我国的发展历程虽不算漫长,但在广大工程技术人员的不懈努力下,已实现高速发展并广泛应用于各类地下管线施工中,成为城市建设中不可或缺的关键工艺。为进一步提升水平定向钻施工质量、减少施工事故,推动非开挖事业持续健康发展,需从两方面发力: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及配套器具,为施工安全提供硬件保障;另一方面,加强施工技术总结与交流,梳理施工中的经验教训,不断提升从业者的专业技术水平,优化施工工艺参数,强化施工全过程管控,有效规避泥浆阻塞、路面冒浆等各类施工风险,推动非开挖技术在我国实现更高质量的发展。

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