摘要：由于水平定向钻进技术具有的优点，使该技术在管线穿越铁路、公路、河流等多方面得到很好的应用，在应用中施工技术不断得到完善。本文结合工程案例对水平定向钻穿越粉砂土路基段施工技术进行阐述分析。
关键词：水平定向钻；穿越铁路；施工技术
引言
随着我国铁路建设高速发展，市政配套管线设施穿越既有线铁路等施工现象越来越多，水平定向技术是一种比较成熟的管线施工技术，与传统的现浇、顶管等施工方法相比，具有环境的影响最小、障碍物下管线覆盖的深度大、施工工期短、施工精度高、造价低、占地少和不阻碍列车运行的优越性，显现出技术先进性、安全性和良好的社会效益、经济效益，适合在一些无法实施开挖作业的区域，如公路，铁路、建筑物、河流、农作物及植被保护区等。
1工程概况
本工程新建徐盐铁路电力线穿越新长铁路工程，采用水平定向钻方式穿越新长铁路、范公路高架桥，定向钻长度为450m，孔径为d500mmHDPE管材，定向钻中轴线与新长线法线交角分别为θ﹦1.01°，定向钻套管入、出土角均为8°。工程地位于江苏盐城境内，地质状况为粉砂土地质，夹少量粘性土，范公路高架桥下布设有持力桩基，定向钻管顶距离原地面9m。如图一所示，现场平面图
依规范规定，定向钻穿越回拖力裕量系数为1.5-3.0，结合计算结果，本工程回拖力取值为18.552.0=37.1（t），考虑本次穿越地层为流砂土质，为确保铁路运输安全，选用ZT-60钻机，满足施工要求。
2.3钻导向孔
钻导向孔是水平定向穿越施工的最重要阶段，按照预先设计的曲线钻进轨迹，精确完成一个具有特定曲率半径的上抛物线导向孔，作为预扩孔和回拖管线的引导曲线。导向孔轨迹由三段组成即入口造斜段，直线段和出口造斜段。在钻进过程中，要求测量人员实时对钻头的方位、深度进行监测记录并绘制抛面图，造斜段测算一般0.5―1.Om/次，直线段至少每根钻杆测算一次，对有地下管线、关键的出口点或调整钻孔轨迹时，应增加测量点。
根据控向系统显示的数据随时调整钻头的走向。按要求控制入土角、出土角。为了更好地控制导向，在造斜段一般每根钻杆调整一次角度，每次调整的角度一般不超过0.8°，以便回拖顺利。
2.4扩孔
导向孔完成后卸下钻头及控向系统，接上扩孔器，从出土点向入土点进行预扩孔，扩孔由小到大逐级进行，扩孔孔径一般应为套管外径的1.2～1.4倍，以减少回拖管时的阻力。预扩孔阶段因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，配方为：7～8%预水化钠基膨润土+0.3～0.5%增粘剂+0.4%降滤失剂。
本工程地质状况为砂质土层密集地段，扩孔过程中应采用优质钠基膨润土浆液护壁处理，保持孔壁稳定，防止出现塌孔，膨润土浆液置换砂土浆液输出，储浆池的容量必须保证维持扩孔的钻进进度和排量，确保扩孔的次数满足要求，钻进过程中，需密切监控和维持泥浆的黏度、比重、同相含量等技术指标。优质钠基膨润土添加了多种聚合物能有效提高泥浆的悬浮性、护壁性及润滑性能，具有高造浆率（是普通膨润土的 2～3 倍）、高悬浮性、高粘性、高润滑性、触变性和低漏失量。使套管与土层之间形成减阻的触变泥浆润滑套，能够有效减小摩擦系数，将套管与砂土间的干摩擦变为湿摩擦，避免了回拖时因阻力过大，造成焊缝断裂，同时膨润土浆液填补施工时管道与土层间产生的空隙，促使路基本体稳定。
拖管沿程比较长，土质承载力不均时，由于钻杆、扩孔器自身重力的作用，易形成不均匀沉降，造成预扩孔偏移，故选择合理的钻具和钻具组合对定向穿越能否成功尤为重要。
2.5清孔
扩孔结束后，用φ20＂mm清孔器两次清孔。清孔时注意泥浆比重，保证泥浆质量。机械操作人员应注意仪表的变化，以此判断孔内情况。并作好记录，技术人员根据记录的数据，分析清孔的效果如何，决定能否铺设管材。
2.6回拖管道
管道铺排焊接后，检查各焊缝位置，保证焊缝强度满足要求，避免拉管过程中，拉断管道。
当终孔孔径达到设计要求后即可将管道回拉进入充满泥浆的成孔中。钻杆使用拉钩和单动接头与铺设管连接，单动接头可防止管线与扩孔器一起回转，保证管线能够平滑地回拖成功。整个回拖过程原则上要求一气呵成，尽量减少因钻孔暴露时间过长而引起孔内垮塌。
2.7线路影响对策
钻孔回拖施工期间，每两小时对线路几何状态进行检查，控制轨面变化在+3mm范围内，施工范围内设置路基、轨道沉降桩，每两小时进行观测。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。
定向钻施工时，出现塌孔问题时，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，采取安装吊轨梁措施进行线路防护。
3结束语
定向钻穿越铁路过程中，孔道会受到列车的负载，为防止孔道坍塌造成路基塌陷，影响行车安全，水平定向钻穿越铁路的最小铺管深度必须大于最终扩孔直径的8倍以上，同时最终扩孔直径须控制在800mm以下。在砂土层地段，必须严格进行列车动活载验算，尽可能加深穿越管道深度，抵御来自路面的振动和压力，确保不会对地面铁路运输造成任何影响。
参考文献
[1]有关水平定向钻穿越工艺在某工程中的应用分析
[2]浅谈定向钻进管线穿越铁路施工技术要点
[3]铁路路基大维修规则[铁运2008]96号
[4]铁路线路维修规则【铁运2006】146号
[5] 定向钻施工组织设计
论文作者:陈辽宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/23
标签：管线论文; 铁路论文; 泥浆论文; 砂土论文; 水平论文; 钻杆论文; 路基论文; 《建筑学研究前沿》2019年9期论文;