熱力工程水平定向鑽施工重點問題分析

中科非開挖 發佈 2024-04-30T03:36:06.122642+00:00

熱力工程管道通過道路、河道的方式分為直埋開挖敷設、穿越和跨越3種,穿越方案主要有盾構、密閉式頂管、水平定向鑽、暗挖、夯管等施工方法,而水平定向鑽施工與列舉的這幾種方案相比較而言,具有著速度快、對環境影響較小、施工周期較短、管道運營安全、綜合造價較低、管道運營安全等多方面的優越性。

熱力工程管道通過道路、河道的方式分為直埋開挖敷設、穿越和跨越3種,穿越方案主要有盾構、密閉式頂管、水平定向鑽、暗挖、夯管等施工方法,而水平定向鑽施工與列舉的這幾種方案相比較而言,具有著速度快、對環境影響較小、施工周期較短、管道運營安全、綜合造價較低、管道運營安全等多方面的優越性。

適用條件及前期準備

適用條件

硬黏土和強風化泥頁岩、中硬-硬質黏土和淤泥、卵礫石層,或含量較少及強度不高岩石地層都適合於定向鑽施工,可優先採用水平定向鑽方案。穿越出入點兩側應均有較好的道路通往穿越場地附近,均適合鑽機組裝施工。場地儘可能寬闊,便於管道回拖施工,滿足定向鑽施工場地要求。

水平定向鑽先導孔軌跡與角度設計

水平定向鑽先導孔軌跡與角度設計應包括:

1. 鑽孔類型和軌跡形式;

2. 確定各項軌跡參數,包括入土角、出土角、圓弧過渡段曲率;

3. 由於熱力工程管道多為鋼質材質,這裡以鋼管為例,水平定向鑽先導孔軌跡

參數的入土角可控制在8°~18°以內,出土角可控制在4°~12°以內,曲率半徑宜大於1500D,且不應小於1200D。

穿越施工場地布置與平整

按照擬定位置和設計尺寸清表四周無雜物、平整場地,場地壓實度符合規範和設計要求,四周布置集水明溝用以排除積水。在適宜位置各挖泥漿池1個,其尺寸長寬不小於30m,深度約1~2m,泥漿池底部採取土工布等隔水材料防泥漿滲漏到地層中。施工通道應根據實際情況修築,路面應滿足大型設備進場的承載力要求。回拖場地寬不小於30m,管道回拖採用挖溝的方式進行。對於具體場地布置和處理措施,施工時還應根據實際現場的定向鑽機具適情況而定。

重點技術

管道回拖工況應力計算

根據一些已實施項目案例來看,設計回拖力值時可將計算得出的回拖力值適當提高,取1.3~3.0倍即可。回拖時應連續作業,採取緩慢勻速的行進方式,避免生硬拖拉,或因停工致使阻力增大,扭矩、回拖力、回拖速率、泥漿供應均需在合理的範圍內。如若出現偏差宜採用小角度微調整的的方式循序漸進行,禁止停機進行大範圍角度調整

此外,管道彎曲應力小於允許彎曲應力則滿足要求。

鑽孔最終擴孔直徑

定向鑽擴孔孔徑並不是越大越好,次數也並不是越多越好,需要根據地層地質條件、鑽機設備大小、設計曲率半徑等調整確定,分為一次擴孔和多級擴孔,目前大多數情況進行多級擴孔。為防止踏孔,導向孔完成後應及時拆卸導向鑽頭,安裝外觀良好、質量合格的合金擴孔器進行擴孔作業。為保證穿越施工的質量及安全性,可增加採用預擴孔和清孔工序。泥漿液方面需要做到供應及時,流量和壓力等各項指標滿足施工要求。在擴孔作業過程中做好文字記錄,並留檔,做到有據可查。

防腐層的確定

以供水管道為例,本著降低保溫厚度但不降低保溫效果的前提下同時兼顧層之間、各層與鋼管之間的黏結強度,防止回拖過程中出現破損和層間分離的情況。目前埋地管道保溫材料廣泛採用硬質聚氨酯泡沫塑料,防腐層未做具體規定,較多採用聚丙烯膠黏帶、3層PE、熔結環氧粉末及酚醛環氧玻璃鋼,防腐層優缺點如下:

1 聚丙烯膠黏帶

聚丙烯膠黏帶防腐層有著實施便捷、機械設備簡單等優點。聚丙烯膠黏帶做保溫層下的防腐層可以有效地防止因鋼材變形而拉裂保溫層,與此同時與聚氨酯有一定的黏結強度,可以有效減少保溫層從防腐層上脫落。但聚丙烯膠黏帶採用纏繞方法,帶間橫縫較多,易出現搭接處黏結力失效的情況,造成防腐效果降低,耐溫一般不超過100℃。

2 三層PE

3層PE是由高密度聚乙、烯環氧粉末和熱熔膠組成的3層防腐結構,近些年來是長輸管道較為常用的防腐方式,具有機械性能優異、絕緣、抗雜散電流干擾、耐衝擊性能出眾、3層PE複合結構集環氧粉末和聚乙烯的優點於一體,綜合性能優異。但價格相對較高,耐溫約為100℃。

3 熔結環氧粉末

熔結環氧粉末防腐層與金屬表面接觸面有很高的黏結性,硬度高,摩擦係數較低,適用範圍較廣,抗土壤應力好,耐蝕性能較強,化學穩定性好缺點是塗層噴塗之前需要對鋼管表面進行嚴格的處理,如處理不妥當易引起黏結失效;有著偏高的水汽滲透率,如果保溫層因外層失效,與水介質接觸後,有產生鼓泡的可能。常用熔結環氧粉末耐溫不高於100℃。

4 酚醛環氧玻璃鋼

酚醛環氧玻璃鋼具有良好的抗腐蝕性能、耐溫性,耐溫一般高於100℃,強度較高、硬度大,與鋼管有較強的黏結力。同時酚醛環氧玻璃鋼與聚氨酯泡沫塑料的黏結性較好,也可以工廠預製,能夠保證質量。

5 硬質聚氨酯泡沫塑料保溫層的確定

硬質聚氨酯泡沫塑料保溫層,通常在工廠常溫狀態下發泡成型,具有生產工藝簡單、重量輕、隔熱、耐寒效果佳、施工簡單便捷等特點。由於聚氨酯發泡料的重量很輕、導熱係數較小、抗老化性好、使用壽命長,對管道運營提供了保障。

6 管道補口

保溫管道補口是整個工程最薄弱的環節,經調研,所有埋地保溫管道發生腐蝕的部位基本在補口位置,因此補口質量的好壞,關係到整條管道的質量。補口處的各層間材料需基本與主管道材質保持一致。值得注意的是,為保證管道補口處的密封性,防止地下水滲入,補口均要求做嚴密性試驗,補口聚乙烯外護採用電熔焊工藝。為了增強補口防護層密封性,採用電熱熔套(帶)縫用熱收縮帶封閉。

其他注意事項

陰極保護

如熱力的管道穿越位置分布有高壓電力線,為了避免管道腐蝕,應對管道進行陰極保護,在定向鑽穿越雙側各安裝1組鋅合金犧牲陽極(每組4支),通過測試樁與管道連接,在保護管道的同時起到排流的作用。

地面標識

線路標識包括線路標誌樁、警示帶和警示牌。管道在穿越河流兩側設置穿越樁。為了防止臨近項目開挖或者其他生產等活動等過程對我方已建熱力管道造成影響甚至破壞,在管道上方設置警示帶,警示帶埋設在管道上方與管道路由重合豎向對齊狀態。管道在穿越河流兩端設置警示牌131*1+910=2-97*3。

結語

隨著諸多成熟的熱力管道項目廣泛地採用了水平定向鑽設計和施工,積累了豐富的經驗,項目工程得以應對複雜的地質條件,使得穿越人工或天然障礙變得更加簡單、便利和安全。

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