魏华超，崔雁

(无锡市钻通工程机械有限公司，江苏 无锡 214161)

1 项目概况

本项目为哈尔滨市松花江水源松北区供水工程—过江管线工程，安装起点桩号0+143.40，终点2+941，包括三根直径800 mm平行过江的钢管，两座起终点处的阀门井施工及阀门井内的一根直径1 600 mm钢管供水管线的翻堤施工。本工程过江管道采用定向钻穿越工艺，管道直径800 mm，管道平行间距10 m，管道定向钻穿越入土点设置在松花江北堤外100 m，出土点设置在一水源堤外100 m，管材选用L360材质的钢管，内外均涂覆防腐层。该项目由中国水利水电第六工程局承包，山东胜利中通工程有限公司施工，于2017年5月8日开工，于2017年10月21日竣工，历时将近半年的时间，施工期间投入诸多设备，完成穿越长度3 000 m。由于地质情况较复杂，多半为沙层和泥土层交叉，又由于沙层不易成孔，导向角度较难控制，中途克服种种困难，终于完成了单条管线穿越。

2 地质概况

松花江北岸为河流侵蚀堆积地貌，属松花江流域河谷一阶地，由第四世纪冲击作用形成，地层为：①层杂填土，人工堆积形成，杂色以建筑垃圾掺杂黏性土等组成，其结构松散欠固结；②层粉质黏土，冲积形成，黄色或黄褐色，上部为耕土地，包含植物根系及有机质结构松散；下面几层为中沙层、细沙层、泥土层，混合交织而成。这类地层对定向钻穿越施工有很大影响，扩孔不易成圆孔，容易塌陷，细沙易于粘接在钻具上，堵塞钻具流道，造成润滑不良等现象。

3 ZT-TG500型推管机简介

3.1 设备选择

根据工程穿越长度及地质情况，如使用常规非开挖钻机施工，由于钻机本身回拖力不足，当钻机回拖管线时，需要用夯管锤进行夯击振动使管线松动便于拉动管线，这样的施工方法对非开挖钻机会造成很大的损坏。在钻机回拖管线时，如果钻机连接的钻具与管线连接处出现故障，或者管线抱死无法实现回拖时，需要把拖入孔中的部分管线从其后端退出，常规施工方法是使用滑轮组通过外力拉动，使管线退出，但是在退出时，滑轮组要经常导钢丝绳麻烦费时费力。

因此，使用推管机在钻机回拖管线时可以在后端助力协同钻机拖动管线，起到助力的作用；在钻具与管线连接处出现故障，或者管线抱死无法实现回拖时使用推管机更加方便快捷。此外，推管机还可以与盾构机共同连接使用，盾构机边开挖边前进，推管机在后端助力，使管线顺利进入孔中，完成管线的快捷铺设。

3.2 ZT-TG500型推管机

ZT-TG500型推管机(图1)构造简单，主要由夹持器、机座、动力站、操纵台四部分组成。整机采用分体式结构，结构紧凑，便于摆放，无泥浆、无污染，功能齐全。它的工作原理主要是利用夹持器把管线抱紧，然后利用两个推力油缸推动夹持器体，带动管线前进，操纵简单，可远程控制。

3.3 主要参数

ZT-TG500型推管机主要技术参数见表1。

表1 ZT-TG500型推管机技术参数表

图1 ZT-TG500型推管机

4 推管机在定向钻穿越中的应用

4.1 工艺流程

定向钻穿越的基本工艺流程是：先钻导向孔，再扩孔，然后清孔回拖管线。由于此次工程管线直径较大，距离较长，地层复杂，给定向钻穿越带来了很大困难，因此每个工艺过程都不可马虎。最后回拖管线是非常关键的一步，穿越工程是否成功在此一举。施工单位在回拖过程中遇到了极大的困难，挑战了他们的耐心，考验了他们的意志，在关键的时刻，推管机起到了一臂之力的作用，帮助他们顺利度过难关，使他们完成此次工程的穿越。

4.2 回拖初期

管线回拖初期，由于管线距离较长，反弹力较大，回弹距离在3 m以上，在推拉手柄控制钻机行走来回移动多次也无法消除掉反弹距离，只好在回拉过程中增加3 m短钻杆来消除反弹距离，进行拆卸钻杆，达到正常施工。还可以在钻机前端增加防反弹装置，也就是在钻杆拉过夹持器后，使用两半卡瓦机构卡住快速回缩的钻杆的大端部位，控制钻杆回缩来达到抑制反弹的目的。

4.3 回拖中期

在管线回拖中期，出现了钻杆断掉的情况，无法继续回拖。钻杆断裂的原因主要是：钻杆使用时间长，再加上这次的反弹力很大，钻杆被反复拉伸，并且回转扭矩很大，发生卡钻时，频繁出现正转与反转切换，导致钻杆疲劳破坏而断裂。

钻杆拉断时需要制造打捞器，利用打捞器打捞钻杆，待钻机上的钻具连接好打捞器后推入孔中开始打捞，经过几个小时的搜索，终于成功打捞。但是，由于打捞器的连接处强度不够，不能使用过大的拉力继续回拖管线，只能保持在一定的拉力下进行回拖。如果拉力不能拖动管线，只能在管线的尾部助力，原来的方法采用夯管锤进行夯击，但对于进入孔内管线较长的情况，使用夯管锤夯击作用有限，因此需要使用推管机助力。

推管机在使用之前，首先需要固定推管机底座，把底座放置在浇筑好的水泥平台上，前后用预埋制在水泥里面的地锚管与底座通过钢板连接。待底座固定稳后，启动发动机，推动夹持手柄，用夹持器把管线抱紧，然后用推拉手柄控制推力油缸，进行推进，此时应注意观察压力表，防止压力升高过快，并且控制速度，来实现与钻机同步操作，让推管机起到助推的作用。经过几次的推拉，管线逐渐松动，钻机在前面进行牵引管线，推管机在后面进行助推。经过几个小时的工作，断掉的钻杆被推出孔外。

4.4 回拖后期

在管线回拖后期，断钻杆事故处理好后不久，接下来的回拖过程中又出现新的问题，由于上次事故导致回拖停留时间过久，泥浆不能打入孔内，也就是说入土点不返泥浆，孔内润滑不良导致回拉力增加，钻机回拖一段距离后，拉力持续上升，此时管线已经进入2 000多米，只好继续回拖。管线所需要的回拖力达到钻机的回拖能力极限后，无法拉动管线前进。这时，再次使用推管机助力，推管机夹紧管线后缓慢推动，形成前面拉后面推的格局。推管机单次行程为3 m，拆卸一根钻杆需要推动四次，同时也消除了管线的反弹力，不用再接3 m钻杆。在后面助力的情况下，钻机回拉力降到了3 500 kN，推管机助力达到2 000 kN，才把管线拖动。然而在这样的情况下回拖力没有再增加，同时在管线内加入水进行配重起到了很大的作用，减小管线与孔上壁的摩擦力。

经过三天的施工，管线回拖成功。

在非开挖定向钻穿越回拖管线时，一般遇到管线回拖不动，主要先考虑用夯管锤进行夯击，夯动管线前进，由于本工程管线距离入孔较长，夯管锤在长距离夯击起不到作用，长时间的夯击对于成型的孔也不好，容易把孔振塌，黏土抱住管子更加麻烦，而现在用推管机进行助力非常的安全可靠，不会对管线造成任何损坏。因此，推管机在此次定向钻穿越过程中起到了非常关键的作用，保证了工程的顺利完成。

5 结语

此次定向钻穿越遇到了诸多未能预料的困难，其中最大的困难是钻杆断掉以及钻机实际回拖能力达不到管线所需的实际回拖力。如果没有推管机的辅助力，该工程可能以失败告终，然后重新导向清孔回拖，必然会增加巨大的成本。如果以后再有此类长距离管线穿越，没有足够的钻机能力，以及充分的准备，都可能会造成工程的失败。而我公司生产的推管机在这样的大工程上起到了举足轻重的作用，达到了承包方的竣工日期，确保了工程的顺利完成。