CN114233191A - 一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,属于海上风电施工工艺领域;该施工方法包括以下步骤:测量定位放线;围堰施工;管道安装组焊;泥浆配制;导向孔钻进;分级反扩成孔及管道回拖;压密注浆。该施工方法的优点在于安全可靠、施工过程简单快速,可以有效缩短工期,同时确保海堤表面道路的畅通,不影响交通。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,属于海上风电施工工艺领域。
背景技术
在工程中,经常遇到不同种类结构穿越堤坝的情形,明挖法穿堤工程会对堤坝产生破坏,工作量大,回填后也可能因为施工质量问题而对堤身引起较为严重的影响,使得堤坝在穿堤项目施工过程中或后期运行中发生变形或渗透破坏等现象,给堤坝的安全带来安全隐患。因此,对于一些小型的穿堤工程,非开挖施工方法是一种更佳的选择。非开挖施工方法主要包括顶管法和定向钻孔法。其中顶管法适合于管道为平直布设的情况,对于管道路径为曲线时,则定向钻孔法则更能满足现实需要。
对于海上风电场海缆管线,在登陆地点需要穿过海堤在转换井内接入陆缆后,最后接入陆地上的集控中心。由于海缆线较细,使用的管道直径也较小,所以利用利用非开挖的定向钻孔法进行穿堤施工,不仅可以满足海缆穿堤的需求,还不会对堤身造成重大的影响。本施工工艺安全可靠、施工过程简单快速,可以有效的缩短工期,同时确保海堤表面道路的畅通,不影响交通。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,利用非开挖的定向旋转钻孔技术,实现风电场的海缆穿堤,并对管道周围进行压密灌浆,最大限度减小穿堤工程对海堤的影响。
本发明的基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,包括以下步骤:
1)根据施工要求的管道轴线放出各段钻机安装位置线;
2)在外海侧采用袋装充填土构筑围堰;
3)采用电焊方式对穿堤管道进行组装;
4)根据现场情况,配制加入添加剂的膨润土泥浆;
5)将导向钻头以设计入土角度钻入土中,并根据设计曲线钻进到达出土点;
6)根据土质情况采用分级反拉旋转扩孔成孔及管道回拖;
7)利用普通硅酸盐水泥浆液对管道周围进行压密注浆。
进一步的,在步骤1)中:钻孔坐标及路线等参数可由计算机进行实时监测,并根据监测数据对钻头的钻进方向进行调整。
进一步的,在步骤2)中:袋装充填土颗粒组成及充填饱满度应满足要求,且采用错缝搭接的形式进行围堰的构筑。
进一步的,在步骤3)中:焊接方式采用对接焊,且整个管道要一次性焊完。
进一步的,在步骤4)中:使用的泥浆添加剂包括降滤失剂、提粘剂和防塌润滑剂。
进一步的,在步骤6)中:反拉旋转扩孔采用分级组合式扩孔器完成,在进行完托管后,利用预设钢丝绳将海缆拖入管道内,且管道与海缆之间用沙土填充,在出入口处采用洛克塞克封堵。
进一步的,在步骤7)中:对海堤以下部分的扰动区采用跳孔注浆方法进行加密注浆。
与现有技术相比本发明的有益效果为:
1)采用非开挖钻孔方式进行施工,施工速度快、成本低,且对堤坝的破坏较小,可确保施工期间海堤表面道路的畅通,不影响交通。
2)在钢管与海缆之间用沙土填充,可减小在长期荷载作用下钢管的变形,以防止钢管破裂后引起海缆的折断,提高穿堤管线的使用寿命。
3)在钢管的出入口处利用混凝土进行注浆密封,可防止高潮水位下海水通过管道向海堤内侧涌入。
4)利用硅酸盐水泥浆液对管道周围的扰动土体进行加密注浆,不仅可以提高土体的强度,防止由于海缆穿堤而引起堤身的沉降,还可减小土体的渗透性,防止管道周围形成集中渗流区,导致土体流失而引起堤身塌陷。
附图说明
图1是本发明实施例所述的一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法中分级反拉旋转扩孔的示意图;
图2是本发明实施例所述的一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法中管道回拖的示意图。
图中:
1、海堤;2、地基;3、钻杆;4、导向孔;5、扩孔头;6、旋转接头;7、管道孔;8、回拉钻杆;9、管道;10、钢丝绳;11-注浆区。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1-2所示,一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,包括以下步骤:
对海堤1的环境进行现场勘察,根据施工要求的管道轴线放出各段钻机安装位置线、管道两端的具体轴线位置及标高,在计算机软件中标出轴线及标高,设计详细的导向数据。同时,在施工范围外缘设置围堰,围堰采用袋装充填土斜坡结构,其高度应大于可能的最高潮水位。根据现场管线资料调整管道轨迹,确定定向钻穿越剖面图,确保提前避开地下障碍物及管线。然后,将钻机及附属配套设备锚固在预定位置,钻机方向必须跟管道轴线方向一致。
根据定位放线现场,对管道路9由进行取土分析,根据地基2的土质情况进行泥浆配比。泥浆采用膨润土加上泥浆添加剂,添加剂包括降滤失剂、提粘剂和防塌润滑剂,根据导向孔阶段、扩孔阶段和回拖阶段的需求,改变几类添加剂的比例,以达到稳定孔壁、减小摩阻的作用,在施工过程中,为保证泥浆粘度,每两小时测一次采用马氏漏斗测量泥浆粘度。同时进行管道9的安装,钢管9采用一次性焊接完成,焊接时在钢管9内放置一条钢丝绳10,用于回拖海缆。
在施工准备完成后,首先按设计入土角进行钻孔导向,钻进时适当控制钻进速度,保证导向孔光滑,导向孔4完成后,根据钻孔轨迹和数据记录,确定导向孔4是否可用,其判断标准为轴线左右偏离控制在钻进长度的1%以内,深度偏差控制在钻进长度的0.5%以内,出土点偏差控制在1m内。
得到导向孔4后,利用分级反拉旋转方法扩孔,各部分连接顺序为:钻杆3→扩孔器5→回拉钻杆8。在扩孔过程中根据地层情况及出浆状况确定回扩速度和泥浆压力,保证扩孔质量。在预扩孔完成后,将钻杆3卸下,并把管道10与扩孔器5相连,进行管线回拖,同时将管道9与其内部预设的钢丝绳10一起拖回到外海侧。在管线回拖的整个过程中根据钻机显示的回拖力大小控制好回拖的速度,根据管线回拖过程中地质变化情况调整的泥浆配比。
完成拖管后,利用管道内预留的钢丝绳10牵引海缆完成穿管,然后将管内电缆与钢管9之间利用沙土回填,在外海侧和海堤内侧的管口进行洛克塞克封堵,并在在管口附近一定长度范围内对利用混凝土进行灌实。
最后对顺堤向管道两侧进行压密注浆,压密灌浆区11要覆盖海堤正下方的管道9周围,注浆深度达到管道9上方1m范围内,对于隐患层内注浆孔深度达到管底以下2m。采用矩形面孔方式,从外围向中间完成跳孔注浆。完成后,最终拆除围堰,将施工现场还原。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)根据施工要求的管道轴线放出各段钻机安装位置线;
2)在外海侧采用袋装充填土构筑围堰;
3)采用电焊方式对穿堤管道进行组装;
4)根据现场情况,配制加入添加剂的膨润土泥浆;
5)将导向钻头以设计入土角度钻入土中,并根据设计曲线钻进到达出土点;
6)根据土质情况采用分级反拉旋转扩孔成孔及管道回拖;
7)利用普通硅酸盐水泥浆液对管道周围进行压密注浆。
2.根据权利要求1所述的一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,其特征在于,在步骤1)中:管道两端坐标及轴线位置数据均由计算机实时监测,通过在管线钻进线路上布设跟踪点,及时调整钻进参数,保证钻头的钻进方向与设计线路误差在允许范围内。
3.根据权利要求1所述的一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,其特征在于,在步骤2)中:袋装充填土土源采用粘粒含量小于10%、粒径大于0.05m的颗粒含量大于70%的砂土,充填饱满度为85%,相对密实度小于0.6。
4.根据权利要求1所述的一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,其特征在于,在步骤3)中:焊接方式采用对接焊。
5.根据权利要求1所述的一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,其特征在于,在步骤4)中:使用的泥浆添加剂包括降滤失剂、提粘剂和防塌润滑剂。
6.根据权利要求1所述的一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,其特征在于,在步骤5)中:为保证钻孔方向,在出入钻点之间每隔一根钻杆设置一个明显标记,每钻进一根钻杆,探测两次方向。
7.根据权利要求1所述的一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,其特征在于,在步骤6)中:反拉旋转扩孔采用分级组合式扩孔器扩孔。
8.根据权利要求7所述的一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,其特征在于,所述分级组合式扩孔器的切削刀头采用高硬度耐磨合金,扩孔器桶体表面堆焊上耐磨合金,提高整个扩孔器的强度和耐磨性。
9.根据权利要求1所述的一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,其特征在于,在步骤6)中:在电缆穿管结束后,管内电缆与钢管之间沙土回填,入土处和出口点管道口利用洛克塞克进行封堵,并在出入口一定范围内对钢管与电缆之间进行混凝土灌浆封堵。
10.根据权利要求1所述的一种基于非开挖定向钻孔技术的海上风电场海缆穿堤施工方法,其特征在于,在步骤7)中:采用跳孔注浆方法。
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