卡罗来纳州的硬岩钻进

卡罗来纳州的硬岩钻进 第20卷第4,5期 2003年8月 非开挖技术 TrenchlessTechnology V01.20.No.4"5 August,2003 卡罗来纳州的硬岩钻进 IanClarke 摘要:本文介绍了夏洛特一梅克伦堡公司(CMU)在美国北卡罗来纳州硬岩中铺设 供水管线的工程,文中论述了工程中应用 的Robbins公司的最大型号的SBU(/|x型钻孔设备)设备特点和该工程的特点. 关键词:非开挖,硬岩,导向钻进化 夏洛特一梅克伦堡公司(CMU)正面临着一个 严峻问题——其供水系统的南端用水需求量急剧 上涨,这是由于美国北卡罗来纳州夏洛特南部地 区迅速发展造成的.作为一家公司,CMU可利用 的水供应,处理能力能满足较大的需求量,但仍需 要修一条新的主管线为缺水地区供水.新主管线 的铺设必须避开即将来临的 夏季中可能发生的低水压问 题.这样就没有多少时间去选 择路线,管线和构筑此系 .CMU聘请了顾问工程师 统 Black&Veatch管线设 计. 1设计 考虑了五条线路,但没有 时间确保做出最佳,最后 方案定为铺设直径为36in,48 in和64in的输送主管道,总 长约l5英里(即24公里),沿 一 条交通繁忙的行车道中 间,从夏洛特中部延伸到南 部.决定使用阶段性施工方 服务.输送主管道划分为5个单独的施工,以 便承包商之间的竞争,有利于得到最好的施工. 由于时间紧迫,获取许可权,进入公路和指定 线路通常于招标,施工前期工作同时进行.对所有 的合同都作了及时裁决,以便为承包商提供较好 的时机,使其在预期的夏季用水高峰前完成整条 图1在51号公路和约翰斯顿路的交叉处安装 直径为66in的小型钻孔设备 法,这样既能满足目前和长期的输水压力需求, 还可提供一定的盈余量.Black&Veatch为已完 成的直径为36in,长14,270英尺,直径为48in, 长47,30o英尺和直径为64in,长7,70o英尺的输 送主管道提供了一系列的资料和服务,包括设计 备忘录,图纸,详细说明,协助许可及施工阶段的 新管线的铺设. Black&Veateh的项目工程师JohnBekmanis 说:"在这个地区钻了两个土层孔,一个在推荐的 钻孔坑处,另一个在公路的中部.而且预计钻进会 遇到岩石.设计中将这些情况告诉了承包商,以便 得到他们对这条管线施工的建议,后来确定采用 第20卷第4~5期IanClarke:卡罗来纳州的硬岩钻进99 螺旋钻法完成."最终设计将钻孔标高降低了几英 尺以保证不会遇到混合土层的分界面,如岩石和 图2为PinoviIle岩石交叉口准备起始坑 土层的界面. 2钻孔 针对现场情况,Robbins公司使用了它最大 型号的SBU(小型钻孔设备)进行钻孔,其直径为 66英寸(即1.676m).南卡罗来纳州的 一 家螺旋钻进和公用隧道掘进承包 商——HorizontalUnlimitedInc.使用 SBU在51号公路和约翰斯顿路的交 叉处完成了一个长118英尺的短距离 钻孔,交叉点正好在夏洛特南边的北 卡罗来纳州的Pineville.这个钻孔必需 施工,因为51号公路是北卡罗来纳州 交通部(NCDOT)的一条行车道,也就 是说露天开挖法不可行.这个钻孔的 重要意义在于它穿越了非常坚硬的, 巨大的岩石. 负责北卡罗来纳州地质勘察的高 级山麓地质学家TylerClark说:"这个 挖十分困难,结果自然也可想而知. 州公用事业承包公司的负责人RonBrown 说:"当管线接近51公路和SBU路的 交叉点时,我们的工人移走了一块重 80,0001b(即36,300kg)的岩石.我们起 初试图使用60吨的起重机把它拉出 来,但没成功.最后叫了一辆150吨的 移动式起重机,把这块巨石吊了出来, 并送给了当地的一所高中." 考虑到临近一个部门综合建筑和 总线承包商(州公用事业建设)设定的 管线方向,钻孔的开挖坡度是一5%.螺 旋钻进的次承包商现场负责人,Hori— zontalUnlimitedInc.的HenryRider大 约在8个工作日内完成了这个钻孔. 为了加快工作步伐,HorizontalUn— limited使用直径为66in(1.676m),壁厚为0.526 in(14.3mm)的Permalok管作为快速组合管,消耗 的焊接时间几乎为0.Henry说:"开始时,费了我 们一些时间,但一旦我们了解了它,SBU便可直 接钻进,最后我们的套管只高出lin.我们对购买 离目标1英寸 图3直径为66in的SBU在交叉处末端贯通,地区有辉长岩的露头,这种情况下,富含淡黑绿 色,密实的粒状云母岩."辉长岩是最常见的一种 岩石,是一组基性和超基性的深成火成岩,包括闪 长岩,片麻岩和富含角闪石的岩石. 在这项特殊工程的现场是大块的岩石.对钻 孔和爆破人员而言,这意味着在钻孔和爆破时炸 药下面的岩石不会破裂.岩石中没有缝隙使得开 的这套系统印象很好." 3$BU RobbinsSBU是一种较新的工具,适合小型螺 旋钻和公用隧道掘进的承包商,它把软土螺旋钻机 的适用范围扩大到了混合土层和硬岩条件.SBU将 Robbins的硬岩TBM盘形切刀技术应用到了小型 100非开挖技术TrenchlessTechnology2003年8月 钻孔上.整套设备包括一个坚硬的切削头,高推 力/扭矩轴承部件,前挡板W/支脚和螺旋配 合.我们已成功证明SBU适用于4,000lb/in (25Mpa)~25,000lb,in2(t75Mpa)单轴抗压强度的 硬岩,而且可用于直径为24in(600mm)~72in(1, 829mm)所有尺寸的钻孔.这套设备可以购买,或 租约租用. Robbins的SBU产品经理TomFue~t说:"在 Robbins我们感觉到SBU是种坚固耐用的工具, 是硬岩螺旋钻进工程需要的一种器械.特别是在 他们告诉我们之前,螺旋钻和公用隧道掘进的承 包商会使用自己开发的硬岩切削头.我们使用自 己的标准设计,并对它进行修改以满足工程的地 质条件,或使用这个地区过去的经验.承包商通常 在他们小型货运汽车的前排座位上工作,开钻时 手边没有任何地质技术资料.有了SBU,如果我 图4起始坑在道路交叉点旁边 们熟悉该地区的岩石,钻孔长度和套管规 格,我们就可以支持SBU的性能.换句话 说,如果SBU不能切削岩石,我们将退还 你们剩余的租赁费.对夹石中的大型套管 钻进而言,由于速度快,一项螺旋钻进工 程的全部工作费用通常接近于人工掘进 的花费.在岩石中使用Robbins的SBU效 果是最好的." 张淑娟译 译自<NoDigInternational> Apm2002