非开挖穿越工程水平定向钻施工方案.docx
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非开挖穿越工程水平定向钻施工方案
重庆蜀能通建筑工程有限公司
二0一八年三月二十四日
第一章编制依据
一、施工方案编制主要依据
1、根据现场勘查确定点位
2、施工地区的水文、地质勘查资料
3、相关的技术标准、规范和规程(达到给水要求)
《水平定向钻进管线铺设工程技术规范》(CSTT)
4、施工场地现况调查
第二章工程概况
一、工程基本概况
本工程电力管道铺设,管径为PE160管(3孔)。
为了确保工程的顺利进行,我们建议对本次施工的地质条件进行工程地质堪探,提供行之有效的科学依据,才能高质量,高标准的按时完成施工任务。
根据现场察看我们经研究制定如下施工方案:
1、本工程根据场地地形、水文、河道及周边地质条件及穿越管道曲率半径,为保证电力管道的回拖,并将电力管道稳定埋设在底,设计入地角-25度,出土角为+25度。
2、拟选的定向穿越方案将根据现场的具体位置选择钻机摆放场地,达到最佳位置作为出土点场地。
入土和出土两侧各挖一个泥浆储存坑。
第三章工程特点
一、工程施工区域复杂,加大管理难度
施工中需在场内建设工作坑,电力管道需从地下穿越,规划的管道拉管长度为120米左右,拉管距离较长,工程要求精准。
施工时加大测量控制的力度。
本工程施工要求“精、准、快”:
(1)工程管理人员精力充沛、年富力强,施工人员素质高。
(2)施工要求高,追求一流质量。
(3)遇有突发事情或有现况不符情况迅速反馈,及时与设计、监理、建设单位联系,能迅速作出合理的应对措施。
二、牵引施工
采取非开挖施工方案即水平钻机钻孔牵引管道的施工方法。
该工程涉及面广,如何确保工程质量,确保施工安全是本工程重点控制的一方面。
水平导向钻进法,它的主要特点是,可根据预先设计好的铺管线路驱动装有契形钻头的钻杆从地面钻入,地面仪器接收由地下钻头内传送器发出的信息,控制钻头按照预定的方向绕过地下障碍物直达目的地,然后卸下钻头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩大器,使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径,并将需要铺装的管线同时返程牵回钻孔入口处。
在整个工作中,特别的混合机组提供的钻孔混合液不断地从钻头的钻口嘴喷出,用以润滑钻头,钻杆和加固钻道,以提高整个工程的工作效率。
第四章施工部署
优质完成工程是建设单位要求的,更是我公司所追求的。
为了达到上述目的,必须加强有力的组织保证体系,我公司决定按现代化的组织形式,成立非开挖穿越工程项目部,在项目经理统一领导下,设立机械化施工班组,现场设专职安全员。
一、施工准备
1、施工组织机构
我公司在承接该项目后,充分总结以往本公司在同类施工中取得的经验,结合本工程实际,全力以赴,精心组织队伍,采取切实可行的管理方法和手段,保质保量按期完成施工任务。
2、技术准备
由项目经理、项目总工负责组织工程技术人员,各职能部门人员认真阅读施工图及与该工程相关的规范、规程、标准。
组织编写施工组织设计,经审定批准后的施工组织设计文件,立即发至各施工部门,并组织作业人员认真阅读、学习,使施工组织设计作为自己的依据,真正做到指导施工作用。
(1)编制依据
定向钻穿越工程现场地质勘察及业主的委托文件。
1)定向钻设备选用
根据现场的地形及地质条件、定向钻穿越施工规划图、施工技术措施等因素,综合考虑:
钻孔设备采用GD380C-L水平定向钻机施工,该钻机给进—回拖力为38吨。
控向系统采用美国DCI公司生产的猎鹰无线控向仪。
主要机械、设备见下表:
机械、设备及主要工具一揽表
2)施工场地的布置
定向钻穿越如遇岩石入土点需要面积20平方、施工及堆放场地,其中开挖平整场地20平方米用于钻机、泥浆搅拌系统、钻进用材料等堆放场地,其余用于临时堆放弃土,以便今后回填。
在机坑内开挖一个0.5米(宽)乘以1.2米(深)乘以4米(长)的泥浆池作泥浆净化处理池,以便存放泥浆和雨水,然后采用一台潜水泵及时抽排处理后浆液。
钻机作业和材料、搅拌系统必须用管架搭设防雨棚,作业区四周围栏封闭施工。
二、施工方法
1、定向施工
(1)施工工艺流程
本穿越工程的主要几个工序:
测量放线、定向钻进导向孔施工、管道安装组焊、回扩拖管及原地貌的恢复(甲方负责)。
1)测量放线
根据施工设计图的入点、出土点坐标用全站仪放出轴线,每10m作一个控制点,沿管线轴左右偏角差不超过20mm,沿着线轴向误差不超过40mm。
同时放出施工场地边界线、出入土点基槽开挖的边界线。
2)定向钻进
主要以下几个步骤:
A、钻机的安装和调试
钻机安装在入土点,与出土点在同一轴线上,左右误差不超过100mm,钻机入土角为-25°。
定向钻机采用锚杆锚固。
将钻机主机就位,并将地锚箱连接好、泥浆系统、钻杆、铺助动力源等。
接好各种液压管线、泥浆管线及控制电缆等。
全部组装完毕,仔细检查确认后,设备进行试运转:
调试钻机系统,认直观察各表盘指示是否正常,各操作手柄是否回位,调校控向系统,将测量数据存储在计算机内;调试泥浆系统。
2、导向孔施工
导向孔施工是整个工程的关键,要严格按轨迹设计参数和水平定向钻进管线铺设工程技术规范施工。
本次选用φ125mm导向钻头,φ73mm加强钻杆进行导向孔的施工。
(1)钻机导向孔的钻具组合为:
导向钻头+控向仪+钻杆,导向钻头里面的发射棒把信号发射到地面控向仪,便于随时掌握方位和深度。
(2)在定向穿越施工过程中,随时根据显示器提供的数据与设计的轨变对比,如钻进轨变出现偏差,则需将钻杆撤回重新钻,或向相反方向钻进矫正。
施工过程中谨慎处理控向数据,并适当控制钻进速度。
(3)定向钻钻进曲线应来格按照穿越施工规范和设计曲线要求进行。
出土点沿设计轴线的纵向偏差不大于穿越长度的1%,且不大于1m;横向偏差应不大于穿越长度的2%,且不大于2m。
3、反向扩孔
导向孔完成后,卸下钻头,安装回扩头进行逐极回扩,考虑到穿越管道长度较长,穿越长度长(120米),地层复杂,设计最终回扩直径为Φ400mm。
4、回拖铺管
在钻进作业时,将回拖的管组焊试压,在组焊的管线顶端焊接拉管吊耳,然后通过接头和回扩器与孔内的钻杆连接,将管线回接进入充满泥浆的孔中。
5、回拖管线安装
PE160mm胶管工作管焊接时应将管道沿穿越轴方向布置,不能与轴线形成一定的角度,工作管出现弯道后,拖管时将会使胶管与地面及槽壁之间摩擦力增大,造成管道拖不动。
扩孔施工完毕后,将经探伤检查、试压合格的φPE160mm工作管道回拖拉入孔内。
回拖前仔细检查管道下的粘土袋滑道是否垫好,确保回拖管道完好。
α
F摩
F浮
F拉
α
管道在孔内的受力情况如图所
扩钻头连接完成后,送泥浆冲洗,检查泥浆喷嘴是否正常,确认合格后方可进行回拖,利用定向钻机的回拖动力随着钻杆的回拖拉入扩大的钻孔中,回拖施工应连续进行。
回拖阻力的计算:
摩擦系数取0.3~0.5。
经计算管线在回拖过程中的回拖阻力:
φ300mm工作管最小阻力F组=2吨,最大阻力F=5吨,小于施工中采用的钻机回拖力为28吨,故完全可以满足该项穿越工作。
工作管与回扩钻头边接如下图示:
300mmmmmm
封头
内径φ350mm
28吨卡环
回拖PE管管
焊接吊耳(厚)10mm
加强筋(厚)15mm
回拖PE管管
在回拖的过程中应慢速回拖,同时观察回拖力的变化,若发现异常应立即停止,查明原因方可进行下一步工作。
6、采取如下措施防止回拖过程中防腐层被破坏:
(1)回拖过程中PE管端头焊接在一钢板上然后采用φ250mm回扩头牵引导向,将管口置回扩头的中心,确保管口位于成孔中心。
,
(2)拖管前通过反复多次回扩,并增大回扩时的转速,不留孔内碎屑物,使孔壁表面更光滑,减少摩擦阻力,利于工作管回拖。
(3)孔内充满优质钻进液,做到良好的润滑作用,同时因工作管密封在较浓的钻进液中处于悬浮状,有利保护PE防腐层。
7、泥浆的控制
采用本钻机配套的泥浆搅拌系统进行泥浆搅拌,钻遇不同的地层采用不同的泥浆。
钻进中遇泥砂地层以澎润土泥浆为主,泥浆最基本的作用是维持孔壁的稳定性,防止空壁坍塌,冷却钻头,喷身钻进等功能,泥浆主要由清水、优质粘土(膨润土)配制而成,是一种无害的、符合环保要求的泥浆材料。
8、泥浆的处理
按照国家环保要求施工,不使用有毒有害及污染环境的原材料施工。
施工中排出的泥浆经沉淀处理后方可外排。
第五章场地的恢复
穿越管线与陆地上管线连接并试压完成后,即可进行场地的恢复。
在紧邻管线段采用细土回填,该回填过程中应避免砸伤、撞伤穿直管线,严禁用掺杂块石等硬质杂物,以免损坏管线防腐层(甲方负责)。
第六章施工进度计划
总工程期取决于甲方协调配合而定。
以钻机施工计,接到进场通知进场施工,工程前期协调场地平整及入土点土石方开挖、钻机安装调试、导向孔施工、出土坑开挖、回扩、回拖管,合计7天。
管道组焊、试压可在钻机施工时同步进行。
第七章工程质量保证措施
工程质量是工程安全性和可靠性的核心,质量管理则是保证质量的有力手段。
施工技术措施的实施,施工技术规程的贯彻,施工过程的统筹和控制,都要围绕工程质量的保证而进行。
该项目将实行全面质量管理,将工程质量控制在工程施工的每一个环节。
1、工程质量第一责任人为项目经理,技术负责人负责日常质量监督、检查并有质量否决权。
经济效益考核中,工程质量为首先考核目标。
2、建立完整的质量管理体系,技术质量部全面负责施工质量的检查,对各工序质量实行先自检合格,经监理检难签证认可后,方可进入下道工序作业。
对检查有质量问题的工序无条件返工,直到达到设计和规范要求。
3、提高施工人员的质量意识,坚持工地技术例会。
(1)对施工人员做好岗位前培训。
(2)按工序组织全体施工人员认真学习施工方案,并结合工序施工的情况提出具体的要求及措施。
4、作好施工记录,自检记录。
技术负责现场所有资料的汇总和检查。
5、定向钻施工的成败关系着本工程能否如期完成,关系着本公司的质量信誉。
为此需全体施工员务必做到:
(1)在设计阶段,要详细的研究工程质报告,结合现场勘察,以《水平定向钻进管线铺设工程技术规范》(CSTT)对铺管轨迹进行设计和管道的受力进行系统的分析,以确保施工的安全和质量。
(2)在施工过程中,准确调整钻机的位置和角度。
(3)导向孔每钻进3米测量一次,如果发现偏差应及时调整,并增加测量次数,以确保导向也轨变在设计范围内。
(4)导向人员在导向过程中对钻头在孔内的位置和趋势应准确判断,发出调整钻孔轨迹指令,引导钻头沿设计轨迹钻进。
(5)司钻应严格按照导向人员发出的指令进行操作,遇有异常情况应及时停钻,与导向人员研究解决,不得擅自作主张,并作好施工记录。
(6)泥浆配制人员应掌握整个钻进液的搅拌,净化和循环系统,监视需要的水量,调整合适的钻进液。
(7)管道进场前要对管道的质量进行严格的检查。
(8)在拖管前要对管道的吊耳焊接和防腐进行检查,确保管道符合设计要求。
(9)施工前要对操作人员进行技术交底,强调质量标准和质量要求。
(10)强化质量保证体系,由项目经理全面负责质量管理工作。
(11)施工人员应相互积极配合,保证每一道工序按规范进行。
第八章安全管理措施
贯彻“安全第一,预防为主”的方针,严格执行各项技术安全组织措施,切实做到安全施工,保障职工的生命安全和施工设备不受损害。
把施工安全工作作为道要的任务来抓,正确处理好施工安全与质量、进度、效益之间的关系,在工程进度与安全发生矛盾时必须坚决服从于安全、让位于安全。
本工程安全施工目标是:
一、消灭重伤、死亡重大人身事故;
二、消灭一次损失5000~10000元以上的设备、事故;
三、每百人轻伤率不超过1人;
四、不发火灾、水灾事故;五、杜绝违章指挥、违章人作业。
为达到上述目标,采取以下安
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