城市道路拉管施工工艺工法(道路管道施工附示意图).docx

拉管施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-GS-0104-2023市政环保公司 谢学武1 前言1。1 工艺工法概况城市道路管道施工，由于交通条件限制，现场无放坡开挖条件,不放坡全断面加强支护开挖的方式，对支护要求高，施工安全保障较低,造价很高，并且对交通影响很大，无法保证交通疏导要求。特别是埋深超过 5.0m 的管道开挖施工，属于危急性较大的深基坑施工。假设对开挖深度较大或因交通疏导缘由不具备开挖施工条件的路段实行非开挖拉管的施工方法，可有效解决市政道路管道施工难题。与传统的“挖槽埋管法“相比,它具有环境影响小、对交通影响小、对地层构造破坏小、施工安全牢靠、周期短、社会效益与经济效益显著等优点。1.2 工艺原理主要是承受地下定位系统,通过导向，分级扩孔的方法,确保钻机按预定的轨迹完成导向孔，从而到达准确铺管的目的.导向孔的施工主要依据设计轨迹,承受导向钻头内的探头盒放射肯定频率的电磁波传到地表。地面接收器收到信号,使用它可以随时测出钻头地下位置、深度、顶角、钻具面对角等根本参数。导向仪是导向钻进的眼睛， 它能使操作人员能够准时、准确地把握钻进状况,随时调整钻进参数,确保钻机按预定的轨迹完成导向孔,从而到达准确铺管的目的。工艺原理见图 1、图 2:图 1 施工工艺原理示意图2 工艺工法特点图 2 监控装置示意图非开挖拉管施工的优点,回避了开挖施工中存在的对交通、周边建筑及地下管线影响大,路面、房屋等需要大面积撤除并恢复而导致的资源铺张，并且施工周期短， 可有效避开埋深 4m 以上沟槽开挖施工时的塌方等问题,从而避开了作业人员的施工安全等问题，缺点方面，对拉管管材的质量要求高，要求环刚度在12.5KN/M2 以上的管材，从而使大于 DN8OO 以上的大管径管道管材目前还无法保证此环刚度而不具备拉管施工条件。另外，拉管施工将产生大量泥浆的需要处理，文明施工及环保方面要求很高，并且其施工费用相对开挖施工费用相对较高。3 适用范围自然气、给排水管等输送介质为液体或气体、管径801219 的钢管和PE 管等。4 主要引用标准给水排水管道工程施工及验收标准(GB50268、顶管施工技术(人民交通出版社)输油管道工程设计标准(GB50253、油气输送管道穿越工程施工标准 (GB50424、埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程CECS164)、钢质管道焊接及验收SY/T4103)、油气长输管道工程施工及验收标准(GB50369、管道下向焊接工艺规程SY/T4071)、石油自然气工业输送钢管交货技术条件其次局部：B 级钢管(GB/T9711。2)、水平定向钻进技术标准中国非开挖协会。5 施工方法依据设计轴线位置及管道埋深，在施工范围内通过现场调查、查阅资料、探测等手段调查清楚地下管线的分布状况后进展钻孔曲线设计,通过导向、分级扩孔后将焊接连通的管道一次性拖拉至孔内，然后进展后续的检查井等施工。6 工艺流程及操作要点6。1 施工工艺流程施工工艺流程见图 3:图 3 施工工艺流程图6。2 操作要点6.2.1 测量放线按设计轴线，结合坐标定位与相对定位法，将管道轴线标示与既有的路面等设施上.6。2.2 地下管线的探测在施工范围内通过现场调查、查阅资料、探测等手段调查清楚地下管线的分布状况。6.2.3 钻孔曲线设计： 1 钻孔曲线设计：1满足标准要求的最小曲率半径。即：R=1500D。2)满足穿越大路和河流安全标准要求;3） 选择最正确主力穿越层位.综合考虑入土角、出土角、曲率半径等因素,依据本工程综合考虑以上因素，确定导向轨迹.4） 定向钻孔轨迹线段由造斜直线段、曲线段、水平直线段与管道排水坡度全都等组成，为保证水平直线段精度要求，造斜段水平距离 L 可按图 4 计算确定.N 取值在 35 范围。图 4 定向钻孔轨迹计算示意图5） 入土造斜段与管道直线段之间及管道直线段与出土造斜段之间，至少应有一根钻杆长度到达管道直线段坡度要求。6） 入土角不宜超过 10°，出土角按导向钻杆及拖拉管材允许曲率半径较大值确定，一般不宜超过 20°。7） 相邻两节钻杆允许转向角依据土质条件，钻杆长度、材料等因素确定，土质越软，角越小,角的取值一般在 1.5°3。0°.2回拖力计算及最大拖拉长度1) 管道回拖力计算按图 5 所示进展计算：图 5 回拖力计算示意图式中Pt回拖力KN Py扩孔钻头迎面阻力KN Pf管周摩阻力KNDk扩孔钻头外径m,一般为管道外径 1。31.5 倍； D管道外径mRa 迎面土挤压力Kpa在上海地区，粘性土 Ra 在 5060Kpa;砂性土在 80100Kpa；L管道长度m)f管周与土的摩擦系数(Kpa，在上海地区，粘性土 f 在 0.30。4Kpa，砂性土在 0.50。7Kpa；2) 定向钻孔拖拉法施工，最大拖拉长度宜掌握在表 1 范围内:管道口径(mm所处土层粘性土砂性土粘性土最大长度m250180200备注DN300DN400表 1 最大拖拉长度掌握表砂性土150粘性土160砂性土120管道口径(mm所处土层最大长度m备注DN600承受特别、有效的成孔及减摩措施时,最大拖拉长度可适当增加。6.2。4 基坑开挖在拉管施工机械的前部,开挖一个可供临时储存泥浆的基坑，基坑深度在 2m 以内, 宽度在 1。5m 左右，长度在 8m 左右即可.6。2。5 钻机就位及试运转按施工布置图将钻机及附属配套设备安放在预定位置，进展系统连接、试运转， 保证设备正常工作。施工由 4000×2023×1500 的钢板箱作为地锚，必要时装满沙子提高其稳定性，将钻机前端固定在地锚箱上.6.2.6 钻导向孔1 导向孔施工步骤:1)探头装入探头盒。2） 导向钻头连接钻杆。3） 转动钻杆测摸索头放射是否正常。4） 回转钻进 2m 左右.5） 开头依据造斜轨迹进展钻进。6） 完成直孔段钻进。7） 依据造斜轨迹进展钻进.8） 导向孔完成。2 导向孔施工应留意事项：1） 确定管线入土点与出土点的位置和深度。2） 做好测量放线工作。依据设计要求，做好穿越管线的测量放线工作,放线时要做好放线基准点确实认工作，并使钻机、入土点、出土点在同始终线上.3） 把握穿越段地层特性导向孔施工前，应对穿越的地层进展分析，以把握其工程地质特性，保证钻孔施工时技术参数的合理性。4） 导向孔施工时，要保证导航员与钻机操作人员的协调全都。5） 导向孔钻进时，要随时把握导向孔实际轨迹线，以使导向孔轨迹与设计轨迹之间偏差在设计要求的范围内,觉察偏差超标要准时订正.6） 合理使用泥浆作冲洗液，确保钻孔成型及钻具的安全。7） 选用优质的碱性电池，保证导向仪有足够的工作时间，确保导向孔施工时一次性完成(见图 6、图 7、图 8、图 9。图 6 导向钻头入土图 7导向图 8 导向完成6。2。7反向扩孔图9钻头分别1施工步骤1)卸下导向钻头,换上反扩钻头及分动器。2） 分动器后连接钻杆.3） 扩孔。4) 反扩钻头到达钻头工作坑后卸下反扩钻头及分动器，将前后钻杆连接起来。5) 依据扩孔级次重复施工步骤，直至最终孔径2扩孔分级实施扩孔,故预扩孔施工最终扩孔寸径比设计要求大一级扩孔，清孔，例: 250mm、350mm、450mm、550mm、650mm、750mm、850mm.最终扩孔直径保证1.5 倍的铺管直径，确保管线铺设通道通畅见图 10、图 11、图 12、图 13、图14、图 15)。图 10 安装扩孔器图 11 扩孔拉进小管径、大管径需要提前分级扩孔)图 12 扩孔钻进、拖管图 13 扩孔钻进、拖管曲线图 14 扩孔、拖管到达接收坑图 15 扩孔头分别6.2.8 反向拖拉管材管道组焊完成，扩孔器清孔后，依据回拖力、扭矩的大小打算管道回拖施工时记录回拖中的扭矩、拖力、泥浆流量、回拖速度等数值，回拖数据时实报告。回拖力计算公式拉L2 fD2 /4 泥 7。851(D1+k 粘 DL2式中： 拉-计算的拉力(t)；L2穿越管段的长度m)； f-摩擦系数，0.1-0.3； D管子直径m； 泥泥浆的密度(t/m3； 1-管子的壁厚m；k 粘粘滞系数，0.01-0。03依据施工标准的要求，钻机应选择最大回拖力为理论回拖力 1.53。0 倍,可以完全满足施工要求见图 16.图 16 造斜段拉杆收回施工完成6。2.9 现场泥浆配置及处理1 泥浆材料用量依据一般土质状况，确定泥浆配制方案，实施泥浆开钻，开钻前配制好优质泥浆。泥浆在定向穿越中起关键作用，需要针对不同的地层承受不同的泥浆，假设地质状况简单，则对泥浆要求比较高，为了应付不同的状况，需要将实行以下措施：1将施工用水存入水罐，在水中参加纯碱，加速粘土颗粒分散，提高水的 PH 值；2) 依据事先确定好的泥浆配比用一级膨润土加上泥浆添加剂，配出符合要求的泥浆.3) 依据不同的地质条件，和不同的施工工序,确定参加不同的添加剂。4） 为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，在用量不能转变的状况下,将实行增加泥浆储存罐的数量.5） 废泥浆的处理：在焊接场地挖一个废浆收集池，收集废泥浆，经沉淀之后处理；在钻机场地也挖一个的泥浆回收池，泥浆经过回收池沉淀后，再经过泥浆回收系统回收;回收不了的泥浆排送到指定的地方。2 泥浆在各个施工阶段的配制方法：这些泥浆配制方案都是针对一般土质得出的，假设地质条件转变，其配制方案也随之转变：1) 钻导向孔阶段要求尽可能将孔内的物质携带出孔外,同时维持孔壁稳定较长的时间,保持孔内泥浆面，削减阻力,其根本配方是：78预水化膨润土+0。20.4增加剂+0。3%降滤失剂+0.2固体润滑剂。两端砂层加 0。2%单项压力封闭剂2) 预扩孔阶段要求泥浆肯定的动切力和良好的流淌性，提高泥浆携带力量,其根本配方为：78%预水化钠基膨润土+0。20.4提粘剂+0。2降滤失剂+0。2-0.3 泥浆流变剂.3扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携带力量；同时还有很好的润滑能力,削减摩阻;其根本配方如下：7-8%预水化钠基膨润土+0。2-0.3%提粘剂+0。3%降滤失剂+0。4-0。6%的润滑剂RT988)+0。20。3%泥浆流变剂。3 泥浆排放施工时废浆的排放必需符合文明施工要求，承受泥浆排放车,随时处理施工中产生的泥浆。7 劳动力组织人员数量及工种安排如表 2.表 2 现场施工人员需求表每台钻机配备)岗位职责人数工程经理负责整个工程的施工质量、进度、安全的掌握1 人技术员负责整个工程的控向等技术操作、资料治理工作2 人施工队长负责全班施工，协调各工序间操作1 人施工副队长关心队长负责全班施工,协调各工序间操作1 人质检员负责工程质量检查1 人安全员负责施工安全1 人吊机操作手操作钻机吊车施工2 人驾驶员负责卡车和面包车的驾驶工作2 人泥浆工负责泥浆配制4 人挖机操作员操作挖机2 人机械电工负责修理使机械正常运转1 人技工关心施工6 人后勤负责后勤保障1 人8 主要机具设备主要机具设备如表 3：表 3 主要机具设备表设备名称规格型号单位数量生产国(厂家水平导向钻机DL1500台1南京钻具9”泥浆马达套1廊坊导向仪月蚀套1美国DCI 公司泥浆车10 吨台1南京工程运输车依维柯解放辆2国产发电机50KW+130KW台2国产、国产污水泵55KW3.5KW台4国产泥浆泵15KW/7.5KW台2国产高压泥浆泵949台1国产9 质量掌握9.1 易消灭的质量问题易消灭的质量问题主要有：9.1.1 管材的环刚度不能保证; 9.1。2 管材的焊接质量缺陷；9.1。3 定向穿越偏差及泥浆的配置质量不能保证从而导致塌孔.9。2 保证措施9。2.1 材料掌握1 各种材料要有产品质保书、出厂检验合格证等，并经我公司检验人员及监理验收合格前方可投入使用。任何未阅历收合格的材料不得投入使用.2 组织专人进展材料选购，依据“质优、价廉、就近、准时“的原则进展.3 现场材料验收合格后，依据公司有关要求贮存和使用，以确保整个过程中不损坏、不变质和不丧失。9.2.2 定向钻焊接质量掌握1 焊缝检验合格、钻具及拉管头牢靠连接前方可拉管.拉管中急躁细致，留意参数变化，集中精力，觉察漏点及损伤要准时修补。2 为保护补口防腐在拉管时不被破坏，在补口的拉管前进方向一侧增加半个热收缩带,且补口应在拉管前一天完成以保证拉管时补口强度。9。2。3 定向穿越偏差及泥浆的配置掌握1 水源承受经净化处理后的当地河水，水经过沉淀池沉淀，沉淀之后的水存入水罐，在水中加纯碱，提高水的 PH 值。2 依据不同地层，按事先确定好的泥浆配比用一级膨润土加上泥浆添加剂，配出符合要求的泥浆,粘度掌握在 4060s 之间。3 所用的泥浆添加剂有：磺化沥青降滤失、聚丙烯酰胺、改性聚丙烯酰胺提粘、防塌降滤失剂等.4 废泥浆的处理：钻机场地内挖一个泥浆回收池,回收不了的泥浆用泥浆罐车准时运输到指定的位置。5 钻机及配套设备就位准确牢靠，导向孔不得急于求快，要认真复核，参数要求准确,偏差要符合规定，司钻、控向等操作人员要依据制定的方案钻进，如有特别准时汇报,必要时征得建设单位同意和支持.钻孔曲线要圆滑,扩孔要急躁细致，且要做好具体记录以便分析复核。10 安全措施10.1 主要安全风险分析10.1.1 由于导向过程中遇到障碍物或信号干扰，简洁消灭导向偏差太大现象； 10。1。2 管线资料有误及钻孔偏差致使管线损坏；10.1.3 扩孔器遇障碍引超卡钻;10.1.4 上钻杆没有到位、钻杆质量缺陷及扭矩、拉力过大引起脱扣或钻杆断裂； 10.1。5 孔内塌方,成孔不好致使拉管阻力过大;10.1 。6 孔内泥浆压力过高引起路面隆起。10。2 实行的措施10.2 。1 分析确定障碍物位置，修改导向轨迹避开障碍.10。2。2 马上停顿施工,保护现场，通知有关部门，制订补救措施抢修。10.2。3 用挖机、顶拉式千斤顶把钻杆回拉；减慢回扩速度，必要时换小口径扩孔器回扩。10。2.4 用挖机、顶拉式千斤顶把钻杆回拉；承受导向钻头在原孔位钻进至出土点，然后重回扩。10.2。5 用挖机、顶拉式千斤顶关心拉管；用挖机、顶拉式千斤顶把已入孔管线拉回,重扩孔.10。2。6 挖孔泄压.11 环保措施11.1 防止环境污染措施施工现场泥浆专人进展清理、清扫，要准时清理消灭场，并运到指定地点。施工中不使用含有有毒、有害元素的材料。制止在施工现场燃烧垃圾。11.2 防止 噪音污染措施严格掌握人为噪音，进入施工现场不得高声喊叫，无故敲打、乱吹哨，限制高音喇叭的施工.尽量选用低噪音设备和工艺代替高噪音设备和工艺。12 应用实例12。1 工程简介xxxx 成品油管道线路施工第五标段定向钻穿越工程,本工程金东段 JD029-JD031 号桩管线原打算开挖施工，由于考虑到管线需穿过珍宝混养塘、水泥大路和沼泽地, 所以施工难度较大，变更方案为定向钻施工。此穿越里程桩号为(9+890-10+449，穿越处位于金华市 xx 区鞋塘镇，穿越长度为 510m，穿越主管线承受 457×9.5 3PE 防腐管，并行敷设一条光缆套管,管材承受114×6。4 20#无缝钢管。穿越沿线主要为珍宝混养塘、水泥大路和沼泽地. 12。2 施工状况依据地质勘查报告及实际穿越地质,本处穿越地质状况主要为强-中风化泥质粉砂岩，其抗压强度较大，通过选用大吨位设备及高强度钻具,严格掌握导向等施工措施,自 2023 年 3 月开工，5 月完工，历时 3 个月圆满的完成了施工任务。12。3 工程结果评价该工程自开头施工至施工过程中，建设方领导及相关政府职能部门领导屡次到现场莅临指导，在工期要求紧，施工协调难度大的状况下，保证工期的同时又削减了对四周居民的影响及生态的破坏，并为建设方节约本钱近 40 万元。12.4 建设效果及施工图片图 17 拉管定向钻孔设备图 18 拉管引孔施工图 19 拉管拖拉施工图 20 拉管拖拉施工