水平导向钻进法施工方案10267.pdf
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1、水平导向钻进法施工方案【1】准备工作 不开槽管道施工的关键是做好导向孔曲线的设计和地质勘察,导向孔的设计和施工受许多因素的制约,其中最主要的是施工现场的地上和地下条件,地上条件包括地形,地貌以及周围建筑物、道路、河流等:地下情况包括原有地下管线、地下水和地质结构等。现场勘察内容包括:原有地下管线及设施的直径和埋深,原有电缆线路的走向等情况,并在地面作好标记,穿越地层的土质类型、含水量、透水性。为了使施工过程中尽量不给交通安全、城市环境及周围群众正常生活带来影响,在不影响正常施工的前提下在施工现场周围(即出、入口和泥浆池周围)用挡板加以保护和隔离。【2】导向孔钻进 1、准备工作完成后,根据施工图
2、纸确定每孔拖拉管线长度(150-180 米),并确定钻机定位,本路段污水管道入土口的沥青路面上入、出工作坑(钻孔引槽)位置,钻孔引槽尺寸根据污水管埋深确定,本路段引槽尺寸为 1.2 米宽*4 米。2、中间天窗井为 3 米*3 米(本工程中各污水检查井距离在 40-60米左右,故利用中间污水检查井作为中间工作井),用切割机对沥青路面进行规则切割后,用挖掘机油压镐破碎挖出钻孔引槽及中间天窗井。本路段牵引管施工多余泥浆在钻孔、扩壁的同时罐车清运。3、按照 ABP 软件设计图开始施工。尽可能缩短钻进路径的长度,减少钻进和回扩、回拖时间。4、利用导向钻机及导向仪,通过检测和控制手段使导向钻头按设计轨道钻
3、进。5、钻机应运转并调整好适合本次施工的参数,按设计曲线要求钻导向孔,在穿越曲线上每隔 4.5 米设数据控制点,以此控制导向孔不偏离设计曲线。【3】回扩孔 1、导向孔钻进完毕后,卸掉钻头及控向系统,安装上回扩器进行预扩,根据我公司的经验,本次扩孔采用逐渐增大扩成孔,扩孔器的规格为350、450、550、650、750。2、为了使扩完的孔成型较好,扩孔速度不能太快,扩孔时间应大于 3 分钟/根,泥浆粘度保持在 45-50 秒之间,泥浆量保持在孔内充满足够泥浆。【4】敷设管线 1、将最后一次扩孔的回扩器接上待铺管道,最后用钻机将管道拖入洞中,在钻机拖管入洞的同时注入拌有化学泥浆的混合液固化填充管道
4、和孔壁的泥浆,一次性敷设成功。2、扩孔完成后进行管道回拖作业,扩孔完成至管道拖拉的时间不应超过 2 小时。3、PE 管的焊接将要连接的两根管子保持水平状态,并清除其表面的杂物,将电热熔带及锁紧扣带放在管道连接部位并用夹钳把锁紧扣带扣紧,然后把热熔机与电热熔带相接,设定加热时间后启动热熔机(绿灯亮),当热熔机的红灯亮时电热熔过程完成。4、关掉电源,再一次用夹钳扣紧锁紧扣带并保持一定的冷却时间(约 15min),冷却后松开锁紧扣带。5、如此类推将管道焊接成需要敷设的长度,为拖管做好准备。6、PE 管道的加固:回拉管道过程中要牵引的管线很长,为了保证在牵引过程中不会出现拉断管和因泥浆排出不及时而压扁
5、管的情况,在回拉前要作以下处理:利用 PE 比钢管内径小两档,在 PE 管外部用钢管进行护管。7、在钢套管外部绑上钢筋,技术处理如下:(1)顺管外沿用 4 根 6 号钢筋紧抱管两端,管中央则用 1 根 8号钢筋拉住管两端,在管外围每隔 10m 采用 6 号的钢筋环形抱住外沿的 4 根钢筋,确保拖管的整体性,防止断管。(2)为了保证这 5 根纵向受力钢筋能够整体受力,将钢筋都焊接在封板上,8 号钢筋与封板用玻璃胶封口,防止漏水。(3)分别在 A、B 点开挖一深坑,让泥浆自由流到坑里,并用泥浆泵抽出。8、PE 管接头焊接(1)管道连接采用对接熔化焊接头,该接头由管材与同材质的管件熔合组成,与母材同
6、材质、等强度,焊接形成的翻边具有良好的加强作用。但内翻边会减小管道的实际流通直径增大介质的流动阻力。(2)对接熔化焊接头施工工艺:1)清理管端 2)将管子夹紧在熔焊设备上,使用双面修整机具修整两个焊接接头端面。3)取出修整机具,通过推进器使两管端相接触,检查两表面的一致性,严格保证管端正确对中。4)在两端面之间插入 210的加热板,以指定压力推进管子,将管端压紧在加热板上,在两管端周围形成一致的熔化束(环状凸起)。5)一旦完成加热,迅速移出加热板,避免加热板与管子熔化端摩擦。6)以指定的连接压力将两管端推进至结合,形成一个双翻边的熔化束(两侧翻边、内外翻边的环状凸起);熔焊接头冷却至少 30m
7、in。(3)加热板的温度必须由焊机自动控制在预先设定的范围内。(4)如果控制设施失控,加热板温度过高,会造成溶化端面的PE 材料失去活性,相互间不能熔合。(5)良好焊接的管子焊缝能承受十几磅大锤的数次冲击而不破裂,而加热过度的焊缝一拗即断。【5】注浆 1、泥浆的使用和造浆根据本工程地质勘察报告管线所在土层的性质,在扩孔时采用清水造浆。2、扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携砂能力,同时还有很好的润滑能力,减少阻摩力和扭矩,其基本配方为:3-5%预水化钠基膨润土+0.2%化学泥浆,施工用水 pH 值应控制在 6-8。3、在钻机拖管入洞的同时注入拌有化学泥浆的混合液固化填充管道和孔壁的泥浆。在工
8、程施工过程中如果土质情况有变化,泥浆配方作应用调整。【6】标高保证措施 1、在整个工程施工过程中,标高问题贯穿始终,也是重要的技术参数,因此本公司将施工质量中标高的控制放在首位。2、为确保工程质量,着重承诺:严格按照国家有关标准施工、服务;工程移交前,经确认工程质量 100合格后交付建设单位。3、采用 DCI 公司生产的 ECLIPSE 无线地下定位系统,该系统包括地面接受器及遥显,地面接受器通过接收钻头内无线探棒发射的信号,探测钻头的具体位置,遥显上显示钻头钟面值及温度和接受器探测的钻头深度;钻机操作人员根据接收器探测结果,在导向人员指挥下,对钻头偏离设计轨迹及时进行调整,确保钻头沿设计轨迹
9、钻进。4、在设计施工曲线时,每隔 4.5 米在该处地表点测量该点的标高并标示出,要求测量前先清除地表杂物。5、仔细清查钻进轨迹中的地下管线情况,掌握地下管线的埋深、管线材料,根据实际情况编制施工方案。6、导向孔施工前应对导向仪进行标定或复检,以保证探头精度;7、精确调整钻机的位置和角度,以保证入孔位置;8、导向孔每 4.5 米测一次深度,如发现偏差应及时调整,以确保导向孔偏差在设计范围内;9、司钻应严格按照测量员的指令进行操作。我公司从事非开挖工程时间比较早,有一套完整的施工经验,能对遇到的各种复杂情况作出准确的判断和处理。从而保证在施工过程中能按照设计的标高进行钻进和回扩管子。【7】工程检查
10、验收 1、每道工序完成以后,有施工班组进行自检,再经过技术员同意后才能进入下一道工序;2、管线铺设完工后,由贵方进行验收,并填写竣工验收表。【8】定向钻进施工技术要求【8.1】导向孔 1、导向孔钻进一般采用小直径全面钻头,进行全孔底破碎钻进。在钻头底唇面上或钻具上,安装有专门的控制钻进方向的机构。在钻具内或紧接其后部位,安装有测量探头。2、钻进过程中,探头连续或是间隔叶测量钻孔位置参数,并通过无线或有线方式实时地将测量数据发送到地表接收器。3、操作者根据这些数据及其处理这些数据得到的图表,采取适当的技术措施调整孔内控制钻进方向的机构,从而人工控制钻孔的轨迹,达到设计要求。【8.2】回扩 1、导
11、向孔完成后,必须将钻孔扩大至适合生产管铺设的直径。2、一般,在钻机对面的出口坑将回扩钻头连接于钻杆上,再回拉进行回扩,在其后不断地加接钻杆。3、根据导向孔与适合生产管铺设孔的直径大小和地层情况,回扩可一次或多次进行。【8.3】回拉 1、回扩完成后,即可拉入待铺设的生产管。2、管子最好预先全部连接妥当,以利于一次接入。3、当地层情况复杂,如:钻孔缩径或孔壁垮塌,可能对分段拉管造成困难。4、回拉时,应将回扩钻头接在钻杆上,然后通过单动接头连接到管子的拉头上,单动接头可防止管线与回扩钻头一起回转,保证管线能够平滑地回拉成功。5、钻进液泥浆(1)定向钻机采用泥浆作为钻进液。(2)钻进液可冷却、润滑钻头
12、、软化地层、辅助破碎地层、调整钻进方向、携带碎屑、稳定孔壁、回扩和回拉时润滑管道还可以在钻进硬地层时为泥浆马达提供动力。(3)常用的钻进液泥浆是膨润土和水的混合物。(4)导向孔施工完成后,泥浆可稳定孔壁,便于回扩。(5)钻进岩石或其它硬地层时,可用钻进液驱动孔底“泥浆马达”。【8.4】轨迹设计参数【8.4.1】覆盖深度 1、完成岩土勘察,确定了穿越的轨迹,就可确定穿越的覆盖深度,需要考虑的因此包括钻孔施工对地面道路、建筑物或河流的影响,以及对该位置已有的管线的影响。2、推荐穿越的最小覆盖深度大于钻孔最终回扩直径的 6 倍以上。3、在穿越河床时,应在河床断面最低处之下 5M 以上。【8.4.2】
13、入、出土角 1、820 度的入、出土角适用于大多数的穿越工程。对地面始钻式,入土角和出土角应分别 6 度至 20 度之间。2、对坑内始钻式,入土角和出土角一般应采用 0 度或近似水平。【8.4.3】辅助参数 1、入土点或出土点与欲穿越的第一个障碍物之间的距离应至少大于 3 根钻杆的长度。2、与水体的最小距离应至少为 5-6M,以保证不发生泥浆喷涌。3、从钻进技术方面考虑,第一段和最后一段钻杆柱应是直线的,即没有垂直弯曲和水平弯曲,这两段钻杆柱的长度应至少为 10m。【8.4.4】钻孔轨迹控制 钻进导向孔时,每 23m 进行一次测量计算。在这些测量计算的基础上作出钻孔轨迹图。还可应用测控软件进行
14、轨迹控制。弧形导向孔轨迹【9】定向钻工艺流程图 【10】管道焊接施工方案 1 测量放线 设计交底及现场交桩 测量放线 场地平整及便道修筑 设备进场、安装、调试 管道组对、焊接 磁方位角测量、泥浆配制 焊缝无损检测 试钻 试压、清管、扫线 钻导向孔 补口、补伤、检漏 预扩孔 发送沟开挖/发射座安装安装 管道与钻具连接 管道回拖 试压清扫测径 现场清理及地貌恢复 设备退场 1.1 交接桩及测量放线 1.1.1 交桩及测量放线前应备齐以下各项必要的工具及现场标志物:1)备齐交接桩记录及施工标准规范。2)检查校正所用测量仪器:全站仪、经纬仪、水准仪等。3)备足木桩、花杆、红旗和白灰。4)备齐定桩、撒灰
15、工具、斧头、木锯和其他用具。5)野外施工用车辆准备。1.1.2工程施工前由业主或监理单位组织设计人员进行设计交底,并现场交桩,做好相应的原始记录,对丢、缺的控制桩和水准基标由设计单位恢复后方可交桩,交桩后发生丢失由施工队在施工前根据定测资料采用测量的方法予以恢复。1.1.3 测量施线应由参加接桩的测量技术人员主持,测量前对全站仪、经纬仪、水准仪等测量仪器进行校定,仪器必须经校验合格且在有效期内方可使用。1.1.4 应根据施工图及施工需要,按图纸上的入土点及出土点坐标放出管线中心轴线;在入土侧,应根据占地长度、宽度,放出施工场地边界线,并标志出设备/材料/机具及其拉运车辆出入场地路线及地点;在出
16、土侧,应根据管线中心轴线、占地宽度、预制作业带跨度(14m)和长度(为穿越管段长度加 50m),放出管线组装场地边界线和泥浆池占地边界线,并标志出运管车出入场地路线和地点。1.1.5 施工作业带清理 根据测量放线成果定出作业带范围,作业带宽为 14m,长度为穿越管段长度加延长 50 米。2 布管、清管作业 2.1 布管 2.2 布管准备 2.2.1 为保证安全和保护管口,当采用管端形式吊管时,要采用专用吊杠和尾钓,以保证钢丝绳与管子夹角大于 30o。布管平面布置图 2m 2m 施工作业带边界 施工作业带边界 布管中心线 2.3 清理管口 a)管内无污物;b)管端内、外 20 毫米范围内管口完好
17、无损、无油污、无锈锈、毛剌等。c)检查管端 10 毫米范围内原钢管的焊缝余高打磨掉,并平缓过渡。准备好清理管口的器材、工具,如汽油、棉纱、灰板、锉刀、角式磨光机、电动钢刷、半自动切割机。2.4 清管 2.4.1 测量管周长作好组对级配。2.4.2 当管内有泥污和杂物时,应换好干净的软底鞋(解放鞋、球鞋)进入管内,用棉纱、笤帚将管内清扫干净。2.4.3 用棉纱、汽油、纱布清除管端内、外 20mm 内的油污,用角式磨光机修磨坡口及用电动钢刷清除管口内、外 20mm 范围内的铁锈、污垢。2.5 坡口检查和修理 坡口质量的检查:当采用钢管制造厂加工的 V 型坡口时应符合设计和施工规范要求:a)端坡口不
18、得有机械加工形成的内卷边。b)查坡口尺寸:坡口角度、钝边高度。2.6 管子检查和修理 2.6.1 管口表面质量检查,对于管口表面深度小于 3mm 的点状缺损或划伤,采用焊接方式进行修补,且焊前将修补部位预热到 100120,若管口表面有深度大于或等于 3mm 的点状缺损或划伤,管口必须切除。2.6.2 采用直尺或自制卡规检查管口的椭圆度,当椭圆度不超过3%时,用胀管器或千斤顶校正;当椭圆度超过 3%时,应将变形段切除。严禁采用锤击方法强行校正管口。2.6.3 矫正无效的管口和存在裂纹或分层的管口必须切除。2.6.4 现场管道组对时如采用氧乙炔焰切割,切割后应将表面的热影响区用砂轮机磨除,磨除厚
19、度不小于 0.5mm,同时将切割表面和坡口表面的淬硬层清除。切割表面应平整,不得有裂纹,坡口面与管子中心线垂直,其不垂直偏差应小于 1.5mm,毛刺、凸凹、熔渣、氧化铁、铁屑等均应清除干净。并做好坡口加工记录。3 管道组对 3.1 管口组装准备 3.2 管端坡口的加工一般采用机械加工,特殊情况下采用氧乙炔切割加工,但必须用动力砂轮机将坡口修磨均匀、光滑。3.3 对接接头的坡口形式、坡口角度、钝边、根部间隙、对口错边量应符合业主提供的焊接工艺规程中的规定;3.4 检查钢管厂对口管端是否符合设计和规范要求。核对钢管类型、壁厚、防腐结构和耐温等级。检查清口工序管口清理的质量,检查坡口的型式、角度及各
20、部尺寸是否符合要求,否则应进行修磨,使之符合规定要求。3.5 管口组对应和符合下表的规定 管口组对规定 序号 检查项目 规定要求 1 坡口 符合“焊接工艺规程”要求 2 管口清理(25mm 范围内)和修口 管口完好无损,无铁锈、油污、油漆、毛刺 3 管端螺旋焊缝或直缝余高打磨 端部 10mm 范围内焊缝余高打磨掉,并平缓过渡 4 两管口螺纹焊缝或直缝间距 错开间距大于或等于100mm 5 钢管短节长度 不小于 1.5m 6 管子对接偏差 不得大于 3o 7 错边量 不大于 1.6mm,且沿周长均匀分布 4 焊口预热 4.1 预热温度应符合焊接工艺规程的要求,预热宽度应为焊缝两侧各大于 80mm
21、,预热结束时的温度应稍高于规定温度,一般为 80-150。4.2 测温方法采用红外线测温仪,在距管口处 80mm 处测量,需均匀测量圆周上 8 点。4.4 保证管口加热均匀,若管口污染,应清除污染后重新预热。5 焊接要求 5.1 焊接前,焊工要按焊接工艺卡检查管口的坡口、钝边、间隙和错边量等,管口处要无起鳞、裂纹、夹层、油脂、油漆、毛刺、污垢及其它影响焊接质量的有害物质,合格后方可焊接。5.2 管道施焊前,应按照焊接工艺评定,制定现场对口焊接及缺陷修补的“组焊作业指导书”。管道组选用内对口器,焊接必须有必要的防风保护措施。当环境温度较低时,要根据焊接工艺评定要求对焊口采取必要的焊前、焊后热处理
22、措施,并要采用测温仪器进行温度监测。焊接过程中严格按焊接工艺卡的要求进行施焊,严格执行焊接工艺纪律。5.3 焊接过程中,管口两侧应采取保护措施,可在管口两侧铺垫胶皮以防止飞溅灼伤防腐层表面。5.4 焊材的使用应严格遵循 GB503692006 中各款的要求,并在领取焊材时,要认真核对焊材的类型、牌号和规格,符合要求时方可领取使用,并将当日剩余的焊材及时送回焊材库房。5.5 焊条药皮有裂纹、变质和脱落现象,不得领取使用;一旦发现焊材施焊时不合格,应立即废弃。5.6 焊接引弧应在坡口内进行,严禁在管壁上引弧。5.8 焊接时发现偏吹、粘条或其它不正常现象时,应立即停止焊接,更换焊条及修磨接头后施焊。
23、5.7 焊道的起弧或收弧处应互相错开 30mm 以上。每个接头焊接前必须修磨。必须在前一焊层全部完成后,才允许开始下一焊层的焊接。每个焊口要连续一次焊完。每层焊完后,应用砂轮机或钢丝刷将飞溅、焊渣和缺陷清除干净,每层焊道层间温度要达到规定的要求。5.8 每一焊工组配 1 名打磨焊道的砂轮机工,专门清理焊道。修磨时不得伤及管外表面和坡口形状。5.9 根焊过程中及完成后,严禁矫正管子的接口错边量。5.10 在两个焊工收弧交接处,先达到交接处的焊工应多焊部分焊道,便于后焊焊工的收弧。5.11 在焊接规范范围内,热焊道的焊接应遵照薄层快速的原则。5.12 根焊道起弧点保证熔透,根焊道内成型应均匀凸起。
24、5.13 应避免焊条横向摆动过宽。为保证盖帽焊的良好成型,填充焊层填充(或修磨)至距离管外表面 12mm 处为宜,但不得损坏表面坡口形状。5.14 在下列任何一种焊接环境下,若无有效的防护措施,严禁施焊:雾雨天气;低氢型焊条电弧焊时风速大于 5m/s;纤维素型焊条电弧焊时风速大于 8m/s;半自动焊时风速大于 8m/s;空气相对湿度大于 90%;环境温度低于焊接工艺规程规定的温度(规定5)。5.15 对焊接环境采取保护措施如下:在管子焊接时,将管子两端采用易拆卸的封堵封死,一端用塑料帽,一端用帆布帘,防止管内产生穿堂风,影响焊接质量。一般焊接可采用如下图轻便折叠式防风棚;此外,每个机组配备专用
25、的防风棚;防风棚必须能保证前面规定的焊接条件,否则应采取其他防护措施。5.16 焊条头、剪下的焊丝段、清理焊道的焊渣等污物应有专人认真收集,集中妥善处理。5.17 焊口完成后,焊工将接头表面的飞溅物、焊渣等清除干净,并对焊缝进行外观检查。外观检查应符合本工程规定的标准。5.18 每个焊完的焊口按业主或监理规定的标记型式作好焊缝标记,并填写记录。5.19 组对焊接起始以及下班或中止焊接 2h 以上时,组焊末端要用封堵帽封堵管口,但封堵帽不允许与管子点焊。封堵帽应具备防止泥水进入管内的功能。6 对口器的卸除 6.1 在拆内对口器时,只有根焊道沿管周长均匀分布,且完成100%时方可卸除。对口支撑或吊
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