穿越河流工程定向钻专项施工方案.docx
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1、穿越河流工程定向钻专项施工方案 沁阳市引丹入城投融资+施工总承包建设项目 穿越沁河工程定向钻施工方案 编制: 校核: 批准: 河南水建集团有限公司 沁阳市引丹入城投融资+施工总承包建设项目部 目 录 一、编制依据 2 二、工程概况 2 三、地质概况 2 四、主要工程量 3 五、施工布置 3 六、施工进度安排 4 七、施工流程 4 八、定向钻穿越施工 5 九、施工监测 16 十一、劳动力配置安排 17 十二、机械、材料配置安排 18 十三、平安文明施工措施 19 十四、技术记录 21 十五、组织机构图 22 十六、质量保证体系 23 十七、平安保证体系 24 定向钻穿越工程专项施工方案 一、编制
2、依据 1.1、水利水电建设工程验收规程(SL223-2008); 1.2、水平定向钻法管道穿越工程技术规程(CECS382:2014); 1.3、油气输送管道穿越施工规范(GB500692007); 1.4、给水排水管道工程施工及验收规范(GB502682008); 1.5、国家现行颁布的其他相关规范、标准及相关规程、手册等; 1.6、沁阳市引丹入城投融资+施工总承包建设项目施工招标文件及施工招标图纸等(合同编号:豫焦沁阳水利02188); 1.7、施工图纸及地质报告; 二、工程概况 定向钻穿越工程为沁阳市引丹入城投融资+施工总承包建设项目工程,定向钻起点桩号S9+870.448,终点桩号S1
3、1+450.448。穿越沁河、逍遥石河、杯截排工程三条河一次性穿越,进、出口曲线段圆弧半径取1300m,穿越水平投影长度为1580m,穿越段管道采纳DN800钢管,管道壁厚16mm,同时在出入土点旁边分别设置一道截渗环和回填黏土进行防渗处理。 定向钻穿越施工入土点坐标X=3888210.072,Y=403020.911,入土角限制在12o;出土点坐标X=3886656.031,Y=402735.679,出土角10o,钢管外防腐采纳环氧树脂,涂层厚度大于0.45mm。外防腐采纳聚乙烯,涂层厚度大于0.16mm。施工区左右岸地势较平坦,左岸地面高程为117.05-120.49m,右岸地面高程约为1
4、18m。穿越管道最低点管底埋深44.94m。三、地质概况 依据钻探揭露,在勘探深度内地层共分为7大层,上部为第四系全新统冲洪积形成的砂壤土、粉砂、中砂等为主,下部为第四系上更新统冲洪积形成的粉质粘土、细砂、圆砾、钙质结核等为主。在穿越深度范围内,主要涉及地层为粉土、粉质黏土、轻粉质黏土、重粉质黏土、粉砂、中砂、砾砂,局部为圆砾石。入、出土点曲线段穿越层虽然不在同一层位,但其主要为中砂、粉质粘土、轻粉质粘土,对穿越影像不大,但个别地层存在中砂、粉砂和圆砾,对穿越影响较大;水平穿越段主要为粉质粘土,穿越条件相对较好。但应充分考虑土层中所夹杂的部分圆砾等透镜体对穿越施工的影响。本区地振动峰值为0.1
5、0g,抗震设防烈度为7度,地振动反应普特周期调整值为0.55s。在钻探揭露深度范围内,场地地下水类型为第四系松散积累层孔隙潜水,赋存于、层及以下各层中。地下水主要接受河水、侧向径流和大气降水补给,排泄方式以人工抽取和蒸发为主,勘测期间为枯水期,地下水位111.98-155.23m,地下水位趋势整体呈北高南低。四、主要工程量 主要工程量 序号 项目 单位 数量 备注 1 DN800管道钻孔、回拖 m 1580 水平投影长度 2 DN1800管道焊接 m 1580 水平投影长度 3 土方开挖 m3 637 4 土方回填 m3 637 五、施工布置 5.1进场道路 入土点进场道路沿市区城北路修建临时
6、便道进入施工区。出土点进场道路沿308省道至出土点施工场区。5.2施工用电、用水 施工用电就近运用沁河堤防右岸变压器引出至施工场区,穿沁出入口施工用水就近分别采纳北截排水源及引水渠内的水源。5.施工场区布置 施工场区主要布置在定向钻入钻点,占地面积40m50m,场区布置图如下: 六、施工进度安排 从施工打算起先到复原地貌结束,施工时前期设备进场、场地布置,后期的地貌复原及其他工作均为正常施工时间,起先钻导向孔至管道回拖结束之间按两班制日夜施工,管道制作在施工期同步进行,安排总工期78天。序号 工作内容 时间(天) 1 施工打算、设备进场及安装、调试 10 2 泥浆配置,钻导向孔 20 3 扩孔
7、 36 4 管道回拖 2 5 设备拆卸及退场、冷弯管安装 10 6 合计 78 七、施工流程 定向钻施工主要包括测量放线、施工打算、导向钻孔、管道制作、扩孔回拖、尾工处理等施工工序,施工流程见下图: 道路、场地整理 测量放线 扩孔回拖 导向钻孔 泥浆配制 管道制作 施工打算 竣工收尾 挖回拖沟 管道下沟 沟内注水 八、定向钻穿越施工 8.1测量放线 1、依据设计图纸放出管线中心轴线; 2、确定钻机安装位置、工作坑位置、规划作业场地; 3、复核入、出土点坐标和两点间的水平距离。4、在入土点,依据管线中心轴线,测定钻机安装位置,蓄水池及钻进液池的占地边界线和工作坑等设施位置。5、在出土点,依据管线
8、中心轴线、占地宽度和长度,放出管道制作场地边界线和工作坑占地边界线,并标出拖管车出入场地的路途和地点。6、依据施工图纸及现场实际地形设置地面信标限制桩,测出各限制桩的相对坐标,做好记录。7、依据设计交底(桩)与施工图纸放出钻机场地限制线及设备摆放位置线,确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。8.2场地及道路整理 1、修筑定向钻施工进场道路,满意施工设备、材料进场运输要求。2、对定向钻进出口场地进行平整、压实,搭设现场施工房屋等临时设施。 8.3施工打算 1、地锚箱埋设 沿穿越反方向,距离入土点8m处开挖地锚坑,地锚坑长5m ,宽3m,深1.3m。 地锚坑底部平整压实后将地锚箱放入坑内,紧靠
9、地锚箱各侧每隔1m匀称打入U型钢板桩,钢板桩入土深度不少于8m。用18槽钢将钢板桩与地锚箱连接成一体。夯填地锚箱四周的泥土,使地锚与地面相平,待钻机定位精确后,将钻机的座架与地锚箱焊接坚固; 2、钻机及配套设备就位及安装 将拖车放置到预定的位置。取掉拖车上的尾部夹具。把支撑板放在支撑圆柱下,运用手柄顶起油缸。在拖车操作板上插入旁路插头。从限制盘启动柴油发动机。分开卡车并移走。在本次操作过程中拖车要总是保持水平。将驱动小车移到到滑架上的锁定位置。用导轨锁定装置上的销锁住驱动小车。取掉拖车后的运输平安螺栓。然后打开导轨锁定装置。移动钻架之前,确保已经取下运输平安螺栓,留意在移动钻架前要完全松开导轨
10、锁定装置。调整到预定的角度,然后通过驱动小车实现钻架移动使钻架头部抵达地面。调整钻架倾斜油缸以达到钻架预定的入土角度,将钻探设备安装到地锚上。用夹紧设施固定钻探设备。连接上钻杆钻头,校核钻头中心轴线与设计轨迹延长线是否重合,查看入土点位置正确性,如有偏差则调整机座板上的螺栓位置。3、测量控向参数 导向施工前,检查导向系统(接收器、放射器、远程同步监视器)的电源是否完好;检查接收器和远程同步监视器信道是否匹配,并测试施工区域干扰信号,确定合适的放射和接受频率。按操作规程标定控向参数,为保证数据精确,在穿越轴线的不同位置测取,且每个位置至少测四次,进行对比,并做好记录,取其有效值的平均值作为控向值
11、。导向孔的钻进是整个定向钻的关键,干脆关系到穿越工程是否胜利,控向员开钻前要细致分析地质资料,确定控向方案,钻导向孔时,控向员与司钻要重视每一个环节,仔细分析各项参数,相互协作钻出符合要求的导向孔。要随时比照地质资料及仪表参数,分析成孔状况,达到出土精确,成孔良好。在定向钻进过程中严格限制角度改变,尽量缩短测量间隔长度,特殊是遇到地层软硬改变时,参数测量间距不得超过2米,在调整方位和倾角时,要留有余量,避开因调整过度而反复调整角度,以防止出现“S”型轨迹。钻机控向系统是依靠地磁场进行方位限制,通过钻头后面的探头将导向孔参数传输到计算机。地磁场简单受到地下管线、地下电缆、地面高压线等金属构件的干
12、扰,从而造成控向参数不精确。经现场踏勘,定向钻施工上方存在有高压线塔,为确保精度,每次施工前,用消磁仪对无磁钻铤进行消磁处理,防止由于无磁钻铤被磁化产生磁场干扰,影响控向的精度。4、安装泥浆系统 泥浆系统主要由两个泥浆回收池、两个储浆配浆罐、砂泵、泥浆除砂清洁器、泥浆除泥器、卧式沉降离心机、搅拌器、射流剪切混浆等装置组成,为钻机设备供应满意要求的的泥浆。将泥浆设备按工作流程依次和运用说明书依次摆放在一起,并连接其管路、走道、护栏、电源线等。进行设备全面检查,防止运输过程出现问题,检查完成后逐个进行单机试运。用清水进行泥浆系统整体联合试运,并调试直至正常。 5、钻机选型 综合考虑施工场地、地形条
13、件、敷设管线直径、埋深和长度等因素,并参考设计单位看法,选择回拖力不小于500t的钻机进行穿越。 6、泥浆配制 泥浆是定向穿越中的关键因素,被视为定向钻的“血液”,其主要作用是携带和悬浮钻屑并排到地表、稳定孔壁和降低钻进时所需的扭矩和推拉力、冷却和冲洗孔底钻具。泥浆的主要工艺性能是流变性和失水造浆性,现场限制的主要因素是泥浆的粘度、各种添加剂的配制以及泥浆的压力和流量。回流泥浆的处理:钻机场地和出土点各有一个泥浆池,泥浆通过排浆池收集,经沉淀之后处理。由于穿越经过地层主要是粉土、粉质黏土、轻粉质黏土、重粉质黏土、粉砂、中砂、砾砂。对泥浆的要求比较高,为克服应付这种不利因素,我们将实行以下措施:
14、 水源实行就近从河道中取水,用水泵输送至水罐内,在水罐中沉淀、过滤后配浆。根据试验室确定好的泥浆配比用膨润土加上泥浆添加剂,配出适合不同地层要求的泥浆。泥浆的性能要求:密度限制在(1.021.25)g/cm3,采纳标准泥浆比重秤测定;黏度限制在3565s,采纳马氏漏斗测量,每2h测量一次;PH值限制在911,采纳PH试纸测试。泥浆在循环过程中因失水,携带钻销而变稠,应随时过滤及稀释。失水量限制通过添加降失水剂进行调整,一般状况下失水量限制在15ml/30min,水敏性、易坍塌和松散地层限制在10ml/30min以内。为了确保泥浆的性能,使膨润土有足够的水化时间,增加泥浆储存罐和泥浆快速水扮装置
15、。泥浆的回收利用:钻机场地和管线组装场地各有一个泥浆收集池,泥浆通过泥浆池收集,再经过泥浆回收系统回收再运用。泥浆的处理:首先通过泥浆回收循环系统装置对泥浆池中的泥浆进行回收处理,达到节约泥浆材料,降低穿越成本,削减废弃泥浆量的目的。穿越完成后,对无法回收的泥浆用重力沉降法进行沉淀,晒干水份并将剩余的泥浆用泥浆罐车运到郊区进行深埋处理。我们针对穿越经过地层主要是粉土、粉质黏土、轻粉质黏土、重粉质黏土、粉砂、中砂、砾砂。泥浆拌制如下: 水源的水经过沉淀存入水罐,在水中加入纯碱,使水软化。改善水质,同时提高水的PH值。加速粘土颗粒分散。针对地层特点,我们选用优质的定向钻高粘膨润土和少量纯碱。必要时
16、添加泥浆添加剂配出合乎要求的泥浆。为保证泥浆具有良好的流变性、高携砂性、固壁和润滑性能。运用的泥浆添加剂有:降失水剂、提粘剂和防塌润滑剂等。所加添加剂符合环保要求。7、钻机试钻 钻机组装完成后,细致进行检查确认无误后,严格根据设计图纸和施工验收规范进行试钻。钻进1-2根钻杆后,检查钻机各部位运转状况,各项参数均正常时按次序钻进。8.4导向钻孔 本穿越工程设计入土角12,出土角10;进、出口曲线段圆弧半径取1300m,穿越水平投影长度为1580m。导向孔设计穿越曲线参数表 序号 管道分段 起止点 桩号 管中心高程 (m) 管道埋深 (m) 1 入土直线段 起点 9+870.448 117.100
17、 4.6 2 终点 9+929.688 104.508 17.68 3 入土曲线段 起点 9+929.688 104.508 17.68 4 终点 10+204.961 76.102 44.94 5 水平直线段 起点 10+204.961 76.102 44.94 6 终点 11+107.864 76.102 37.32 7 出土曲线段 起点 11+107.864 76.102 37.32 8 终点 11+338.499 97.170 21.61 9 出土直线段 起点 11+338.499 97.170 21.61 10 终点 11+450.448 116.910 2.27 1、正式钻导向孔前
18、,在钻杆前面安装无磁钻挺、无磁方向短节、无磁造斜短节、定位调整片等,然后接好钻头。2、开钻前先清洗泥浆过滤网,用泥浆冲洗钻头及其水嘴,并对钻头进行试运转,时间不少于15min,确定机具各部位运转正常且钻头喷嘴有泥浆流淌后起先钻进。3、为了控向便利,在曲线段每根钻杆调整一次角度,一次顶进长度不大于0.5m,分段施钻,延长长度顶角改变匀称,每次调整的角度不得超过0.3,以便回拖顺当。4、钻进过程中随时测定钻进方向,依据微机显示的数据分析钻头所在的位置等。5、控向人员随时监视和限制穿越曲线状况,控向过程渐渐实现,不要急剧调向,以防卡钻。应依据管径大小所确定的穿越曲线确定每根钻杆的折角。每四根钻杆的累
19、计折角误差不得超过1.5度,且误差要随时调整过来。6、钻进过程中,如遇泥浆压力异样,应刚好分析钻进状况,必要时抽回几根钻杆,调整钻进方向。7、钻进过程中,电工要随时检查和摆顺控向线,不得有绞结和破损处,以防止信号传递失灵。8、钻完导向孔,应用管钳拆除无磁钻铤,尽量缩短钻具在导向孔内停滞的时间。8.5扩孔钻进 起先扩孔的前半段,要实行比较大的泥浆量,利用泥浆的流淌把孔内的泥土带到出土点。当扩孔中段,泥浆量要减小,因为距离出土点与入土点都比较远,泥浆从这两点返出须要的压力较大,假如实行大的泥浆压力可能从沿线冒出泥浆。在回扩到距离入土点较近时泥浆排量再次加大,泥浆将从入土点孔洞返出。在每级扩孔施工中
20、,要仔细视察扩孔状况。假如发生扩孔不顺畅等,要进行一次洗孔。依据地质状况及上一级扩孔状况,合理确定下一级的扩孔尺寸和扩张器水嘴的数量和直径,保证泥浆压力和流速,从而提高携带实力,削减岩屑床的生成。扩孔时根据设计要求适当限制回拖速度,随着扩孔器的增大,降低转速,使扩孔器边沿线速度限制在一个合理的水平上,根据设计扩孔参数平稳扩孔,操作员亲密留意泵压、扭矩、回拖力的改变,严禁憋泵、憋钻,强行回扩。扩孔完成后,分析成孔状况。扩孔和清孔时,要保持足够的排量。扩孔时亲密留意扩孔器扭矩的改变和扩进速度的改变,不明缘由的钻速突然下降,马上停止扩孔,分析扩孔器磨损状况,精确记录扩孔器的纯扩孔时间,正常运用状况下
21、,在达到厂家举荐寿命的80%时就推出更换牙轮扩孔器。1、本工程地质主要为粉质壤土和细砂层,扩孔器采纳组合式扩孔器。2、扩孔过程采纳分级方式扩孔,每次扩孔增加直径不大于100mm。终孔直径限制在1100mm左右。3、扩孔时应依据地质状况随时调整钻进液粘度,以确保孔壁稳定,并依据现场扭矩状况适当调整扩孔次数或增加清孔次数。4、每次扩孔前,都要用启动泥浆泵冲洗喷咀,检查有无堵塞状况,要确保喷咀畅通,否则要用粗铁丝疏通。5、每级扩孔完成后,结合扩孔过程中的扭矩、拉力及返浆状况对孔内清洁状况进行推断,若孔内钻屑偏多,则在下一级扩孔前进行洗孔处理。8.6管道制作 管道制作在定向钻扩孔前要全部完成,管道制作
22、区位于入土点侧定向钻中心线延长线上,水平投影长1580m、宽30m(实际长度待定),施工场区满意管道运输、组对焊接、回拖引沟开挖等施工场地要求。安排管道焊接场地长度为800米。1、管道组对 运至现场的防腐管管口坡口为标准坡口,管道吊装采纳吊带吊装,以免吊装时划损防腐层。管口组对前用自制清管器清除防腐管内杂物。管端10mm范围内用汽油或清洗剂清除油污,用磨光机清除铁锈、毛刺等,钝边、坡口及盖面焊压边部分打磨露出金属光泽。由焊工对管口坡口质量进行检查和验收,并进行工序内部交接。整个组装过程中,要留意爱护防腐层。2、管道焊接与检验 管道焊接是管道制作的关键工序,焊接质量是管道制作的重要质量保证。因此
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