非開(kāi)挖定向鉆管道施工組織設(shè)計(jì)

1、穿 越 施 工 方 法 及 方 案穿越工程概述：在管道施工過(guò)程中，遇到過(guò)路、過(guò)河、過(guò)鐵路、高速公路等不能開(kāi)挖地段均采用定向鉆穿越施工，此施工方法深受政府及廣大市民歡迎。該項(xiàng)技術(shù)是利用先進(jìn)的鉆掘設(shè)備配合先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)手段，在不對(duì)公路、鐵路、河流等地表設(shè)施損害的情況下鋪設(shè)、更換各種地下管道的施工技術(shù)。國(guó)外稱(chēng)為T(mén)renchless technology或No-Dig（非開(kāi)挖技術(shù)）。它與傳統(tǒng)的破路挖溝鋪設(shè)管道施工方法相比，具有不破壞道路結(jié)構(gòu)，不干擾路面交通，無(wú)泥塵污染，不破壞環(huán)境，鋪設(shè)管道導(dǎo)向定位精度高，工期短，成本低，施工安全性能好等優(yōu)點(diǎn)。目前該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在電信、電力、燃?xì)狻⑹?、自?lái)水、熱力、

2、污水等地下管線(xiàn)鋪設(shè)。在國(guó)內(nèi)大中城市利用非開(kāi)挖技術(shù)穿越公路、鐵路、水渠、河流鋪設(shè)管道已占60%左右。在具體施工過(guò)程中，先進(jìn)行穿越地段工程審批，地下管線(xiàn)會(huì)簽，然后依據(jù)會(huì)簽圖紙進(jìn)行地下管線(xiàn)勘察，確定交叉及平行管線(xiàn)位置，繪制施工平面圖及剖面圖制定施工方案。施工中鉆機(jī)坐在地面，鉆機(jī)30米前面開(kāi)挖一定深度的作業(yè)坑稱(chēng)之為入土點(diǎn)。鉆機(jī)的鉆桿與地面形成10-30度的夾角鉆入地下，鉆桿的前面安裝一個(gè)專(zhuān)用導(dǎo)向鉆頭，此鉆頭內(nèi)裝有一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，用于發(fā)射信號(hào)。地面的接收儀可以接收信號(hào)，并可以轉(zhuǎn)換成鉆頭的深度、角度、方向等數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。通過(guò)各種數(shù)據(jù)利用鉆頭力學(xué)矢量和原理調(diào)整鉆進(jìn)深度、角度、方向，到達(dá)作業(yè)坑內(nèi)使之達(dá)到水平或

3、者一定角度并符合埋設(shè)管道深度的要求。通過(guò)作業(yè)坑后保持一定角度鉆進(jìn)。鉆進(jìn)曲線(xiàn)應(yīng)滿(mǎn)足鋼管曲率半徑要求。在鉆進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)鉆頭不斷向?qū)蚩變?nèi)注射化學(xué)泥漿，使之潤(rùn)滑和固壁，并且保護(hù)回拖管道外壁減少劃傷。在鉆過(guò)路面、河流之后到達(dá)接收坑稱(chēng)之為出土點(diǎn)。在接收坑內(nèi)卸掉鉆頭安裝上回?cái)U(kuò)器進(jìn)行逐級(jí)別擴(kuò)孔，擴(kuò)孔直徑應(yīng)大于管徑的1.21.5倍?？椎佬纬珊?，回?cái)U(kuò)器后安裝一個(gè)回拖萬(wàn)向節(jié)，萬(wàn)向節(jié)與回拖管材之間采用卸扣聯(lián)接。在回拖過(guò)程中邊旋轉(zhuǎn)擴(kuò)孔邊回拖管線(xiàn)，回拖過(guò)程中通過(guò)回?cái)U(kuò)器不斷向孔內(nèi)注射化學(xué)泥漿，使之潤(rùn)滑和固壁并保護(hù)管材減少磨損。到達(dá)入土點(diǎn)作業(yè)坑后打開(kāi)卸扣，回?cái)U(kuò)器拉到地面，穿越管線(xiàn)便埋入地下，此路段穿越完成。1、工程概況1

4、.1 概述1.1.1 工程名稱(chēng)：雙陽(yáng)區(qū)供熱管道定向鉆穿越工程。1.1.2 建設(shè)地點(diǎn)：雙陽(yáng)區(qū)西北部。1.1.3 建設(shè)規(guī)模：定向鉆穿越水平長(zhǎng)度約為300m，管徑為426，采用聚氨酯保溫防腐。1.2施工概況雙陽(yáng)區(qū)供熱管道定向鉆穿越工程入土點(diǎn)在河北岸，出土點(diǎn)在河南岸。穿越平均水平長(zhǎng)度為300m。管道用管材為：螺旋焊接鋼管，管道規(guī)格為：426。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況考察，入土點(diǎn)位置在河北岸空地上，鉆機(jī)和輔助設(shè)備場(chǎng)地需要征用30米×20米空地。出土點(diǎn)在河南岸小區(qū)內(nèi)空地上，出土點(diǎn)作業(yè)場(chǎng)地征用30米×20米的空地。出土點(diǎn)焊接作業(yè)帶，焊接場(chǎng)地的作業(yè)帶為350m×10m。穿越入土角為10

5、76;，出土角為12°，穿越曲線(xiàn)曲率半徑為512m，穿越最大深度為-12m(以入土點(diǎn)標(biāo)高為基準(zhǔn)),河深4米。穿越供熱管道采用螺旋焊管，管道規(guī)格為426，采用聚氨酯保溫防腐。1. 3地形、地貌、地質(zhì)供熱管道定向鉆穿越工程位于雙陽(yáng)區(qū)西北部，穿越地段地形起伏較小，管道縱橫交錯(cuò)，河面較寬，落差較大，地質(zhì)較為復(fù)雜。1、淤泥質(zhì)粉土，褐黃色-灰色，混砂，飽和，結(jié)構(gòu)松軟，分布于河道范圍內(nèi)。2、耕表土，褐色褐黃色，稍濕，稍密中密狀態(tài)。3、粉砂，褐色褐黃色，濕飽和，中密狀態(tài)，混粉土。4、細(xì)砂，黃褐色灰褐色，飽和，中密狀態(tài)，夾粉土薄層。5、中砂，含礫石（5-20%），灰色，飽和，中密密實(shí)狀態(tài)，上部局部為細(xì)

6、砂夾層粉土，或?yàn)榉奂?xì)紗透鏡體，局部為礫砂，該層成分為石英為主，磨圓度較好。6、粉土，灰色，飽和，密實(shí)狀態(tài)，局部為中密狀態(tài)，夾薄層砂土或砂土互層。分布不均勻。7、粗砂，局部為礫砂及圓礫，灰色，飽和，夾粉細(xì)砂及粉土薄層，下部含卵石（粒徑20-60mm，含量10-30% mm），呈次圓一次菱角狀。8、粉土，局部為粉質(zhì)粘土，呈硬塑堅(jiān)硬狀態(tài)，灰色，濕飽和，密實(shí)，局部混砂或與粉西砂互層。該層厚度較大，為第三系泰康組，半成巖狀態(tài)，未鉆穿。2、工程施工程序防 腐 層 檢 漏驗(yàn) 收試 壓 吹 掃通 球 掃 線(xiàn)補(bǔ) 口 補(bǔ) 傷熔 管 及 檢 測(cè)布 管運(yùn) 管回 拖 管 線(xiàn)擴(kuò) 孔 清 孔預(yù) 擴(kuò) 孔鉆 導(dǎo) 向 孔鉆 機(jī)

7、試 鉆測(cè)量控向參數(shù)鉆機(jī)及配套設(shè)備就位現(xiàn)場(chǎng)圍擋地錨坑、作業(yè)坑開(kāi)挖平整鉆機(jī)場(chǎng)地測(cè)量放線(xiàn)施工作業(yè)帶開(kāi)拓現(xiàn)場(chǎng)勘察3、鉆機(jī)場(chǎng)地施工方案 3.1鉆機(jī)場(chǎng)地施工程序3.1.1現(xiàn)場(chǎng)勘察：根據(jù)施工圖紙對(duì)穿越現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地下管線(xiàn)勘察，并且要進(jìn)行管線(xiàn)會(huì)簽，確保管線(xiàn)安全。3.1.2測(cè)量放線(xiàn)：根據(jù)設(shè)計(jì)交底（樁）與施工圖紙放出鉆機(jī)場(chǎng)地控制線(xiàn)及設(shè)備擺放位置線(xiàn)，確保鉆機(jī)中心線(xiàn)與入土點(diǎn)、出土點(diǎn)成一條直線(xiàn)。 3.1.3平整鉆機(jī)場(chǎng)地：鉆機(jī)入場(chǎng)之前，對(duì)機(jī)位進(jìn)行平整（15米X10米），保證地面不下沉，使鉆機(jī)發(fā)揮出最大功率。3.1.4地錨坑、作業(yè)坑開(kāi)挖：施工之前，對(duì)出土點(diǎn)入土點(diǎn)進(jìn)行挖掘作業(yè)坑（5米X4米），為施工作好準(zhǔn)備。3.1.5現(xiàn)場(chǎng)圍擋：

8、鉆機(jī)入場(chǎng)之前，要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)、作業(yè)坑圍擋（20米X8米），保證封閉施工，確保施工安全。3.1.6鉆機(jī)及配套設(shè)備就位:首先將鉆機(jī)就位在穿越管線(xiàn)中心線(xiàn)位置上，鉆機(jī)就位完成后，進(jìn)行系統(tǒng)連接、試運(yùn)轉(zhuǎn)，保證設(shè)備正常工作。施工用水取河水放入水罐，經(jīng)沉淀后加入膨潤(rùn)土及必要的添加劑。3.1.7測(cè)量控向參數(shù)：按操作規(guī)程標(biāo)定控向參數(shù)，個(gè)別穿越工程現(xiàn)場(chǎng)地形復(fù)雜，不利于測(cè)量，為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，在管中心線(xiàn)的五個(gè)不同位置測(cè)取，且每個(gè)位置至少測(cè)四次，進(jìn)行對(duì)比，并做好記錄。3.1.8泥漿配制：按本次穿越泥漿工藝要求及地質(zhì)情況編寫(xiě)配制方案，確定正確的混合次序，按不同的地層配制出符合要求的泥漿。3.1.9鉆機(jī)試鉆：各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常、鉆

9、桿和鉆頭清掃完畢后試鉆，鉆進(jìn)1-2根鉆桿后檢查各部位運(yùn)行情況，各種參數(shù)正常后按次序鉆進(jìn)。3.1.10鉆導(dǎo)向孔：管線(xiàn)焊完成具備開(kāi)鉆條件后,按設(shè)計(jì)圖紙鉆導(dǎo)向孔,鉆孔偏差符合設(shè)計(jì)要求?？叵?qū)Υ┰骄燃肮こ坛晒χ陵P(guān)重要，開(kāi)鉆前仔細(xì)分析地質(zhì)資料和穿越導(dǎo)向孔的資料，確定控向方案，泥漿與司鉆重視每一個(gè)環(huán)節(jié)，認(rèn)真分析各項(xiàng)參數(shù)，互相配合鉆出符合要求的導(dǎo)向孔，鉆導(dǎo)向孔要隨時(shí)對(duì)照地質(zhì)資料及儀表參數(shù)分析成孔情況，達(dá)到出土準(zhǔn)確，成孔良好。3.1.11預(yù)擴(kuò)孔：導(dǎo)向孔完成，鉆頭出土后及時(shí)拆卸，裝上檢查合格的擴(kuò)孔器進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔，因穿越距離長(zhǎng)孔徑大，卸鉆鋌和鉆頭時(shí)，采用液壓卸扣鉗保證及時(shí)卸扣。3.1.12擴(kuò)孔、回拖：導(dǎo)向孔經(jīng)預(yù)擴(kuò)

10、，孔徑達(dá)到管線(xiàn)回拖要求的條件，將檢 驗(yàn)合格的穿越管線(xiàn)放入發(fā)送溝并檢查無(wú)誤后回拖。回拖前仔細(xì)檢查擴(kuò)孔器、旋轉(zhuǎn)連接器、卸扣（旋轉(zhuǎn)連接器的抗拉力為60T，封頭及管道連接的焊縫均須進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)，并確認(rèn)無(wú)缺陷）連接，確認(rèn)連接牢固方可回拖，回拖中兩岸要加強(qiáng)聯(lián)系，協(xié)調(diào)配合將管線(xiàn)敷設(shè)到預(yù)定位置。3.1.13。工程結(jié)束后，鉆機(jī)場(chǎng)地地貌恢復(fù)，設(shè)備轉(zhuǎn)場(chǎng)。聯(lián)系建設(shè)單位、監(jiān)理單位組織驗(yàn)收，按建設(shè)單位要求繪畫(huà)竣工圖紙。3.2定向鉆施工設(shè)備3.2.1主要施工設(shè)備性能表ZT50型鉆機(jī)連續(xù)運(yùn)行功率178KW旋轉(zhuǎn)最大扭矩18000N.m最高轉(zhuǎn)速65-105rpm入土角調(diào)節(jié)范圍514度出土角調(diào)節(jié)范圍1025度最大推/拉力55噸行駛

11、速度范圍045.7m/min鉆機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)0-90RPM鉆機(jī)外形尺寸8900mmX2400mmX2500mm穿越能力325/600m、800/300m鉆機(jī)結(jié)構(gòu)整體履帶式鉆機(jī)總重量21T泥漿泵最大流量600升/分液壓鉗最大上扣扭力24000N。M液壓鉗最大卸扣扭力24000N。M泥漿技術(shù)措施3.2.7泥漿控制：泥漿是定向穿越中的關(guān)鍵因素。穿越過(guò)程中地層有：淤泥質(zhì)粉土、耕表土、粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂、卵礫石。我們將針對(duì)不同的地層采用不同的泥漿，由于穿越地段地質(zhì)情況比較復(fù)雜，對(duì)泥漿的要求比較高，為克服這種不利因素，我們將采取以下措施：a.水源就近取用河水或井水，在水罐中沉淀、過(guò)濾后配漿。b.按照事先確

12、定好的泥漿配比用一級(jí)高效膨潤(rùn)土加上泥漿添加劑，配出合乎要求的泥漿。c.使用的泥漿添加劑有：防塌劑、減粘劑和潤(rùn)滑劑等。所加添加劑采用環(huán)保型添加劑，符合環(huán)保要求。d.為了確保泥漿的性能，使膨潤(rùn)土有足夠的水化時(shí)間，在用量不改變的情況下，我們采取增加泥漿儲(chǔ)存罐的數(shù)量，在一般工程中我們使用1個(gè)配漿罐和5個(gè)泥漿攪拌罐。e.回流泥漿的處理：鉆機(jī)場(chǎng)地和管線(xiàn)組裝場(chǎng)地各有一個(gè)作業(yè)坑返漿收集池，泥漿通過(guò)排漿池收集，經(jīng)沉淀之后處理。g.泥漿在各個(gè)階段所起的作用如下：（1）鉆導(dǎo)向孔階段要求盡可能將孔內(nèi)的泥沙攜帶出孔外，同時(shí)維持孔壁的穩(wěn)定，減少推進(jìn)阻力；（2）預(yù)擴(kuò)孔階段要求泥漿具有很好的護(hù)壁效果，防止地層坍塌，提高泥漿攜

13、帶能力；（3）擴(kuò)孔回拖階段要求泥漿具有很好的護(hù)壁、攜砂能力；同時(shí)還有很好的潤(rùn)滑能力，減少摩阻和扭矩；*淤泥質(zhì)粉土地層較穩(wěn)定，成孔性較好，巖屑易造漿、分散，防泥包摑是關(guān)鍵問(wèn)題，解決了防泥包摑問(wèn)題也就解決了流變性穩(wěn)定問(wèn)題。盡量采用低粘土含量泥漿，控制適當(dāng)?shù)偷恼扯取⑶辛?，提高泥漿中的SDX大分子聚合物濃度，以提高泥漿抑制性防泥包；加入SDJ防漏失；同時(shí)，SDX和SDJ加入泥漿中后，還能降低摩阻以減少鉆進(jìn)扭矩及推進(jìn)阻力，從而達(dá)到提高機(jī)械鉆速目的。施工時(shí)要求泥漿G12Pa以利攜渣，粘度在4050s之間有利于提高泵排達(dá)到提高攜渣效率的目的。】a. 入孔泥漿配方及泥漿性能孔徑配方泥漿性能 g/cm3FV S

14、PV mPa.sYP PaYP / PVG1 PaG2 PaFL ml5"4土+0.1SDX+0.1%SDJ1.0344 549 145 80.5 0.602 45 9 15室內(nèi)驗(yàn)證結(jié)果1.0348126.50.542.56.512b.配制工藝（1）按標(biāo)準(zhǔn)配方，先按地面容積預(yù)配10方泥漿開(kāi)鉆，就近取淡水9方，經(jīng)化驗(yàn)后使用，加入鈉土0.4噸，SDX 40公斤，SDJ 40公斤。（2）處理劑加入方案孔尺寸 （in）泥漿排量 （l/s）處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ5"16230.580.5817240.610.6118260.650.6519270.680.6

15、8* 耕表土地層疏松，膠結(jié)差，成孔差或放置時(shí)間長(zhǎng)容易塌孔。鉆孔中容易出現(xiàn)泥漿竄漏情況，施工中采用適當(dāng)高的粘切，較低泥漿失水，致密泥餅，要求泥漿濾液粘度高，盡量減少泥漿濾液進(jìn)入地層降低膠結(jié)力，進(jìn)入淺層中的SDX和SDJ增強(qiáng)近井壁的膠接能力，增強(qiáng)地層強(qiáng)度，有效支撐孔壁，從而達(dá)到穩(wěn)固孔壁的目的。同時(shí)，具有封堵能力的SDJ進(jìn)入地層后亦可有效的堵塞地層中的孔道，阻止泥漿竄入地層，從而避免因泥漿竄流掏空地層而造成的坍塌情況。a.入孔泥漿配方及泥漿性能 井徑配方泥漿性能 g/cm3FV SPV mPa.sYP PaYP / PVG1 PaG2 PaFL ml5"5土+0.1SDX+0.1%SDJ1

16、.0354 7012 178 130.6 0.753 68 12 13室內(nèi)驗(yàn)證結(jié)果1.036314100.714.58.510.4b. 配制工藝（1）按標(biāo)準(zhǔn)配方，先按地面容積預(yù)配10方泥漿開(kāi)鉆，取淡水9方，經(jīng)化驗(yàn)后使用，加入鈉土0.5噸，SDX40公斤，SDJ40公斤。（2）處理劑加入方案孔尺寸 （in）泥漿排量 （l/s）處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ5"16290.580.5817310.610.6118320.650.6519340.680.68* 粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂含礫地層淺層粘土層在沉積過(guò)程中形成的含礫石（或姜結(jié)石）地層易造成卡鉆事故。如果粘土層中含有

17、少量的礫石（或姜結(jié)石），因粘土地層相對(duì)穩(wěn)定，在鉆孔中可通過(guò)控制鉆進(jìn)速度逐漸將礫石擠入地層中，從而防止卡鉆。如果地層中出現(xiàn)大量的礫石（或姜結(jié)石），則需配合調(diào)整泥漿性能以保證孔道安全。首先，需提高泥漿的粘切，特別是較高的初始切力，利用其優(yōu)異的懸浮能力及“糊壁”能力減少礫石層的崩塌速度，避免卡鉆發(fā)生；其次，提高泥漿的粘土含量，利用大量粘土顆粒進(jìn)入礫石層間形成的膠結(jié)作用，達(dá)到穩(wěn)定孔壁的作用；第三，利用泥漿把聚合物帶入地層提高粘結(jié)力，增強(qiáng)地層自身強(qiáng)度，達(dá)到穩(wěn)固孔壁作用。泥漿配方及泥漿性能孔徑配方泥漿性能 g/cm3FV SPV mPa.sYP PaYP / PVG1 PaG2 PaFL ml5"6土+0.03SDX+0.15%SDJ1.0465 8212 189 150.65 0.846 97 15 15室內(nèi)驗(yàn)證結(jié)果1.047314110.7989.512a. 配制工藝（1）按標(biāo)準(zhǔn)配方，先按地面容積預(yù)配40方泥漿開(kāi)鉆，取淡水39方，加入鈉土2.4噸，SDX12公斤，SDJ60公斤。（2）處理劑加入方案孔尺寸 （in）泥漿排量 （l/s）處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ5&qu