PE管道定向钻穿越公路工程施工专业技术方案.docx
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PE管道定向钻穿越公路工程施工专业技术方案
PE管道定向钻穿越公路工程
施
工
方
案
编制：
马建民
审核：
宋雪燕
审批：
刘金西
施工单位：
北京市市政一建设工程有限责任公司
编制时间：
2014年11月18日
目录
一：
工程简况………………………………………………………1
二：
设备材料情况…………………………………………………1
三：
工艺流程图及施工方法………………………………………2
四：
工程主要施工技术……………………………………………4
五：
冬季施工措施…………………………………………………9
六：
突发情况的应急措施…………………………………………9
七：
安全文明施工…………………………………………………10
给水管道定向钻穿越公路施工方案
一、工程简况
对于焦作电厂上大压小异地扩建工程厂外中水补充水输水管道工程中，关于省道
需穿越焦作市修武县境内相关省道，共计四处，分别是：
1、S233老斗武路，穿越位置位于公路桩号K47km+180m处，施工工艺为定向钻，管道采用2根DN500PE管（PE100级），PE管设计承压为1.0MPa，最小埋设深度为8.0m，与道路夹角为87.6°；
2、S233斗武路连接线（云台大道），穿越位置位于公路桩号K47km+140m处，施工工艺为定向钻，管道采用2根DN500PE管（PE100级），PE管设计承压为1.0MPa，埋设深度为12.0m，与道路夹角为89.52°；
3、S308冢沁线（修武东口），穿越位置位于公路桩号K147km+960m处，施工工艺为顶定向钻，管道采用2根DN600＋1根DN250PE管（PE100级），PE管设计承压为1.0MPa，最小埋设深度为12m左右，与道路夹角为76.73°；
4、S308冢沁线，穿越位置位于公路桩号K151km+900m处，施工工艺为定向钻，管道采用1根DN400和1根DN250PE管（PE100级），PE管设计承压为1.0MPa，最小埋设深度为8m，与道路夹角为79.21°。
本段机械定向钻为焦作电厂上大压小异地扩建工程厂外中水补充水输水管道工程管线，路面距管顶覆-8m以上，管材选用PE100级管，管径φ630mm、φ500、φ400、φ250四种规格，管长度为10000mm/节；热熔机粘接。
本段地质情况，属土质亚粘土，由于施工场地管道敷设地段不便进行开挖，因此我公司根据设计要求采用非开挖水平定向钻技术敷设管道。
二、设备材料情况：
本工程所使用的主要设备表：
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
水平定向钻机
32T北京土行孙
台
1
穿越
2
泥浆泵
QZB35-16
台
2
供浆
3
泥浆罐
20m3
具
2
制浆
4
泥浆罐
20m7
具
2
储浆
5
锚固箱
5×1.8×1.5
具
2
锚固
6
发电机
康明斯253KW
台
2
整个场地供电
7
控向室
间
1
钻机操作室
8
工具房
间
1
施工工具
9
离心泵
15KW
台
1
供水备用
10
离心泵
台
1
抽泥浆备用
11
汽油机泵
本田
台
1
给泥浆罐供水
12
泥浆测定仪器
套
1
比重计、失水仪、粘滞系数测量仪
13
对讲机
GP885
部
4
通讯
14
安全警示牌
块
20
安全
15
吊车
CY12
台
1
吊管道
16
热熔机
H630
台
3
热熔焊接管道
并保证本工程施工过程中所有设备仪器运转正常。
三、工艺流程图及施工方法
施工工序及具体操作
管道安装→测量放线→三通一平→钻机就位→穿越设备进场→穿越设备安装调试→磁方位角测量→试钻→制浆→导向孔→扩孔→扩孔回拖→管道空隙内注浆→穿越设备退场
（1）管道安装
1）根据中国非开挖协会的《水平定向钻穿越施工规范标准》，穿越管道在轴线方向上应与穿越中心线保持一致。
2）PE管道连接，将每根管道用热熔机热熔连接，管道一般长度比直线距离长20m或根据实际长度来确定，然后热熔粘结回拖头，检查每个接头粘结是否合格，不得有粘结不良的接口存在；否则，切开返修重新热熔粘结。
3）管道预制完成后，在管道下面用装土草袋垫（电缆专用滑轮）辅助管道发送，装土草袋垫间距10m。
（2）测量放线
1）依据设计交底，复测入、出土点标高及其距离，增补穿越中心及出、入点引桩。
2）绘制平面布置图，用白灰线放入土侧，出土侧各种设备操作停放区及进场道路。
（3）三通一平
1）出、入土点两侧基本清理平整，从主要交通道路到两侧应达到穿越设备进场条件。
2）工作坑：
出入土点各挖一个工作坑，规格为长*宽*高=6M*2.5M*3.5M
3）泥浆坑和接收坑：
出入点工作坑旁各挖一个泥浆坑,规格为长*宽*高=25M*4M*3M
4）施工用电：
发电机一台，配有专业人士使用。
5）施工用水：
用水水源就近解决。
（4）钻机就位：
由拖车头牵引钻机进入工作场，根据穿越中心线及入土角，调整钻机就位，钻机就位后，控向室相应就位。
（5）穿越设备进场
1）依据平面布置图，依次将钻机、钻杆、泥浆泵、发电机、工具房、材料房就位。
（6）穿越设备安装调试
1）将钻机与控向室各电气线路连接，放下钻架，确定锚固坑位，用白灰标出，然后收起钻架。
用单斗开挖锚固坑，将锚固箱放入坑中，然后锚固箱周围灌注C30混凝土。
2）布置好现场用电线路，连接好各设备间信号线。
3）各设备单机试运转，确定工作正常，各设备间通讯线路工作正常。
4）所有钻具均作无损检测。
（7）测量磁方位角
1）用全站仪、探头作为测量仪器，发电机作为电源，根据穿越中心桩，测量穿越中心线磁方位角。
2）测量时，数据应进行完整、准确地记录；测量完毕后对数据进行现场整理分析。
如数据间有较大差异，应选点重新进行复测。
3）磁方位角测量完毕后，将探头装入无磁钻铤内，并将各进下钻具（依次为：
81/2"三牙轮钻头+延长短节+造斜短节+延长短节+无磁钻铤）连接安装在钻架上，把设计的穿越参数，测量的原始数据输出入计算机内，并调整好钻架角度；绘制穿越线详图，准备试钻。
（8）制浆
1）此次穿越土质为黄土层，土质较为疏松，根据穿越曲线设计参数，制订泥浆性能参数，泥浆在导向孔阶段，就应尽可能将孔内泥砂携带出孔外，维持孔壁的稳定，减少钻进的阻力，提高钻进的速度。
2）制浆在开钻前3小时完成，以利于泥浆材料充分水化。
泥浆粘度值表
管径Φ（mm）
不同地质泥浆粘度（s）
粘土
粉砂
细砂
中砂
粗砂
软岩石
钻导向孔
30～40
40～45
40～45
45～50
50～55
45～50
273
30～40
40～45
40～45
45～50
50～55
45～50
273～426
30～40
40～45
40～45
45～50
55～60
50～55
426～529
40～45
45～50
45～50
50～55
55～60
50～55
529以上
45～50
50～55
55～65
55～65
65～70
55～65
注：
泥浆粘度为马氏漏斗测量。
（9）试钻
各设备、人员、材料准备就位后，启动钻机，钻入1-2根钻杆，检查各设备及计算机反馈数据是否正常。
试钻时，还应检查各泥浆系统之间的联接是否有渗漏、泥浆排污沟是否畅通。
（10）导向孔
1）钻头采用81/2"三牙齿钻头。
2）严格依据绘制的穿越曲线详图（见图），进行每根钻杆的钻进。
在司钻操作时，应密切观察表压与地层地质的对应关系，熟悉并掌握井底钻具的旋转与推进速度，准确完成控向员发出的指令，保证钻头钻进全过程的穿越精度。
3）导向孔钻进至一定长度后，启动泥浆处理系统，对泥浆池内的返浆进行净化。
在确保储浆罐中的泥浆数量不影响钻进的情况下，将净化后的泥浆输送到制罐中配制新浆。
（11）预扩孔
1）导向孔完成后，应尽快将井底钻具卸下，并将钻杆内的控向导线抽出，依次将钻杆、螺旋钻杆、扩孔器、万向节、两个“U”形卸扣和钻杆连接好，开始进行预扩孔。
2）预扩孔共分四级进行，每一级扩孔的次数计划为一次，在实际施工时，还应根据现场情况的酌情增加，但每级扩孔次数不宜超过两次。
3）选用的各级扩孔器为：
150mm预扩孔：
150mm挤压式扩孔器；
280mm预扩孔：
280mm挤压式扩孔器；
400mm预扩孔：
400mm挤压式扩孔器；
450mm预扩孔：
450mm挤压式扩孔器；
500mm预扩孔：
500mm挤压式扩孔器；
600mm预扩孔：
600mm挤压式扩孔器；
700mm预扩孔：
700mm挤压式扩孔器；
800mm预扩孔：
800mm挤压式扩孔器；
900mm预扩孔：
900mm挤压式扩孔器；
4）制浆时，应优先使用返回并经处理的泥浆，以减少现场泥浆残存量。
（12）回拖
1）先把PE管道热熔焊接，连接成所需长度，然后热熔焊接回拖接头和把端头密封好；回拖头制作完成及穿越管道焊接后准备回拖。
2）预扩孔完成后，在出土侧依次尽快将钻杆、36"桶式扩孔器、万向节、两个“U”形卸扣和回拖头连接好，开始进行回拖施工。
（13）穿越设备退场
1）拆除各穿越设备间的联接。
2）钻机最先退离工作场，其余设备依次退场。
3）出土侧钻具和其它设备同时装车运走。
四、工程主要施工技术
导向孔钻进
准备工作完成后，乙方很据施工方案要求进行钻机定位及施工前准备工作，确保各方面都符合施工安全条件后按照施工设计图以及施工方案要求开始施工。
并且在施工技术队长的全程监督指挥中最优化进行施工尽可能缩短减少钻进和回扩、回施时间。
并且由专业技术人员通过导向钻机及导向仪的检测和控制手段使导向钻头精准的按设计轨道钻进，继而按照工程要求完成每一M的施工。
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，在钻具内或进接其后部位，安装有探测钻头。
钻进过程中，钻头连续或是间隔测量钻孔位置参数，并通过无线数据或有线方式将测量数据发送到地表接收器。
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。
钻孔轨迹控制
钻进导向孔时，我方技术监督人员会在测控仪器的辅助下进行实时轨迹测量，在测量计算出的实时的数据的基础上作出钻孔轨迹图并会与工程施工要求进行核对及时的对施工做出技术指导，确保能按照工程要求进行准确的施工。
回转钻进扩孔
钻向孔钻进完毕后，根据工程要求装上各种回扩器，将原孔扩大到原来管径的1.2—1.5倍。
一般在钻机对面的出口坑将回扩钻头连接于钻杆上，再进行回拉扩孔工作，在其后不断的加接钻杆。
根据导向孔与适合铺设管铺设孔的直径的大小和地层情况，进行一次或者多次的回扩工作，直至确保所需敷设管道的顺利通过。
根据技术要求我方推荐回扩直径按下式进行计算和施工:
D’=K’D
式中：
D’——适合铺设管铺设的钻孔直径
D——铺设管外径
k’——k’=1.2-1.5，当地质均质k’取小值，反之（当地质比较复杂时）取大值。
在有些土质很松散的情况下，进行扩孔的时候，需利用泥浆将混合液通过钻杆注入回扩器中，通过回扩器的旋转进行均匀的喷在孔壁上，化学泥浆的主要作用：
（1）泥浆在孔的四周形成泥饼，业称之为孔壁，使之形成的孔不塌方。
（2）泥浆使钻杆和钻头得到良好的润滑，减少阻力.
（3）泥浆在空内流动，可一定程度冷却钻头.
（4）泥浆在钻头前有射流作用，有助于切削土层，加快钻进速度.
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