011LA021LA022鱼塘定向钻穿越工程施工方案.docx

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011LA021LA022鱼塘定向钻穿越工程施工方案

辽河双6储气库配套管道（营口-盘锦联络线）工程

LA021-LA022桩鱼塘定向钻穿越工程施工方案

中国石油天然气管道局第三工程分公司

东北管道工程项目经理部

2012年02月01日

辽河双6储气库配套管道（营口-盘锦联络线）工程

LA021-LA022桩鱼塘定向钻穿越工程施工方案

编码

YPGD-01-11-SGFA

单位名称

中国石油天然气管道局

第三工程分公司

编制人：

审核人：

批准人：

中国石油天然气管道局第三工程分公司

东北管道工程项目经理部

2012年02月01日

目录

第一章工程概况2

1.概况2

2.交通2

3.地形地貌2

4.区域地质概况2

5.鱼塘概况2

6.场地水文地质条件2

第二章施工方案4

1.穿越施工工艺流程4

2.测量放线4

3.进场道路及场地的平整5

4.地锚安装5

5.定向钻施工5

6.穿越管预制9

7.HSE保证措施11

第1章工程概况

1.概况

本设计为辽河双6储气库配套管道（营口-盘锦联络线）工程第一标段大石桥段LA021～LA022桩鱼塘定向钻穿越部分，鱼塘穿越位置位于大石桥市高坎镇东昌村。

穿越处输气管道位于三级地区，设计系数取0.4，设计压力为10.0MPa，管径为D711mm。

鱼塘穿越采用定向钻方式，与初步设计中的推荐穿越方案相同，为水域中型穿越工程。

鱼塘定向钻穿越入土点在河岸南侧，坐标为X=4514224.699,Y=21446972.857,出土点在河岸北侧，坐标为X=4514663.915,Y=21446752.675；光缆套管在输气管道右侧（气流方向）与输气管道间距10m，采用定向钻方式穿越鱼塘，入土点坐标为X=4514229.207,Y=21446981.783,出土点坐标为X=4514668.396,Y=21446761.615。

鱼塘穿越处于第一标段，穿越设计范围在桩号LA021～LA022之间，起点里程为10km+004.0m，坐标为X=4514206.970,Y=21446981.811；终点里程为10km+535.0m，坐标为X=4514681.794,Y=21446743.713。

本单出图水平长531m，实长533.42m，其中，穿越段水平长496m，实长498.42m。

一般线路段水平长35m，实长35m。

2.交通

穿越处附近有公路及乡村土路可直达穿越位置，交通条件一般。

3.地形地貌

穿越处地貌类型属于滨海冲积平原，该区域地形较平坦，地势较开阔，两侧作物主要为水稻田。

勘察时穿越处鱼塘水面宽度公钥150.0m。

4.区域地质概况

大石桥地区的大地构造位于阴山东西向复杂构造带东端，与新华夏体系第二个一级隆起带交接部位。

主要构造轮廓受新华夏体系控制。

东西向构造、新华夏构造和南北向构造均很发育。

5.鱼塘概况

鱼塘是人工开挖养殖鱼塘，东南－西北向，长约150m，宽约120m，最深处约3.5m。

鱼塘左右岸为水田地。

6.场地水文地质条件

勘察期间所有钻孔均见地下水，地下水类型为第四系松散地层中的孔隙潜水。

含水层主要为粉质粘土及砂土层，以地下水侧向径流补给为主，其次受大气降水的影响。

勘察期间各钻孔稳定的地下水位埋深0.70m～0.80m，标高为2.55m～2.68m，地下水位变幅约1～2m。

7.场地工程地层特征

根据《鱼塘穿越岩土工程勘察报告》，将场地各岩土层特征从上至下分述如下：

①耕土：

黄褐色，主要由粘性土组成，含少量植物根系，层厚0.4m～0.5m，层顶标高为2.75～3.08m；

②粉质黏土：

黄～灰褐色，含少量氧化铁结核，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，摇振反应无，局部地段有黏土薄夹层和粉、细砂薄层，可塑～软塑。

该层分布连续，层厚2.2m～3.2m，层顶标高为-0.12～0.55m；

③粉质黏土：

灰褐色，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，摇振反应无，局部含有少量贝壳碎屑，可塑。

该层分布连续，层厚11.9m～12.8m，层顶标高为-12.02～-12.25m；

④细砂：

灰褐色，石英-长石质，均粒结构，颗粒级配差，局部夹黏性土、粉土及细砂薄层，饱和，稍密～中密。

该层分布连续，层厚3.8m～4.5m，层顶标高为-15.52～-19.15m；

⑤粉质黏土：

灰褐色，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，局部夹黏性土、粉土及细砂薄层，可塑。

该层分布连续，层厚6.9m～9.7m，层顶标高为-22.95～-25.22m；

⑥细砂：

灰褐色，石英-长石质，均粒结构，颗粒级配差，局部夹黏性土、粉土及细砂薄层，饱和，密实。

该层分布连续，层厚0.9m～3.8m，层顶标高为-26.12～-26.75m；

⑦粉质黏土：

黄褐色，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，摇振反应无。

该层分布不连续，可塑。

该层仅见于ZX-YT-01号孔，层厚0.4m，层顶标高为-26.52m。

8.环境水、场地土腐蚀性评价

河水对混凝土结构具微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水时具微腐蚀性，在干湿交替时具中腐蚀性，对钢结构具中腐蚀性。

按环境类型（Ⅱ）两岸地下水对混凝土结构具微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水时具微腐蚀性，在干湿交替时具弱腐蚀性；对钢结构具弱腐蚀性。

场地土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具强腐蚀性。

9.场地与地基地震效应

根据《中国地震动参数区划图》（国家标准第2号修改通知单）（GB18306-2001），穿越场地50年超越概率为10%的地震动峰值加速度为0.15g。

穿越场区地形平坦，地层分布均匀稳定，在勘察和现场调查中未发现古河道、暗埋的塘浜沟谷等，地震时不会出现滑坡、崩塌等次生灾害。

建筑抗震地段划分为可以进行建设的一般地段。

第2章施工方案

1.穿越施工工艺流程

2.测量放线

根据设计交底（桩）与施工图纸放出钻机场地控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。

主管和光缆管入土点坐标分表为X=4514224.699Y=21446972X=4514229.207Y=21446981.783；出土点坐标分别为X=4514663.915Y=21446752.675X=4514668.396Y=21446761.615。

3.进场道路及场地的平整

根据所选用的钻机型号安排钻机场地和出土点场地尺寸，在定向钻穿越入土端布置钻机场地60m×60m和泥浆池30m×30m；出土端钻具操作场地按30m×30m和泥浆池30m×30m；在出土端设置沿定向钻穿越方向布置穿越管道的组装场地，并根据现场勘察情况安排施工进场便道的修筑情况。

4.地锚安装

在钻机场地按技术要求挖地锚坑，确保地锚坑中心线在穿越中心线上。

钻机利用地锚进行稳固，为切实保证地锚的稳定性，采用了地锚挡板与水泥地锚相结合安装的方式，并在地锚挡板之前夯入起加强作用的20＃槽钢，在水泥地锚内安装好地锚箱之后，可确保钻机承受回拖时的巨大拉力，处于稳固的工作状态。

具体的安装示意图如下图所示：

地锚安装示意图

在现场制作钻机的地锚之前，需事先预制一块12m×2m×200mm的钢制地锚挡板，该地锚挡板可重复投入使用。

在进行水泥地锚浇筑时，要选取C30的水泥，并保证48小时的养护时间。

5.定向钻施工

5.1钻机及配套设备就位

将钻机安装在地锚上，并确保钻机轴线与穿越中心线重合。

钻机就位完成后，进行系统连接、试运转，保证设备正常工作。

5.2测量控向参数

按操作规程标定控向参数，为保证数据准确，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LineAz值。

5.3泥浆配制

针对该标段定向钻穿越地层，我们将采取以下措施进行基浆配制，实际施工时还要针对当地配浆水质调整泥浆配方，确保配制出护壁性好、携带性强的泥浆。

1）水源采取就近打井取水或取河水，用水泵输送至水罐内，在水罐中沉淀、过滤后配浆。

2）按照实验室确定好的泥浆配比用一级膨润土加上泥浆添加剂，配出高效护壁、润滑等特殊性的泥浆，提高回拖成功率。

3）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化装置。

4）泥浆的回收利用：

钻机场地有一个泥浆收集池，泥浆通过泥浆池收集，再经过泥浆回收系统回收再使用。

5.4钻机试钻

开钻前做好钻机的安装和调试等一切准备工作，确定系统运转正常。

钻杆和钻头吹扫完毕并连接后，严格按照设计图纸和施工验收规范进行试钻，当钻进20米左右时（即钻头入土约两根钻杆）检查各部位运行情况，如各种参数正常即可正常钻进。

5.5钻导向孔

导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键，本标段四次穿越均采用如下钻具组合：

9.5″铣齿钻头+7″无磁钻铤+5-1/2″S-135钻杆

控向对穿越精度及工程成功至关重要，并直接关联到主管穿越。

开钻前仔细分析地质资料，确定控向方案，泥浆与司钻重视每一个环节，认真分析各项参数，互相配合钻出符合要求的导向孔，钻导向孔要随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况，达到出土准确，成孔良好。

为防止钻孔时导向孔与设计穿越曲线的偏移，控向采用目前国际最先进的P2控向软件和地面信标系统进行精准控向。

当地面信标系统使用的电缆接通交流电后产生交变磁场，P2软件即通过四次采集交流线圈数据并分析这些频率，并对导向探头和线圈之间进行矢量计算，筛选和取平均值后，最后得出导向探头精确位置。

同时，在施工中严格按照施工规范，确保每根钻杆的操作，符合设计所规定的曲率半径范围。

5.6扩孔

当钻头沿着出土点准确出土后，卸下控向用钻具，连接扩孔器，喷射泥浆检查合格后，开始扩孔作业。

1）六次穿越均采用4级扩孔，选用5-1/2″S-135钻杆进行预扩孔；每次预扩孔都进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。

扩孔级别如下：

第一级用24″桶式扩孔器进行预扩孔；

第二级用30″桶式扩孔器进行预扩孔；

第三级用36″桶式扩孔器进行预扩孔；

第四级用42″桶式扩孔器进行预扩孔；

用40″桶式扩孔器进行洗孔；

2）在每级扩孔施工中，要认真观察扩孔情况。

如果发生扩孔不顺畅等，要进行一次洗孔。

3）根据地质情况及上一级扩孔情况，合理确定下一级的扩孔尺寸和扩孔器水嘴的数量和直径，保证泥浆的压力和流速，从而提高携带能力，减少岩屑床的生成。

5.7管线回拖

回拖是定向穿越的最后一步，也是最为关键的一步。

四次穿越的管线回拖均采用如下钻具组合：

5-1/2″S-135钻杆+40″桶式扩孔器+450T万向节+Φ711mm穿越管线

在回拖时进行连续作业，避免因停工造成阻力增大，管线回拖前要仔细检查各连接部位的牢固。

为保证回拖的顺利和防腐层不受破坏，将采取以下措施：

1）管线回拖采用滚轮架和发送沟组合的方式进行。

在管线入洞处根据入洞角度摆放1至2个滚轮架，在满足管线曲率半径的情况下平稳发送回拖管线。

滚轮架之后采用发送沟浮力漂浮形式发送。

发送沟采用挖掘机作业加人工修整，其尺寸为上口宽1.5m、下口宽1.0m、深1.0m。

2）在回拖作业时，增加泥浆润滑剂，使高润滑泥浆像薄膜一样附着于防腐层表面，减少砂层回拖阻力。

3）回拖前后，准备好补口、补伤材料和器具及电火花检漏仪，安排专人巡视管线。

5.8光缆套管穿越

5.8.1光缆套管采用φ114×6.4mm钢管，光缆套管单独进行定向钻穿越，光缆套管穿越导向孔钻具组合与主管穿越相同，导向孔完成后可立即连接光缆套管实施回拖。

5.8.2光缆套管组焊时，为防止钢管内焊瘤伤及硅心管，钢套管对接焊口采用钝边为1mm不留间隙的单边焊。

焊接、检测完毕后管外，刷防锈漆和涂抹沥青漆做防腐处理两遍。

5.8.3焊接钢套管。

要求在钢套管内预穿铁丝，便于硅芯管在钢套管内穿放。

为方便牵引硅心管，将钢套管分为200m左右为一组焊接，待硅心管顺序穿入后，再将不同组的钢管焊接在一起；用钢绞线拖万向牵引头、钢锤和钢丝刷分段清管三次，除掉管内的焊瘤和焊渣。

5.8.4硅心管组装和穿入套管。

组装前要用硅心管堵头堵住硅心管两端，不得让泥土、杂物进入硅心管。

5.8.5牵引头制作。

牵引钢丝绳用钢线卡子紧在3组8号钢线上，组成拖放牵引绳。

用拖放牵引绳连接万向牵引头。

5.8.6拖放硅心管组入套管。

用钢丝绳作牵引绳，低速拖放硅心管。

为确保硅芯管在钢套管焊接时不受损伤，每穿一段硅芯管组留15cm不穿出钢管口，焊接后再拖入下一段。

5.8.7钢套管全程组焊。

5.8.8钢套管封堵，焊接牵引头。

用与Φ140×5焊接钢管外径相近的钢板，焊接封堵组焊后的钢套管两端管口，由厚钢板组成的端冒有一端应有牵引环，再连接牵引头。

5.8.9钢套管回拖。

钻机回拖钢套管，要控制回拖速度，回拖速度要小于40m/h。

5.8.10回拖后钢套管的处理。

做好钢套管防渗工作。

回拖完毕后割掉多余的钢套管，钢套管口两端露出硅心管至少5m，切割钢套管时不得损伤硅心管。

5.8.11管缝的封堵。

钢套管口两端与硅心管之间要用防水材料封堵，要求每段封堵长度在500mm以上,防止两岸洪水通过钢套管与硅心管之间的缝隙，互相窜水。

5.9地貌恢复

剩余泥浆处理主要为拉运到地方环保部门指定地点倾倒。

最后进行地貌恢复和设备转场。

6.穿越管预制

1）在穿越套管之前，根据设计要求，选择主管，进行布管，然后用内对口器进行组装，组装应在穿越一侧进行。

2）组装焊接技术要求与一般地段相同。

3）组焊完毕后严格按照设计规范进行X射线探伤和超声波探伤，质量达到规范和设计要求。

4）探伤合格后，按设计要求进行防腐补口。

5）按设计和规范要求，对组焊完的管道进行单独试压。

在管段两端加封头、进水阀、放空阀和压力表，进行水压试验。

6.1连接段施工

按规范对穿越延伸段直埋管段进行施工，安装热弯弯管和连接直管，并与回拖管段进行连头作业。

开化后的水田段，由于热煨弯管供货等原因，需要进行沟下连头施工时，特别是连头碰死口时，应对连头处打钢板桩护坡，即在管沟两侧打钢板桩，钢板桩长度为6~8m。

钢桩打入方式采用单桩打入法。

为了保证施工人员的安全，在连头点采用沟箱的方法进行施工。

对连头施工时，管沟内视其渗水量大小采用水泵明排。

6.2阴极保护

6.9.1施工准备

6.9.1.1施工前按设计图纸的要求制作阴极保护测试桩，检查外观尺寸及内部结构应完好，接线应牢固。

如产品自带引线，应检查引线长度、绝缘层等项目应符合要求。

6.9.1.2各种不同类型的测试桩的桩体类型一致，但其中接线方式各不相同，施工前应熟悉图纸规定的不同地段测试桩的类型，逐段准确安装。

6.9.2测试桩安装

6.9.2.1施工前应根据图纸提供的测试桩位置，经实际测量距离确定安装位置，并测出距最近的转角桩的距离、方向等。

在测试桩标牌上注明桩的类型编号、里程。

6.9.2.2沿线的电位与电流测试桩兼做里程桩用，安装时应用TC1010全站仪测量距离，桩间距离误差不大于1m。

6.9.2.3测试桩的测试导线与管道连接，采用铝热焊接，方法如下：

1）焊接处管道的防腐层割开100mm×80mm，清理干净，打磨到金属光泽；

2）将管道表面清洁干燥，予热至100℃；

3）按铝热焊接操作说明，装焊模、焊剂、放置点火器具，接好电池盒引线并点火焊接。

焊后3分钟可取下模具，打掉焊渣，检查焊点应牢固；

4）焊接处采用与管道补伤相同材料防腐，并将测试导线固定，顺管沟壁引出。

6.9.2.4测试导线的色标按其功能划分，全线应划分一致。

6.9.2.5测试桩体埋设要求，埋入地下部分回填时应分层夯实，防止土方塌陷，桩体倾斜。

6.9.2.6设在穿越套管处钢质电缆与管道穿越处的测试桩两端接线与防腐方法见干线阴极保护测试桩安装c条铝热焊接方法与防腐方法。

桩位设置应符合图纸要求，其安装应与穿越管段同时完成，安装后应及时测试。

6.3三桩埋设

6.10.1线路三桩由施工单位根据设计给定尺寸，实际数量制作安装。

6.10.2对制作好的三桩进行检查验收，表面应光滑平整，无缺棱掉角，尺寸允许偏差为±10mm，混凝土强度应达到设计要求。

6.10.3油漆涂刷应均匀一致，字体采用印刷体。

6.10.4三桩的设置以及标记内容与格式应符合设计要求。

6.4地貌恢复

6.4.1沿线施工时破坏的挡水墙、田埂、排水沟、便道等地面设施按原貌恢复。

设计上有特殊要求的地貌恢复，根据设计要求恢复。

6.4.2农田段管沟回填到距自然地面150mm时，回填堆放在作业带边界附近的袋装耕作土，并留出沉降余量，剩余的生土用车辆运到业主指定存放位置。

6.4.3将作业带内的所有取土坑、土堆填平和推平，恢复原地形地貌。

管沟回填剩余的弃渣，堆放在地形平缓、坡面来汇水量较小或地面开阔的地方，把风化严重、质地松软的弃渣堆放在下部，质地坚硬不易风化的弃渣填在上部，并碾压，以延缓风化和水土流失。

6.4.4冲刷较严重的地段按设计要求做好永久性水工保护。

7.HSE保证措施

7.1施工现场的用电设备必须开关箱内必须安装漏电保护器，每台用电设备应有各自专用的开关箱，必须实行“一机一箱一闸一漏”制。

7.2电线电缆必须完好无破损。

7.3用电作业必须由专业电工进行。

7.4现场的电焊软线应合理布置，避免和吊装钢丝绳交叉，电焊软线应绝缘良好，接头有护套。

钢丝绳应避免拖地拉拽使用，以免磨损。

7.5作业前要检查机械的安全性能是否符合要求。

7.6大型机械的间距不得小于1.2m。

大型机械距管沟边缘的距离不得小于1.5m。

7.7大型设备进入承载力弱的地段时必须对设备通行地段进行处理，增加承载力，达到设备通告要求后才能进入作业场地。

在作业期间应有专人负责监测，防止设备发生倾倒及下陷等危险。

7.8挖沟时，要根据土质要求进行放坡处理，放坡达不到安全要求时，要进行打桩支护或采取沉箱等施工方式进行。

7.9当沟内有水并且需进入沟内作业时，应采取抽水措施，排净沟内积水或降低降水深度。

7.10在必要时设置沟箱，保证沟下作业安全。

7.11沟下作业时，沟上要有专人监护管沟壁的情况，当发生塌方的征兆时，必须提前采取措施，停止作业，沟内人员撤离到安全区域，消除隐患后方可进行作业。

7.12当有血吸虫等地方病时，不得在未采取措施的情况下进行沟下作业。