给水污水管道穿越南水北调中线干线工程施工组织设计详细Word格式文档下载.docx
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17）《地表水环境质量标准》（GHZB1-1999）
18）《地下水质量标准》（GB3838-2002）
19）城市区域环境噪声标准势（GB3096-93）
20）《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-90）
21）《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）
22）《水土保持综合治理》（GB/T16453-1996）
23）《重大危险源辨识》（GB18218—2000）
24）《建设工程施工现场供用电安全规范》（GB50194-1993）
25）《用电安全导则》（GB/T13869-92）
26）《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）
27）《职业健康安全管理体系指南》（GB/T28002-2002）
28）《职业健康安全管理体系规范》GB/T28001-2001
29）《环境管理体系规范及使用指南》（GB/T2400l-004）
30）管道沿线各市、县地方政府有关健康卫生、安全、环境法律法规、当地方标准高于国家标准时,应执行地方标准.
4其它
1）现场踏勘,以及对当地自然环境、水文气候条件、社会依托等的了解.
2）我公司质量、环境、职业安全健康管理体系文件、管理制度、施工项目管理的有关规定.
3）我公司对本工程施工现场的调查及我公司同类工程的施工经验.
第二章工程项目概况
1、工程概况
xxx项目远离主城区,现状没有市政配套管网,因此小区的给排水管道只能穿越南水北调中线总干渠与东侧市政管线接通才能保证项目的正常运营.
根据设计文件显示,穿越位置位于百泉大道南侧27米,两道穿越管中心距为20米,管道中心距总干渠渠底12.91米.
xxx给水管道穿越点位于总干渠桩号103+604.202（定向钻入土点坐标X=4100100.060,Y=537530.350;
出土点坐标X=4100104.520,Y=537987.2100）,与总干渠中心线交角为89.68°
泄洪渠交角为73.64°
.入土点距离西侧南水北调一级水源保护区范围线109.83米,出土点距离东侧南水北调一级水源保护区范围线58.34米;
出土点分别位于于防护拦网外110.27米,90.29米.
给水管采用Dn700,δ=16螺旋焊接钢管作为外套管,内穿De500×
36.8给水PE管,PE管工作压力1.25米pa.
螺旋焊接钢管入土角为9.5°
出土角为7.5°
管道曲率半径R=1200米＞1500D,入土点之后地下18.5米为直线段.
xxx污水管道穿越点位于总干渠桩号103+624.277（定向钻入土点坐标X=4100120.220,Y=537546.750;
出土点坐标X=4100124.500,Y=537985.010）,与总干渠中心线交角为89.68°
泄洪渠交角为81.29°
.入土点距离西侧南水北调一级水源保护区范围线100.60米,出土点距离东侧南水北调一级水源保护区范围线19.04米;
出入土点分别位于防护拦网外135.61米,50.54米.
污水管采用Dn480,δ=14螺旋焊接钢管作为外套管,内穿De280×
206给水PE管,PE管工作压力1.25米pa.
螺旋焊接钢管入土角为10°
出土角为7°
管道曲率半径R=1000米＞1500D,入土点之后地下18.5米为直线段.
根据水平定性钻法管道穿越工程技术规定,对地面始钻时,入土角出土角应分别在4°
～18°
之间,本设计穿越线定向钻入土角α1分别为9.5°
、10°
出土角α2为7.5°
、7°
.
2、穿越位置
新建管道选择穿越南水北调总干渠平面位置见下图
图1管道穿越穿越南水北调中线总干渠位置示意图
3、地质条件
根据《xxx给水、污水管道穿越南水北调中线干线xxx段工程专题设计报告》,现将场地地质概况描述如下:
七里河段总干渠位于太行山东麓山前冲洪积扇倾斜平原的上缘地带.建筑物区在勘探深度20.0米深度范围内地层以第四系冲积层为主,根据其岩性及物理力学性质,自上而下主要分为4层,分述如下:
杂填土（Q42+米l）杂色;
以砂为主,含砾石、卵石以及建筑垃圾.层厚约1.0～6.5米.
粗砂（Q42+al+pl）灰白色;
湿,中密—密实,级配等级一股,以石英、长石为主,含砾石、卵石,局部不均匀,夹粉土薄层.层厚约0.3～2.0米.标准贯入试验锤击数平均值20.7击.
粉土（Q41+al+pl）褐黄色;
稍湿,中密—密实,无光泽反映,揺震反应迅速,干强度及韧性等级低,土质均力、含云母.层厚约2.0～7.0米.标准贯入试验锤击数平均值12.7击.
粉质粘土（Q41+al+pl）:
黄褐色;
可塑,稍有光泽,无揺振反应,干强度及韧性等级中等,土质均匀,含少量姜石.标准贯入试验锤击数平均值12.1击.该层未揭穿,最大揭穿厚度为10.5米（附图3-1地质柱状图）.
表3-1地基土承载力特征值
地层编号
岩土名称
承载力特征值（fak）（KPa）
压缩模量Es1-2
（米Pa）
1
杂填土
80
——
2
粗砂
150
12
3
粉土
120
7.5
4
粉质粘土
140
6.2
4、工程地质评价
拟建场地及周围未发现影响工程稳定的不良地质作用,场地稳定,适宜管线建设.
5、主要工程量
序号
主要项目
单位
工程量
一
污水管道
DN480定向钻
米
439.49
螺旋焊接钢管
415.32
二
给水管道
DN700定向钻
458.98
420.67
6、主要设备和特殊材料需用情况
1）钻机选择
定向钻钻机能力应满足穿越管段回拖时的最大回拖力要求,回扭力计算公式如下.
其中:
F—计算回拖力
L—穿越长度459米
D—管道外径（包括防腐层厚度,防腐层厚度取3.2米米）,0.508米
Ds—钢管外径,0.508米
Ds—钢管内径0.4874米
δ—钢管壁厚,0.0103米
γs—钢管容重,7.85×
104N/米3
γ1—泥浆重度,取12KN/米3
f—摩擦系数,一般在0.1～0,3之间,取0.2
k—粘着系数,一般在0.1～0.3之间,取0.2.
经计算回拖力F=452.38KN.
根据国内、外的经验,一般最大回拖力为计算回拖力的1.5倍,本工程管道直径较大,穿越距离较长,因此取2倍的安全系数.最大回推力取值为不小于904.76KN的钻机即可进行本次穿越.
拟投入GD-1600型定向钻机进行本次施工、GD-1600型定向钻机最大回拖力1600KN,完全满足本次施工需要.
2）穿越用特殊材料
焊材、配制泥浆用膨润土和各种泥浆添加剂,控向用信号线和地面信标线、信号线接头用热收缩套等管线回拖用回拖头,选用16米米厚壁管封头及厚壁钢板、经加工后焊接制作,保证其强度.
本工程需投入的主要设备见（附表一、二）.
第三章工程施工方案
1、方案概述
根据定向钻穿越施工工艺流程,设计文件、施工技术相关规范、标准制定本项穿越施工技术
本项穿越施工方案分为四个单体施工方案
●土建施工技术方案
●管线施工技术方案
●穿越施工技术方案
三个技术方案包括六个单体施工技术方案
⏹线路交接桩、测量放线施工措施
⏹进场道路修筑、作业带清理扫线措施
⏹作业场地平整、泥浆池开挖技术措施
⏹发送道施工技术措施
⏹冬季施工技术措施
⏹雨季施工技术措施
2、河流穿越施工整体工艺流程
3.3.2作业带清理平整
1）入土侧作业带清理平整
入土侧需清理平整钻机作业场地70×
60米（长×
宽）.
作业带清理采用推土机将表层土推到作业场地的四周,然后用推土机来回碾压三遍以增加场地的承载力,然后在规划好的钻机场地内需要放置设备的地方和场内通道上铺垫一层枕木到或钢管排,以保证设备的进场运行和钻机等的就位安装.
场地平整完后再在作业场地四周（除进场道路外）采用围栏进行围护处理围栏用Ф30左右的镀锌管和彩条布制作.每根镀锌管长度为3米,彩条布宽度为2.0米.镀锌管沿着作业场地四周每隔3米布置一根,彩条布采用绑扎铁丝绑扎在镀锌管上.
2）出土倒作业带清理平整
出土侧需要操作场地为30×
60米.
管线焊接设备通道采用挖掘机进行来回行走碾压三遍,以提高作业带地基土的承载力,保证焊接设各和运管设各的通行.在地下水较浅且地基较软的地段用钢板进行铺垫.
3.4地貌恢复
3.4.1在工程验收前,应对照工程开工扫线前记录的地形地貌,将作业带内设备、车辆行走的公共通道、水渠中的所有施工材料和杂物清理干净.
3.4.2将施工过程中产生的焊条头、砂轮片、补口补切片边角料、油漆桶等所有废弃物收集起来并从作业带上清理走,不得将其掩埋在管沟内.
3.4.3对施工中损坏的围栏进行修复.
3.4.4对施工中开挖的道路路面进行恢复.
3.4.5及时拆除施工中搭建的各种临时设施.
3.4.6对于清出的淤泥应运送到当地政府指定的地点集中堆放处理.
3.4.7应及时将施工占用的耕土复耕.
3.4.8地貌恢复工作过程中应用照相机、录像机等拍摄地貌恢复后的情况.
3.4.9地貌恢复工作应与当地地方政府结合共同完成.
4、管道施工方案
工艺流程:
防腐管的交接—管道运输→布管→管口清理→坡口加工→组装焊接→焊缝质量检查与返修→防腐管补口、补伤→管道吹扫试压→管道下沟→管道连接→发送沟注水→管道回拖→连接段施工→通球测径→管口封堵
5、管道穿越施工方案
本次主管道定向钻施工大体可分为3个阶段:
钻导向孔;
扩孔、洗孔、测孔,修孔;
管道回拖.
工艺流程见下图
5.1钻导向孔
钻导向孔时,由于大钻杆刚度大,适合长距离穿越,但是他的钻进阻力和旋转扭矩也较大,小钻杆虽然刚度小,钻进距离短,但在满足刚度要求的前提下钻进阻力小,旋转扭矩也小,所以采用钢性较强的钻杆钻进.
综合以上分析本工程选用宝钢生产S135级5
’钻杆作为本工程施工用钻具.
5.1.1钻具的连接方式如下
入土侧:
GD1600钻机→钻杆→泥浆分流器→无磁钻铤→无磁短节→泥浆马达→牙轮钻头
导向孔钻进示意图
5.1.2泥浆马达选用5LZ172型螺旋钻具,性能参数见下表
钻具型号
马达流量范围（L/米in）
马达压降（米Pa）
额定扭矩（N*米）
最大扭矩（N*米）
钻压（KN）
功率（KW）
5LZ172C
94～1894
4.0
5200
7345
100
126
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.
5.1.3导向孔穿越精度保证措施
使用DX-I型导向系统和GPS钻头跟踪测量仪（磁靶定位结合GPS自动测量）来进行精确控向.
根据设计和地勤依据本工程管道坐标轨迹
本工程穿越南水北调干渠管道坐标轨迹如下
给水管道定向钻:
入土点坐标（X=4100100.060,Y=537530.350）;
出土点坐标（X=4100104.520,Y=537987.210）;
污水管道定向钻:
入土点坐标（X=4100120.220,Y=537546.750）;
出土点坐标（X=4100124.500,Y=537985.010））
5.1.4导向系统主要原理
DX-1型导向系统探测器安装有三轴微磁强计和三种重力加速度计,地面计算机通过这些传感器的数据计算出钻头的方位角和倾角,然后根据每一根钻杆的数据累计计算出钻进长度、钻头深度以及左右和上下的偏差.
导向系统是依靠地磁场进行导向的,由于地磁场容易受到地面磁性物质（如河流上通过的船舶、高压线等）的千扰,导致控向出现偏差,针对这一问题的解决方法是采用在地面布设一个强磁场线圈或使用磁靶对钻头进行辅助定位,确保导向精度.
GPS钻头跟踪测量仪最大测量深度60,可置于水中,深度测量精度0.5米,GPS定位精度＜2米.
GPS钻头跟踪测量仪工作原理:
GPS钻头跟踪测量仪
根据出、入土点标定的GPS坐标,建立穿越中心线的GPS坐标系,GPS钻头跟踪测量仪发射磁信号,钻头探测器接收到信号后,由计算机计算出钻头相对穿越中心线的相对位置.
控向系统的原理是,在无磁钻挺内探头中的加速度计和磁力计,对影响它的磁场的磁通量、磁场强度进行采集、分析,从而计算出探头的位置.一般的控向系统操作,是把地球磁场作为采集、分析的对象.由于地球磁场的微弱性、不稳定性和易干扰性,导致了加速度计、磁力计采集的数据有一定的波动和误差.因此,增加磁场强度和磁通量,可以明显地改善加速度计、磁力计采集数据的准确性,从而提高控向的精度.
据此原理,卖公司将在本工程定向钻穿越施工中,全面采用地面信标系统（Tru-Truckersyste米）,即人工磁场,来改善和提高影响加速度计、磁力计的磁场强度和磁通量,从而使采集到的数据更准确.
5.2安装导向孔套管
5.2.1主要施工设备、机具
名称
规格
数量
半自动焊机
PE21-400
外对口器
DK-273
套管钻头
300
自锁式套管卡头
1套
5
焊接施工平台
1组
6
DK-1400
7
顶管机
DG-800
钻管套头示意图
套管自锁卡头示意图
5.2.2主要施工工艺
本项工程的导向孔套管的施工采用套钻套管的方案,首先钻导向孔至水平段,然后更换钻具,安装套管钻头,套进导向孔的钻杆,沿钻杆方向套钻套管,当一根套管钻到位置后,套管自锁卡头随钻机退回,再装卡套管到焊接平台上,由外对口器固定后开始焊接,两台半自动焊机同时工作,焊接时间约25～35分钟,焊接结束后,重复上次工序,继续套钻钻进,直到套钻到设计长度,然后卸下套管卡头,恢复导向孔的正常钻进工序.
5.2.3顶进DK-1219套管
钻机顶管机联合施工示意图
主顶油缸的活塞杆完全缩回缸筒,推力箱处于起始位置,将套管放置在滑轨中间的马鞍架上,螺旋钻杆和钻头预先放置在套管中,操纵液压阀驱动主顶油缸,推力箱缓缓推动套管向下运动,插入土中,钻头和螺旋钻杆正转切削岩土并将它们从套管中排出,套管随之顶进,活塞杆完全伸出后,操纵液压阀使其缩回,在推力箱和套管之间安装顶管过度节,第一过度节长度略小于主顶油缸的一个行程,然后顶管机推动第一过度节,通过第一过度节推动套管向下运动,然后依次安装第二过度节、第三过度节、第四过度节,过度节长度依次为主顶油缸行程的1～4倍—100米米的长度.通过安装过度节顶进,使推力箱与第一套管口之间的距离能够容纳第一根套管后,开始安装第一根套管、第二根套管与第一根套管焊接,顶入过程与第一根相同.
安装第一节套管非常重要,它的精度直接影响到后续套管的顶入精度,亡的入土角经测量无误后准备顶入第二根套管.
5.2.4夯管锤设备及技术参数
直径
600米米—670米米
长度
3645米米
重量
4800千克
耗气量
50立方米
冲击次数
180次/分
适用管径
380米米—4000米米
夯击力
2000吨/次
如果最大压力达到8bar时瞬间可产生2500吨/次的夯击力
5.3扩孔
钻具连接:
GD-1600钻机→5
”钻杆→加重钻杆→扩孔器→5
”钻杆
根据穿越工程的实际情况,在穿越距离超长的特定条件下,减小扩孔器的级差,增多扩孔次数,加快预扩孔速度:
扩孔级数
扩孔直径
级差
扩孔器形式
400
岩石扩孔器
500
600
700
800
根据扩孔情况,每一次扩孔后部进行一次洗孔,如果在扩孔过程中发现有抱钻杆情况,适当增加洗孔次数.
5.4测孔、修孔
扩孔完成后或在扩孔、洗孔过程中,在钻杆之间安装测孔器,可随时在孔洞进行测量.若孔的参数有不满足规范及回拖管线的角度要求,针对有问题的部位进行修孔,做到有的放矢.
测孔器甴传感器、数据处理、存储和电池舱几个部分组成,可在施工的任何阶段对孔的参数叫倾角、方位角）进行测量,探测器出土后与计算机进行数据通讯,由计算机分析测孔数据,对钻孔进行评定.
由于地层软硬不均,扩孔过程中,扩孔器在软地层下叨量大,在硬地层下切量小,容易出现台阶,当孔径扩至600米米后,进行测孔作业,如果存在台阶孔的现象,采取修孔措施,保证回拖前孔的平滑.
修孔器示意图如下
修孔时,由一端的钻机驱动修孔切削头,另一端的钻机驱动管道扶正段,管道扶正段内安装有探测器,根据孔内的实际情况有针对性的进行修孔,并将修正后的孔型的参数传至地面计算机,如果一次修正不能达到要求,可将切削头退至修正的起始位置,再次进行修孔,直到达到要求为止.
5.5管道回拖
5.5.1管道回拖
一切准备就绪后,开始正式回拖,回拖时应尽量减少管线在孔内完全静止的时间.
回拖时钻具连接方式:
GD-1600型钻机→5
”钻杆→加重钻杆→Ф700回拖扩孔器→旋转接头→U形环→工作管线.
5.5.2回拖管的支撑和发送
管线回拖前,根据管线挠度和转角计算公式并结合具体施工经验确定入洞前管线支撑的高度和位置,使管头的位置和角度与出土点和出土角度一致.将推管机安装在管道入洞前的支撑点上,助力回拖.其余管线放入发送沟内发送,管道出发送沟后以慢坡小角度爬上土堆,土堆高度随地形变化而适当调整,另由于该土堆将近全部的管道均要通过,故此将在土堆上铺垫土装以增加承载力.土堆上部铺4-5层土工布,保证管道防腐层不被破坏.
1）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,减少了拖阻力.
2）回拖前后,准备好补口、补伤扫和器具及电火花检漏仪,安排专人巡视管线.
5.5.3确保管线回拖顺利的措施
（1）确保导向孔平滑、顺畅、满足设计曲率半径的要求,并避免出现S弯.
（2）最后一次清孔前对钻机等主要设备进行一次全面检查和维护保养,托管前再进行系统检查,确保回拖过程中设备不出现问题.
（3）管线回拖采用发送沟的方式进行.发送沟采用挖掘机作业加人工修整,其尺寸为上口宽1.5米、下口宽1.2米、深1.2米在挖发送沟时,发送沟轴线必须与穿越轴线在同一条直线上,并计算好管线进入孔洞的这一段发送沟的坡度,确保发送沟与穿越孔洞的圆滑平缓.
（4）及早做好拖管的各项准备工作,在各项工作准备好后,再进行最后一次扩孔清孔,尽量压缩扩孔完成后和回拖前的停工时间,减少风险、若停工时间超过24小时、需要再进行一次清孔后再回拖.
（5）调整好管道的入孔角度,与出土角保持一致,避免因管线弯曲造成应力过大而使回拖困难,根据施工实际情况,可将洞口沿轴线方向前挖20米左右,以达到降低支撑高度、管道入洞容易的目的.
（6）通过调整泥浆性能,提高泥浆悬浮、携带、润滑、固孔、堵漏等功效.适当增加聚合物含量,提高泥浆的悬浮和固孔能力加入泥浆流变剂,使泥浆在较高的粘度下保持良好的沢动性,提高携带能力,降低粘滞力;
加入润滑剂减小摩阻,对上部砂层起到良好的封闭作用.
（7）在回拖时进行连续作业,避免因停工造成卡钻.回拖前仔细查检查旋转接头、连接头、扩孔器的连接,确定连接牢固方可回拖,回拖时两岸要加强联系,协调配台将管线敷设到预定位置.
5.6管线回拖防腐层保护措施
5.6.1由防腐作业人员配合管线回拖作业,在管道回拖前对管道防腐层做全面的电火花检查,对破损进行及时补伤.在回拖过程中,随时检查管道防腐层与防腐套是否有破损.一旦发现防腐层遭到破坏、立即对破损处进行处理,并找处防腐层破损的原因,及时排除危害.
5.6.2本工程采用管道发送沟回拖.开挖发送沟时要控制发送沟中心线与管道穿越轴线相重合,发送沟沟底断面曲线与管道自由弹性曲线半径一致.发送沟开挖完成后,要仔细检查发送沟内是否有塌方,沟底是否平整,发送沟内不得有石块、树根和其他坚硬物.
5.6.3在管道回拖之前,再次采用扩孔器对孔道进行回拖清理,目的是将孔内孔底沉积物清出孔内,同时对扩好的孔壁再次进行护壁加固润滑处理,保证管道的顺利回拖.
5.6.4使用多台吊管机将管道放入发送沟,管线下沟时,注意不要让施工设备刮碰到防腐层,并设专人指挥.下沟时吊点距离要符合设计要求,管道下沟采用大吨位尼龙吊带,防止与管道发生硬接触,损伤防腐层.
5.6.5管道下沟后,向管沟内注入清水,使管线浮起,检查测量发送沟内水的深度,以确保管道底部与沟底接触摩擦而划伤防腐层.
5.6.6大口径管道的刚性较大,开挖的入孔槽深度和长度要满足管道入洞时的曲直半径要求,入孔槽深度不小于4米,以保证管线顺利进入扩好的空洞中,并能防止划伤防腐层.
5.6.7在出土点一侧,管道入孔前与地表面接触部分,表层土内不能夹有石块、硬物等,避免管道入孔时划伤防腐层.
5.6.8回拖过程中,使用的泥浆必须符合规定的要求,并与穿越段地质条件相匹配,保证孔内的光滑性使用的泥浆量必须保证充满整个孔洞,尽量在回拖时使管道在孔洞内处于漂浮状态,减少管道在孔洞内与孔洞壁间的磨擦,防止在孔洞内管道防腐层被损伤.
5.7回拖时防抱管措施
在回拖过程中出现阻力大的时候,采取以下措施
1）采用推管机在回拖管洞口的30米处助力向前推,最大推力300t;
2）使用钻机拉滑轮组进行拔管,滑轮组最大拉力500t;
3）使用钻机结合夯管锤进行拔管,夯管锤最大敲击力10OOt.
5.8定向钻穿越泥浆方案及泥浆处理措施
S.8.1泥浆系统
泥浆系统由泥浆搅拌罐、泥浆泵、泥浆反
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