定向钻施工方案Word格式.docx
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流域内共有干支流19条,河道总长度96.56km。
1.2.3地形地貌
工程场地位于深圳市宝安区沙井街道黄埔广深高速以西片区雨污分流管网工程。
沙井街道黄埔广深高速以西片区雨污分流管网工程位于宝安区西北侧,西邻107国道,东邻广深高速,北至北环路,南至凤凰工业路及宝文路。
场地地形地貌总体为台地,局部台地间冲沟为及低丘,地形西低东高,地面高程4.34~19.02m,地表总体起伏不大场地原地貌经人工改造,现已成建厂区和居民区,工业厂房与居民楼林立,道路四通八达,交通便利,道路下各种管线(燃气管、雨污水管、电缆等)密布,地质条件复杂。
1.2.4地层岩性
依据深圳市地标《地基基础勘察设计规范》(SJG01-2010)及国标《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版),根据现场钻孔岩性鉴定及室内土工试验分析成果,岩土层名称及编号分别参照国标《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)、地标深圳市《地基基础勘察设计规范》(SJG01-2010),场地自上而下的地层依次为第四系人工填土素填土(Q4ml),第四系全新统冲积层含淤泥中砂、淤泥(Q4al),晚更新统冲洪积层含砂粉质粘土、中砂(Q4al+pl),晚中更新统坡积粉质粘土层(Q3dl),砂质粘性土(Q2el)及加里东期全风化混合花岗岩层(Mγ3)。
现分述如下:
(1)人工填土层(Q4ml)
素填土①1:
褐黄、浅黄色等,稍湿~湿,总体呈稍密状,局部呈松散状,经筑路压实处理,主要由粉质粘土回填形成,表层约0.20m~0.40m为砼路面及垫层。
该层在场地钻孔内均有揭露,揭露层厚0.60~4.40m,平均厚度2.24m。
本层进行标准贯入试验46次,实测标贯击数6~13击,平均8.9击,修正后标贯击数5.8~12.7击,平均值8.7击,标准值为8.3击。
(2)第四系全新统冲积层(Q4al)
淤泥质砂②:
灰黑色,松散,饱和,砂质含量50%~60%,粒径以0.075~0.25mm为主,成分为石英、长石等,圆砾状,淤泥质充填,级配差,分选性良好。
该层仅在HXZK5、HXZK6、HXZK7、HXZK8、HXZK9、HXZK11、HXZK12、HXZK13、HXZK18、HXZK19、HXZK20、HXZK125、HXZK133、HXZK134、HXZK135、HXZK136、HXZK137、HXZK150、HXZK151、HXZK152、HXZK169、HXZK170、HXZK202、HXZK204、HXZK216、HXZK217、HXZK218、HXZK219、HXZK220号钻孔有揭露,揭露层厚0.40~4.00m,平均厚度1.80m,层顶埋深1.50~3.60m,层顶高程1.74~10.73m。
本层进行标准贯入试验22次,实测标贯击数5~10击,平均7.0击,修正后标贯击数4.7~9.0击,平均值6.6击,标准值为6.1击。
淤泥②1:
灰黑色、深灰色,含有腐殖质,稍有臭味,干强度高,韧性高。
该层仅在HXZK5、HXZK6、HXZK9、HXZK11、HXZK12、HXZK18、HXZK19、HXZK20、HXZK88、HXZK89、HXZK90、HXZK91、HXZK92、HXZK93、HXZK94、HXZK163、HXZK164、HXZK165、HXZK166、HXZK177、HXZK179、HXZK180、HXZK182、HXZK203、HXZK209、HXZK210、HXZK211、HXZK212、HXZK213、HXZK214、HXZK215、HXZK230、HXZK232、HXZK248、HXZK249、HXZK211-1号钻孔有揭露,揭露层厚0.60~2.30m,平均厚度1.25m,层顶埋深2.10~4.40m,层顶高程0.83~9.84m。
(3)晚更新统冲洪积层(Q4al+pl)
砂质粘土⑥2:
灰白色,可塑,主要由粘土、砂组成,砂含量约占30%,粒径0.25~0.5m为主,棱角状,粘粒胶结,无摇震反应,干强度高,韧性高。
该层仅在HXZK5、HXZK6、HXZK7、HXZK8、HXZK10、HXZK11、HXZK13、HXZK14、HXZK15、HXZK16、HXZK21、HXZK22、HXZK26、HXZK27、HXZK44、HXZK45、HXZK100、HXZK102、HXZK103、HXZK104、HXZK107、HXZK122、HXZK138、HXZK139、HXZK155、HXZK156、HXZK203、HXZK204、HXZK205、HXZK209、HXZK210、HXZK211、HXZK212、HXZK213、HXZK214、HXZK215、HXZK219、HXZK220、HXZK222、HXZK223、HXZK228、HXZK230、HXZK232、HXZK241、HXZK242、HXZK243、HXZK244、HXZK245、HXZK246、HXZK247、HXZK248、HXZK249、HXZK266、HXZK137-1、HXZK211-1号钻孔有揭露,揭露层厚0.90~5.20m,平均厚度2.44m,层顶埋深1.9~5.9,层顶高程-0.73~15.84m。
本层进行标准贯入试验31次,实测标贯击数8~20击,平均14.1击,修正后标贯击数7.3~19.0击,平均值12.8击,标准值为11.4击。
中粗砂⑥3:
灰白色、褐黄色,松散~稍密,饱和,粒径以0.25~0.5mm为主,占总质量50~70%,局部粒径大于2mm,矿物成分主要为石英,极配差,分选性好。
该层在HXZK7~HXZK23、HXZK26、HXZK27、HXZK44、HXZK45、HXZK88、HXZK91~HXZK93、HXZK95、HXZK96、HXZK105、HXZK106、HXZK115、HXZK125、HXZK133~HXZK139、HXZK147、HXZK149~HXZK152、HXZK155、HXZK156、HXZK163~HXZK166、HXZK169、HXZK170、HXZK177、HXZK179~HXZK184、HXZK200、HXZK201、HXZK204、HXZK205、HXZK207、HXZK208、HXZK219、HXZK220、HXZK221、HXZK229、HXZK266、HXZK269、HXZK137-1号钻孔有揭露,揭露层厚0.50~7.80m,平均层厚3.37m,层顶埋深1.50~7.30m,层顶高程-2.29~11.01m;
本层进行标准贯入试验62次,实测标贯击数9~19击,平均值12.9击;
修正后标贯击数8.4~16.7击,平均值11.4击,标准值10.9击。
(4)坡积层(Q3dl)
粉质粘土⑦1:
红褐色、褐黄色,可塑,以粉粘粒为主,含少量石英颗粒,刀切面光滑,无摇震反应,干强度及韧性中等。
该层在HXZK24、HXZK25、HXZK28~HXZK43、HXZK46~HXZK90、HXZK94~HXZK104、HXZK107~HXZK110、HXZK113~HXZK117、HXZK120~HXZK124、HXZK126~HXZK132、HXZK140~HXZK146、HXZK148、HXZK153、HXZK154、HXZK157~HXZK162、HXZK167、HXZK168、HXZK171~HXZK176、HXZK178、HXZK181、HXZK185~HXZK188、HXZK196~HXZK199、HXZK202、HXZK206、HXZK211~HXZK218、HXZK230、HXZK232~HXZK240、HXZK248~HXZK270、HXZK143-1、HXZK143-2、HXZK161-1、HXZK211-1、HXZK39-1、HXZK70-1号钻孔有揭露,揭露层厚0.80~7.20m,平均层厚2.59m,层顶埋深0.60~6.20m,层顶高程2.06~17.12m;
本层进行标准贯入试验10.5次,实测标贯击数8~22击,平均值13.7击;
修正后标贯击数7.6~20.9击,平均值12.7击,标准值12.3击。
(5)残积层(Q2el)
残积砂质粘性土⑧:
红褐色,可塑~硬塑,由花岗岩风化后残积形成,原岩结构可辨,岩芯呈土状,含少量石英颗粒,土质较均匀,刀切面稍光滑,无摇震反应,干强度及韧性中等。
该层在场地钻孔内均有揭露,揭露层厚0.90~9.20m,平均层厚4.88m,层顶埋深1.40~9.80m,层顶高程-4.19~14.92m;
本层进行标准贯入试验226次,实测标贯击数11~36击,平均值21.4击;
修正后标贯击数9.1~30.3击,平均值18.4击,标准值18.0击。
(6)加里东期混合花岗岩(Mγ3)
全风化混合花岗岩⑩1:
褐黄、灰褐色等,原岩结构基本破坏,尚可辨认,裂隙极发育,岩芯呈坚硬土状,手捏可碎,浸水可捏成团,偶夹有强风化岩块,岩体基本质量等级为Ⅴ类。
该层仅在HXZK24、HXZK25、HXZK29、HXZK30、HXZK31、HXZK46、HXZK47、HXZK48、HXZK49、HXZK50、HXZK51、HXZK52、HXZK53、HXZK54、HXZK55、HXZK132、HXZK165、HXZK231、HXZK265、HXZK268号钻孔有揭露,但未揭穿,揭露层厚1.40~5.80m,平均层厚3.56m,层顶埋深5.00~9.40m,层顶高程-3.03~8.69m;
本层进行标准贯入试验20次,实测标贯击数40~52击,平均值44.7击;
修正后标贯击数33.1~42.5击,平均值37.6击,标准值36.6击。
1.2.5水文条件
(1)地表水
茅洲河为深圳市第一大河,发源于深圳境内的羊台山北麓,支系发达,干流全长41.61km,自东南向西北流经石岩、公明、光明农场、松岗和沙井等地。
拟建场地内位于沙井街道黄埔广深高速以西片区,该片区内有新桥河及上寮河两条茅洲河支流,新桥河位于拟建场地北侧,河宽约18m,水深1.5~2.5m;
上寮河横穿拟建场地南侧,河宽约22m,水深1.5~2.0m。
两条支流内主要为生活雨污排水,河底沉积大量生活垃圾,河水散发出腥臭味。
(2)地下水
拟建雨污管网片区场地总体属台地,局部为台地间冲沟及低丘,地势起伏总体不大。
场地内地下水位整体埋藏深度较浅。
场地地下水主要类型有上层滞水、孔隙潜水及基岩裂隙水。
上层滞水主要分布于素填土层中,水量一般较小;
孔隙水主要赋存于冲积砂层中,接受大气降水补给垂向渗流补给,地下水位及水量受季节、潮汐和地层空间分布位置影响,水量丰富,局部略具承压性;
基岩裂隙水主要主要赋存在全~强风化岩层中,略具承压性,局部受节理裂隙影响,有较大水量的可能。
地下水主要受大气降水渗入补给,排泄途径主要以蒸发和径流方式流入河水。
勘察期间测得场地内初见水位埋深为0.60~1.80m,地下水稳定水位埋深为1.10~2.60m(高程2.26~16.89m),根据场地地形、地貌特征及区域水文地质资料,预计未来场地地下水位的年变化幅度为0.50~1.50m。
1.2.6场地和地基的地震效应
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),本区抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第一组,设计特征周期0.35s。
应按照有关规定进行抗震设防设计。
据区域地质资料及本次勘察结果,拟建场地内未见有断裂经过拟建场地。
1.3工程量
序号
开始井号
结束井号
长度
类型
管径
平均管底埋深
1
W270
W901
28.5m
定向钻施工
DN500
8.50m
2
W638
W639
39m
6.30m
1.4施工条件
施工均位于道路上,交通疏解难度大,审批手续繁琐。
1.5施工布置
1.5.1施工场地布置
施工现场进行交通疏解和围闭,作为主施工场地。
另外,营地修建完成前在各施工点附近布置临时仓库进行施工材料存放。
1.5.2施工道路布置
施工点都处于现有施工道路旁,无需修建施工道路,围闭范围两端设置大门与现有道路连接,方便设备、材料等进出场。
1.5.3施工用水布置
施工用水就近接驳市政供水管网,按程序进行申请,审批后接驳使用。
同时进场8m3水车两辆进行应急供水。
1.5.4施工用电布置
就近安装变压器,接入城市供电系统。
2.编制说明及依据
2.1编制说明
(1)严格遵守明确的设计规范、施工技术规范和质量评定验收标准。
实事求是,施工方案可行、适用、经济。
坚持在实事求是的基础上力求技术先进、科学合理、经济适用的原则。
(2)始终对施工现场实施全员、全过程、全范围严密监控,坚持动静结合、科学管理的原则。
(3)组织专业队伍进场,装备足够的优良机械设备进行专业化施工,保证在规定的工期内完成施工任务。
(4)在仔细考察工程实地,认真研究招标文件和有关规定的基础上,针对本合同工程的特点、施工条件,并结合现场实际、进场的机械装备、人员条件,科学合理地组织施工。
2.2编制依据
(1)沙井街道黄埔广深高速以西片区雨污分流管网工程施工图;
(2)国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准,以及深圳市在安全文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定;
(3)国家、建设部和地方政府关于安全、环境保护、水土保持、劳动保护、医疗卫生保障的法律、法规、条例;
(4)通过对施工场地现场及其周边环境的考察及收集的建筑位置的地形、地貌、道路、水电、材料情况等资料;
(5)现有的技术水平、施工管理水平和资金投入能力,机械设备配套能力;
(6)类似工程的参观考察、学习、培训经验和施工工艺;
(7)经批准的沙井街道黄埔广深高速以西片区雨污分流管网工程施工组织设计;
(8)主要规范及标准
城市地下管线探测技术规程CJJ61-94;
水平定向钻进技术指南;
成功中型定向钻进施工指南;
水平定向钻进安全操作指南;
水平定向钻进铺设管线铺设工程技术规范;
其他有关国家、行业及地方技术规程、规范等。
3.施工计划
3.1施工规划
本项目工程定向钻施工共分两段(长度分别为28.5m、39m),安排一台定向钻机,依次逐个进行定向钻施工。
3.2施工工期安排
本片区施工作业计划开始时间为2016年07月01日,结束时间为2018年05月31日。
其中现场施工计划开始时间为2016年07月01日,结束时间为2018年04月30日。
竣工验收开始时间为2018年05月01日,结束时间为2018年05月31日。
3.3主要人员配置
人员配置见下表:
人员配置计划表
工种
单位
数量
备注
现场施工负责人
人
控向技术员
3
现场质量负责人
4
钻机手
5
泥浆工
6
钻杆工
7
电焊工
8
挖掘机操作手
9
司机
10
测量员
合计
19
3.4主要施工机械设备、仪器配置
主要设备、仪器表
机械设备名称
型号
数量
备注
土石方专业设备
挖掘机
SY115C-9
自卸车
斯太尔20T
水车
8m3
施工专业设备
水平定向钻机
XZ320-A
泥浆泵
发电机
热熔机
其它设备
铁锹
扬镐
3.5主要材料配置计划
名称
规格
单位
聚乙烯(PE)实壁管
m
134
4.主要施工方法
4.1工艺流程
4.2定向钻施工
4.2.1机械设备选型
(1)定向钻机
地表始钻式钻机通常为履带式,可依靠自己的动力自行走进工地。
铺设新管时它们不需要发射坑和接受坑,但管线连接时仍需要开挖。
地表发射钻机有几种桩定方式将钻机锚固在地上,性能完善的钻机桩定系统可以是液压驱动的。
推拉方式:
采用马达-链条推拉,使得整机工作稳定性更加可靠。
橡胶履带:
对道路、草坪和风景点的影响最小。
可旋转操作台:
加大操作员视野范围,减轻操作员疲劳,使操作钻机更加简单舒适。
系统匹配合理:
动力头旋转、推拉及泥浆分别由不同液压泵驱动,互不影响,液压泵、
阀、管路整体匹配合理,能量损失小。
动力头转速高:
使钻机在不降低旋转扭矩和铺管推拉力的前提下,动力头转速高,确保钻机铺管效率高。
适用面广:
发动机具有涡轮增压特性,遇到复杂地质时,能瞬时增加动力,确保作业功率强劲。
(2)导向系统
“手持式(walk-over)”系统,它以一个装在钻头后部空腔内的探测器或探头为基础。
探头发出的无线电信号由地面接收器接收,除了得到地下钻头的位置和深度外,传输的信号还往往包括钻头倾角、斜面面向角、电池电量和探头温度。
这些信息转送到钻机附属接受器上,以使钻机操作者可直接掌握孔内信息,从而据此作出任何有必要的轨迹调整。
4.2.2技术方案选择
根据定向钻穿越工程地质报告显示:
穿越主要经过地层是细砂、粉质粘土,可能经过卵石层。
这就决定定向钻穿越主要技术方案:
(1)钻具方面
采用牙轮钻头+钻杆的组合进行导向孔施工,采用切削式扩孔器+桶式扩孔器组合扩孔;
如果万一碰到卵石层,则采用岩石扩孔器进行预扩孔作业及回拖作业。
(2)工序方面:
进行一次洗孔,回托成型。
(3)泥浆方面
要求泥浆携带能力、胶结强度、冷却、润滑等性能指标满足穿越切削和携带的要求,泥浆泵的流量和泵送压力能够满足扩孔器的需要;
强调泥浆的携带能力和泥浆泵送压力。
1)耕土层、粉质粘土层(即回填土层):
泥浆粘度55~60s,提前24小时配置好基浆,充分熟化,关注固孔。
2)含砂粉质粘土:
泥浆粘度60-65s添加速浮剂和PAJ,关注固孔、携砂性。
3)卵石、砾石层:
泥浆粘度80~90s添加PAC、KHJ和速浮剂,关注携带性。
4.2.3钻孔轨迹设计
导向孔轨迹设计是在管线剖面图基础上,设计出钻孔的最佳曲线。
根据开挖的工作坑、接收坑结合设计井位,按照设计管道水力坡度标高来设计钻进轨迹。
不仅需要考虑避开穿越区域的地下管线,还要考虑到水文地质、地面环境、铺设管道的管径材质、穿越长度深度、钻机的性能等因素。
管道施工的轨迹要满足设计要求,必须考虑入土点、出土点的斜直段、曲线段长度,严格控制水平穿越段各点标高。
一般作业标高控制以每根钻杆为一个控制点,按设计管道水力坡度计算出钻进轴线上轨迹标高。
入射角度根据已知数据科学计算,8-20°
的入、出土角适用于大多数的穿越工程。
如果单从施工的顺利程度考虑,在产品管线埋设深相同的前提下,造斜距离越长则轨迹曲线越平缓,有利于后续管的顺利回拖。
定向钻孔轨迹线段由造斜直线段、曲线段、水平直线段(与管道排水坡度一致)等组成,为保证水平直线段精度要求,造斜段水平距离L见下图长度按下述公式计算:
入土角采用12o,单根钻杆4.5m长,n取值4,则
WA36—WA0段H0=2.81+(588+2*3.6)/2000=3.11m,代入公式L=30.40m,总顶进长度130.40m(本次计算仅适用于WA36—WA0段,其余两段需重新计算)。
鉴于:
钻杆曲率半径=150.13m,为钻杆直径73mm的2056.63倍,符合要求(经验要求钻杆曲率半径为钻杆直径的1200倍)。
相邻两根钻杆允许转角=3o,符合规范1.5o~3o要求。
入土角采用12o,符合规范<15o要求,且在所选机械性能范围内。
入土造斜段与管线直线段设置了2段与管道同坡度段。
出口轨迹行至接收井后结束,开始回托管材,故管材轨迹均在直线段上。
因此,轨迹曲线满足操作性。
长度(m)
与原地面高差(m)
3.4
0.714
7.9
1.659
12.4
2.379
16.9
2.874
21.4
3.099
25.9
3.1055
该两节与管道同坡度
30.4
3.112
以后未在此列出,按照1.5‰纵坡计算
注:
该表列举的为顶进长度,实际操作时,需换算成水平距离。
4.2.4管道回拉力计算
管道外径600mm,扩孔钻头外径取1.3*600=780mm;
则:
Py=3.14*0.78*0.78*100/4=47.75kn
Pf=3.14*0.6*130.40*0.7=171.97kn
Pt=47.75+171.97=219.72kn,小于机械回托/给进力320kn,可一次回托成孔。
4.2.5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。
4.2.6施工准备
(1)施工主要设备及拖拉管材料选择
根据地质和设计管径大小情况,选择合适型号的水平定向钻机;
管材的强度及环刚度必须满足设计和施工阶段的荷载要求。
(2)测量监测
布设监测点、量测地面