滨洲热力大型定向钻机施工方案.doc

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滨洲民用热水网工程定向钻铺管

（大型钻）施工方案

编制人:

李恒文

编制单位：

编制日期：

目录

第一部分施工过程中的关键问题的详细说明及保证措施

1.热力管穿越铺设的特殊性说明及防止定向钻孔时导向孔与设计穿越曲线偏移的措施

2.确保出土点误差在设计出土点1.2m范围内的措施

3.回拖时管线防腐层的保护措施

4.以往的定向钻穿越施工中，在工程管理方面有哪些经验和教训，针对本工程有何管理措施

5.工程风险评估及风险的控制措施

6.泥浆处理的环保管理措施

第二部分施工组织设计编制依据

1.资料文件提供的依据

2.施工现场踏勘资料

3.施工技术标准及质量要求

第三部分施工组织设计

第一章工程概况

1.1工程概述

1.2穿越点工程地质综述

1.3主要工程量

第二章施工部署

2.1施工总体部署

2.2项目组织结构

2.3项目部智能部门职责

2.4施工任务的划分

2.5施工营地

2.6通讯保障措施

第三章施工技术方案

3.1方案概述

3.2穿越施工工艺流程

3.3土建施工技术方案

3.4管道定向钻穿越施工技术措施

第四章施工准备

4.1施工技术准备

4.2物资准备

4.3施工人员及设备准备

4.4施工现场准备

第五章施工总进度计划

第六章各项资源需要量计划

6.1主要施工设备

6.2主要施工技术措施用料

6.3劳动力需求计划

第七章质量保证措施及HSE管理措施

7.1质量保证体系

7.2HSE管理体系

第八章工期保证措施

8.1计划控制

8.2合同控制

8.3现场控制

8.4施工调度控制

第九章冬雨季施工措施

9.1雨季施工措施

9.2冬季施工措施

第一部分施工过程中的关键问题的详细说明及保证措施

1.热力管穿越铺设的特殊性说明及防止定向钻孔时导向孔与设计穿越曲线偏移的措施

本工程施工必须符合有关热力管网设计与施工验收规范，与燃气、自来水等管线比较有其特殊性，就覆盖深度来说大于等于5米，定向钻进和回扩孔洞，都需造斜段，而铺设有效管线时仅需水平段，计算钻进入土点造斜段时可符合R=1000D，因为此段无须拉入管线；计算钻进出土造斜段时，必须符合R=1500D，符合热力管（按照外套管并按钢管计算）的曲率半径。

出入土两端合计长度L1+L2为不铺设管线的无效穿越段，但必须钻进与回扩，且出土造斜段需开挖作为管线发送沟的一部分。

钻导向孔是定向钻穿越施工过程中重点控制的关键工序,导向孔质量的好坏直接影响钻机回拖时回拖扭矩与拉力的大小。

因此,导向孔与设计穿越曲线是否重合是关系到管道最后回拖成功的关键。

导向孔在钻进过程中偏离设计穿越曲线的原因可以归纳为四类：

第一，钻机就位方位与管线设计穿越方位有偏差，造成在导向孔钻进的过程中其轨迹逐渐偏离设计穿越曲线。

第二，受外部磁场的影响，控向方位角非管线走向的真实方位角，从而控向软件计算钻头方位的参数发生变化，导致从计算机采集的数据非钻头的真实位置。

第三，受地质结构的影响。

导向孔在钻进过程中要穿越不同的地层，由于各地层地质特征差异很大，即使是同一地层其硬度分布也会软硬不均，因此，钻头在钻进的过程中比较容易偏向相对较软的地层，造成与设计曲线发生偏移。

第四，在导向孔钻进过程中，由于钻机操作人员（司钻员、控向员）人为操作有误，使穿越轨迹与设计曲线发生偏移。

针对以上造成曲线偏移的原因，我们特制定了如下预防措施：

1.1保证钻机就位方位与设计管线中心线重合的措施

钻机就位前，用测量仪器（如经纬仪）放出管线穿越中心线，根据穿越入土角、钻机自身尺寸（车长、车宽、轮距等）等参数计算出钻机就位的精确位置，并用白灰或用线绳予以标记，并以此标记作为钻机就位的依据。

在钻机就位过程中，除了利用白灰或线绳标记作为就位的标准外，就位后还要用测量仪器测量钻机就位偏差，经计算钻机就位方位相对于管线中心线的角度偏差如果超过0.1°时，需要根据偏左偏右情况重新调整钻机，经多次就位-测量-调整-再测量，直到偏差控制在0.1°范围内。

钻机就位后，计算出精确的偏差数值，在开始钻导向孔时及时调整此偏差为零，从而保证导向孔轨迹与设计穿越曲线重合。

A.1.2外部磁场对方位角的影响及控制措施

外部磁场主要由地下管道、地下光缆、刚性建筑物（构筑物）、大型船只、地上高压线等产生，这些外部磁场将影响地磁场强度和地磁角度，从而影响控向方位角，控向方位角的不确定最终导致钻孔时方向失控，本标段河流穿越位置或多或少存在影响钻进控向精度的外部磁场。

根据现场确定的外部磁场的位置，在钻孔时，探测器到达外部磁场前，钻孔方向不能出现过大的左右偏移量，保持实际方位角与控向方位角的偏差在允许的范围内，在进入外部磁场时，实际方位角发生变化，此时的方位角与控向方位角不同，钻进时暂不考虑干扰后的方位角而直接按直线钻进，在进行数据测量时，根据控向工具面的位置输入与控向方位角接近的方位角。

钻头穿越过磁场干扰区后，计算机控向数据恢复正常，此时导向孔轨迹与设计穿越曲线偏差应当在许可范围内，万一两者偏差较大，首先计算出实际偏差量，然后将经过磁场干扰区的钻杆抽出后重新钻进进行偏差调整。

在已知偏差量的情况下进行调整是很容易的，通过调整消除磁场影响，使导向孔轨迹与设计穿越曲线重合。

B.1.3采用人工磁场与地磁场相互结合进行导向孔的钻进控制

控向设备采用英国Sharewell公司生产的MGS定向系统,钻机控向系统是依靠地磁场进行方位控制，通过钻头后面的探头将导向孔参数传输到计算机。

地磁场容易受到地下管线、地下电缆、地面高压线等金属构件的干扰，从而造成控向参数不准确。

人工磁场是在穿越中心线两侧布设的闭合线圈，布设简单方便，在施工中既经济又有效，其优点是它不受外部磁场的干扰，可以准确无误的将钻孔数据反映出来，当探头到达此闭合的线圈区域内,接通直流电源产生磁场,通过人工磁场可以测得穿越轴线的左右偏移和穿越标高。

通过人工磁场与地磁场左右偏差的比较,可以确定目前钻头方位角,从而确定下一根钻杆的行进方位。

由于人工磁场在地磁场受干扰的情况下可以提供准确的管线穿越方位角，在地磁场不受干扰的情况下可以校正控向方位角的正确性，从而能够很好的控制导向孔与设计穿越曲线偏移，并能保证穿越曲线的平滑性。

C.1.4在穿越不同地层时的预防措施

在穿越过程中，不同的地层其岩性也不同，即使同一地层也会不同程度的存在软硬不一的情况，这必然会影响钻孔倾角与方位角角度的调整。

遇到这种情况时，每次调整的角度不应过大，调整范围控制在每次0.1°左右，每根钻杆多次调整以获得需要的倾斜角与方位角角度，这也是防止导向孔轨迹与设计穿越曲线轨迹偏移的有效措施。

D.1.5控制人为因素造成导向孔轨迹与设计穿越曲线偏差的措施

开工前，加强对控向人员与司钻操作人员的培训，提高工作人员的素质，加强控向人员与司钻人员相互间的配合，司钻人员以控向人员的指令为准，按照指令进行操作，防止人为操作导致钻孔出现偏移设计曲线。

控向人员应严格按照设计曲线计算每次倾角的调整度数，认真掌握并注意穿越过程中的轨迹变化，通过轨迹变化确定控向方向的变化。

从而控制导向孔轨迹与设计穿越曲线的偏移。

2.确保出土点误差在设计出土点1.2m范围内的措施

E.2.1确保控向参数的正确性

钻导向孔时，主要以现场测量的方位角为依据来控制钻头的钻进方向，如果控向方位角发生变化，钻进的方向将出现偏差。

为了保证导向孔的出土点偏差在设计出土点1m范围内，必须保证控向方位角的正确性。

控向方位角的测量：

在施工作业带内无外部磁场干扰的情况下，尽量在设备进场前测量放线后进行，因为所有的施工设备都会对方位角产生干扰。

在施工占地范围内，可利用单斗挖掘机配合完成方位角的测量，探测器装入无磁钻杆内，在入、出土点沿穿越中心线多测点（10个测点以上）取平均值的方法，确定初步控向方位角；再将探测器取出，单独用探测器直接测量控向方位角，取平均值与上一个控向方位角进行比较，如场地内没有外部磁场的干扰，两个测得的控向方位角相差应在允许的范围内，如相差较大，必须重新测量。

在测量方位角时，探测器的前端与后端必须与穿越中心线重合，以保证测得方位角的正确性。

在单斗挖掘机无法配合的情况下，直接用探测器测量控向参数，探测器必须完全摆放在管道穿越中心线上，在中心线上选择远离外部磁场干扰源的地方，在入、出土点的不同位置测取10个以上的数据，差别不大时取平均值，差别大时，分析原因后重新测量。

实际测量获得最佳控向参数后，做好原始记录。

在导向孔钻进时，在无外部磁场干扰的情况下实际测量的方位角应与控向方位角相差不大，而且必须控制钻进的方向，保证每根钻杆的偏移量在允许的范围内，且累加值不能超过1m，在实际操作时，每次调整偏移量不能过大过急，以保证实际穿越的出土点偏差在设计出土点1m范围内。

F.2.2采用人工磁场法

人工磁场法是在穿越中心线两侧布设闭合导线圏，通电后形成外加磁场，用以对控向参数的复核。

人工磁场可不受任何外部磁场的干扰，准确反映钻头所在的具体位置，左右偏移量和穿越点高程情况，人工磁场测得的数据是探头所在位置的真实反映。

人工磁场的实际应用能够保证实际出土点在设计穿越规范的范围内，为管道的顺利回拖打下了良好的基础。

3.回拖时管道防腐保温层的保护措施

扩孔回拖能否顺利进行是关系到管道回拖一次成功的关键，施工时必须严格按照设计要求、规范要求和现场实际情况组织施工，并采取有利的措施保证扩孔回拖顺利进行。

在管线顺利回拖的过程中,也应当采取一定的措施保护管道防腐层不被破坏。

3.1机械设备的检查

在扩孔回拖施工前，检修所有的施工机具设备，确保在扩孔回拖时不出现机械故障，在回拖开始后严禁无故停工。

3.2地锚连接部位的检查

管线回拖扩孔前，认真检查钻机锚固箱是否发生位移，如果发生了位移应立即采取措施进行加固处理，然后才能继续进行回拖扩孔作业。

3.3导向孔的控制

在导向孔钻进时，严格按设计曲线施工，保证钻孔的平滑，为扩孔回拖提供有利的施工条件。

3.4钻杆的检查

所有用于扩孔和回拖的钻杆全部选用5″的S-135钻杆，在使用前进行认真检查，严禁使用不合格的钻杆。

3.5泥浆的控制

在扩孔回拖时严格控制泥浆压力、粘度及排量，根据地质条件，考虑在易产生塌孔地段适当增大粘度，减少塌孔的可能性。

并在最后一次扩孔作业时，向泥浆中添加适当的润滑剂，以便在管线回拖过程中减小回拖阻力。

3.6回拖时挖发送沟及土堆垫管发送

回拖时将管道放在发送沟内，发送沟里灌水。

发送沟中心线应与管道穿越中心线相重合，便于管道顺利进行回拖。

发送沟沟底纵断面曲线应与管道自由弹性曲线半径一致（如上面示意图所示）。

由于场地限制或其他原因，在不能挖或不能全部挖发送沟的情况下，采取打土堆的方法将管道架离地面，让管道不直接接触地面，降低回拖管线与地面的接触面积，减少管道防腐层磨损机会。

土垛人工装填土袋进行码砌（袋装土内无砖头石块等硬物），然后在土堆上面铺一层土工布，土工布上涂抹一层黄油，同时在回拖管道表面涂抹一层黄油减阻，土垛应间隔5～10m设置一个，土垛高度超过30cm，然后将管道放在土垛上。

3.7其他注意事项

扩孔时钻具组合顺序为钻杆+切割刀+扩孔器+钻杆；回拖时钻具组合顺序为钻杆+麻花钻杆+切割刀+扩孔器+旋转接头+U形环+管道。

回拖时切割刀直径比扩孔器直径大150mm，扩孔器直径比穿越管道直径大150mm，以减小回拖力，并可保护防腐层。

塌孔一般发生在回拖管段的前端，此时应增大泥浆量，适当降低泥浆粘度，提高泥浆的润滑性能，将塌孔部位泥浆置换出去，确保管道顺利入孔。

在扩孔回拖时钻具连接完后先送泥浆冲洗，检查各泥浆喷嘴是否畅通，确认合格后开始进行扩孔回拖。

发送沟开挖