定向钻穿越河道施工方案.docx
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定向钻穿越河道施工方案
应急给水厂输水管道工程
过河段（JA9-JA20）定向钻施工方案
编制：
审核：
审批：
编制单位：
日期：
第一章编制依据……………………………………………………
（1）
第二章工程概况……………………………………………………
（1）
第三章机械设备、材料、人员、进度计划………………………
（1）
第四章施工部署……………………………………………………
（2）
第五章定向钻施工方案……………………………………………（3）
第六章质量保证措施………………………………………………（8）
第七章技术保证措施………………………………………………（10）
第八章安全保证措施………………………………………………（11）
第九章工程进度保证措施…………………………………………（12）
第十章文明施工措施………………………………………………（12）
第十一章施工方案附件……………………………………………（13）
附表一：
主要施工机械设备表………………………………（13）
附表二：
水平定向钻机技术参数……………………………（14）
附图三：
过河段定向钻施工平面图……………………………（15）
第一章编制依据
1、编制依据
1.1应急给水厂输水管道工程设计；
1.2现场勘察。
2、地勘报告
2.1《新河岩土工程勘探报告》；
第二章工程概况
1、工程名称：
应急给水厂项目输水管道工程及深井泵房工程过河段（JA9-JA20）定向钻施工。
2、建设规模
本工程设计管道为DN315PE管，穿越新河深度约9米，穿越长度约432米；
3、地质状况
地勘报告为中沙；
第三章机械设备、材料、人员、进度计划
1、主要工程设备
序号
设备名称
型号
数量
生产厂家
出厂
日期
目前
状态
1
水平定向钻机
XG680
1台
徐工
2014年
良好
2
导向仪
GL-700
2台
金地
2016年
良好
3
泥浆搅拌灌
3m³
1
良好
4
钻杆
φ114×6000
720米
良好
5
扩孔器
330mm-530mm
3个
良好
6
发电机
30KW
1台
良好
7
钻具运输车
4.2m
1辆
良好
8
KOMATSU挖机
PC450
1台
良好
9
渣土运输车
1台
良好
2、材料计划
序号
材料名称
数量
备注
1
膨润土
50t
2
泥浆复合添加剂KHJ
1000kg
3
柴油
10t
4
汽油
3000kg
5
管扣油
1000kg
6
挡板
120米
3、人员计划
序号
工种
人数
序号
工种
人数
1
项目经理
1
5
司钻
1
2
技术、质量负责人
1
6
司机
1
3
机组长
1
7
泥浆工
4
4
导向手
1
8
钻杆工
4
合计
14人
4、进度计划
本工程计划施工总工期为15天。
第四章施工部署
1、指导思想
以人为本科学管理干一流工程创一流效益
2、管理目标
2.1项目部分工明确，职责明晰，管理有序，考核有据；
2.2建立健全各种管理网络，运用先进管理手段，使管理水平更上一层；
2.3工程质量达到优良
2.3.1单位工程合格率100%，优良率90%以上；
2.3.2工程设备、材料质量合格率100%；
2.3.3定向钻穿越一次成功率100%；
2.3.4质量记录及时率100%，质量损失不大于合同价格的1%；
2.3.5合同履约率100%。
2.4无重大安全事故，HSE管理符合要求；
2.5技术先进，方案可靠；
2.6设备完好率100%，利用率90%以上；
2.7材料使用无浪费，定额节约率3%；
2.8文明管理、文明施工、文明生活，项目部人员无违法违纪行为。
3、项目组织机构
3.1组建定向钻穿越施工项目部，建立组织管理框架。
4、施工现场部署
4.1、测量
4.1.1依据由设计方提供的施工图、测量成果表，复测设计交桩的位置和高程，对接收到的管线走向纵断面图进行复测、复核，如发现与设计有较大出入或根据实际情况确需局部改线，作好记录，以书面材料及时汇报业主及设计，再由勘察、设计重新测定线路，出具设计变更通知单；
4.1.2根据设计图纸和设计交桩的具体位置，确定穿越轴线、定向钻穿越的入土点、出土点、以及穿越场地的位置和范围；
4.1.3测定出线路中心线，每30m设置一个百米桩；
4.1.4依设计穿越管线的平面图和测量数据设计穿越轨迹；
4.1.5穿越中心线定位后，按工程需要定出穿越轴线和边界线；
4.1.6弹性敷设采用“工兵法”、“解析法”、“总偏角法”进行测量放样；
4.1.7地下障碍物标志桩，注明障碍物名称、埋深和尺寸；
4.1.8施工测量放线工作要严格遵守测量标准规定，及时收集、整理测量放线记录和有关穿越测量资料，妥善保管；
4.1.9测清穿越段其它产权单位的管线，测清管线的走向，埋深。
4.2、放线
按照设计图的桩号，放出定向钻的入钻点、出土点。
4.3、钻机作业场地布置
4.3.1入土端场地布置
4.3.1.1钻机摆放区域尽量减少占地面积，入钻施工场地尺寸为32m×65m，摆放机械设备。
并开挖长9m、宽4m、深3.5m的泥浆坑，长5m、宽4m、深3.5m的蓄水池。
4.3.2出土端布置
4.3.2.1出土端场地开挖尺寸长12m、宽4m、深2.5m的出钻口，采用KOMATSUPU450挖掘机、运输渣土车将泥浆运输至场外。
第五章定向钻施工方案
1、工艺流程图
2、设备进场安装
2.1.设备安装顺序
2.1.1钻机安装→钻机操作控制室安装→泥浆系统安装→泥浆泵安装→钻杆摆放就位→其他设备安装就位；
2.2设备调试
2.2.1在施工作业带内无外界干扰的情况下，控向参数的测量尽量在设备进场前测量放线后完成，这样可在施工占地范围内将探测器装入防磁钻杆内，用单斗挖掘机配合完成数据测量；
2.2.2采用在入、出土点两侧沿中心线多测点取平均值的方法，确定控向参数；再将探测器取出，只用探测器测量控向参数，再取平均值并与上一个平均值进行比较，如差异很小，可取平均值获得实际的控向参数，如相差很大，必须重新测量；
2.2.3调试泥浆搅拌系统，检查泥浆搅拌系统各搅拌枪是否工作正常，检查各连接管路是否有泥浆泄漏情况，发现问题及解决；
2.2.4检查调试泥浆泵工作是否正常，泥浆泵压力表是否正常工作；
2.2.5检查定向钻机各连接管路、接头是否连接稳当。
所有设备检查完后进行设备试运转。
各系统运转正常后，钻进1～2根钻杆后检查各部分运转情况，各种参数正常后按要求钻进。
2.3泥浆配制
2.3.1泥浆是定向穿越中的关键因素，因本工程穿越地层主要以土层为主，编制了定向钻穿越泥浆配制方案；
2.3.2在钻机开钻前，提前采集水样，进行含盐量PH值的分析检验，要求含盐量（NaCl）小于1%，含钙量（Ca++）小于120毫克/升，检查水样合格后进行泥浆的配制，另外配制泥浆的水质不能是受到污染的脏水，必须采用干净的水配制泥浆。
泥浆是由水、膨润土及各类添加剂（包括：
虑饼剂、增粘剂、润滑剂、护壁剂、堵漏剂等）组成，泥浆粘度应根据地质情况和管径大小确定，泥浆粘度值可根据下表规定选取。
泥浆粘度宜用马氏漏斗测量，每两小时测一次。
泥浆粘度应根据地质情况确定。
3、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、钻杆和钻头清扫完毕后严格按照设计图纸和施工验收规范进行试钻，钻进地层1-2根钻杆后检查各部位运行情况，各种参数正常后按次序钻进。
4、钻导向孔
4.1导向孔设计
4.1.1导向孔严格按照设计管位曲线施工，入、出土点选择合理的桩号内，入、出角度控制在8-12°，深度不得小于1米；
4.2导向孔钻进
4.2.1本工程钻导向孔钻具采用：
钻杆采用φ114mm×6000mm，导向钻头φ159mm鸭掌钻头；
4.2.2穿越施工钻导向孔是一关键工序。
采根据设计曲线钻导向孔，并根据管径大小确定每根钻杆的折角，实时跟踪测量，并做好记录，在穿越曲线上每隔3m左右设数据控制点，每钻进3m记录钻头位置参数，以此控制导向孔的钻进；
4.2.3在开钻前先根据设计曲线绘制1:
1设计曲线图，并根据设计入土角设计出每根钻杆的钻进折角，按照设计折角绘制钻进曲线，并与设计曲线比较，经过反复比较后确定最后导向孔钻进折角；
4.2.4导向孔钻进过程中，应实时跟踪测量，并做好记录，在穿越曲线上每隔1根钻杆设数据控制点，为了增加测量频次，可在一个钻杆中间间隔一定距离进行一次测量。
以此控制导向孔的钻进。
测量记录数据包括：
起始方位角、线性方位角、起始倾斜角，钻进方位角、钻进倾斜角、左右偏移量等；
4.2.5导向孔钻进过程中，控向人员应与司钻人员随时沟通，确定工具面的角度和推进或钻进长度；
4.2.7控向人员要及时绘制控向曲线，并与设计曲线、设计钻进倾斜角和方位角进行比较。
及时发现问题，以便采取适当的措施进行纠正；
4.2.8钻进导向孔过程中，要严格控制钻孔方向，保证钻孔曲线与设计穿越曲线吻合；
4.2.9在导向孔钻进过程中，要认真观察井眼泥浆返出情况，每一小时取样一次，泥浆工程师做好试验分析，将分离物与地质勘探报告相比较，确定是否进行泥浆性能调整，并做好记录，以便准确判断钻进过程中的地质情况，来决策钻进运行，确保钻导向孔一次成功；
4.2.10控向员严格按图纸设计要求进行控向，导向孔是以后各级预扩孔和回拖管道的基础。
导向孔严格按设计曲线钻进，在开钻前对司钻人员作好详细的技术要求，对每一根钻杆的钻进要求都提前在图纸上作好标注，控制钻杆的折角变化；
4.2.11导向孔实际穿越曲线与设计穿越曲线的偏移量半径不应大于1%；出土点沿设计轴线的横向偏差不大于穿越长度的1%，且不大于3m；纵向偏差不大于穿越长度的1%，且不超过3m。
5、预扩孔
5.1导向孔钻成后，卸掉钻头及控向系统，工程管道管径为：
DN315mm；根据穿越扩孔的要求：
扩孔直径达到管径的1.3-1.5倍，每级扩孔相差10-20mm；而根据地质报告描述，此次定向钻穿越的主要地层是土层，因此本次穿越扩孔级差选择12-15mm，预扩孔工艺为二级扩孔+一级清孔，根据地层资料及钻进时的地质情况，确定预扩孔的级别和次数，详细情况见下表：
序号
施工段
钻具组合
1
第一次预扩孔
钻杆+Ф330桶式扩孔器
2
第二次预扩孔
钻杆+Ф430桶式扩孔器
3
第三次预扩孔
钻杆+Ф530桶式扩孔器
4
清孔
钻杆+Ф530桶式扩孔器
（可根据成孔和清洁度情况决定清孔次数）
5.2为了避免塌孔现象发生，在扩孔过程中应根据地层地质情况，严格控制泥浆压力、泥浆粘度和泥浆排量，易塌孔地段适当增大粘度；
5.3塌孔一般发生在回拖管段的前端，如果发生塌孔，此时应增大泥浆泵送量，适当降低泥浆粘度，将塌孔部位泥浆置换出去；
5.4预扩前，应试喷泥浆，检查切割刀和扩孔器水咀是否通畅，泥浆压力是否正常；
桶式扩孔器示意图
5.5扩孔时应严格控制回扩速度，严禁突然加压扩孔，扩孔速度应控制在450mm/min以内，
扭矩控制在12000N·m以内；
6、管道回托
6.1为了减小管道回拖时的摩擦力，保证管道顺利回拖和保护管道外壁，在回拖过程中，尽可能使管道在孔洞内保持悬浮状态，只要管道在孔洞内完全处于悬浮状态，管道回拖过中的回拖阻力将降低到最低，这样可以保证管道的顺利回拖；
6.2管道回拖前，在回拖管线前端制作牵引头，牵引头合格后才能进行管道的回拖。
6.3管道回拖时，管段与钻具连接应符合下列要求：
6.3.1检查切割刀和扩孔器内各通道及各泥浆喷嘴是否畅通，确认合格后才能连接；
6.3.2连接顺序为钻杆+扩孔器+旋转接头+U型环+管道。
DN315主管道回拖钻具连接：
钻杆+Φ530扩孔器+68T旋转拖头+管道。
6.3.3扩孔器直径比穿越管道直径大200mm，目的是减小拖拉力，全部连接完后应送泥浆冲洗，检查各泥浆喷嘴是否正常，合格后进行回拖施工。
7、管道试压清管
按设计及规范要求进行。
8、设备撤场
所有作业完成后，系统拆除连接，设备撤场。
第六章质量保证措施
1、质量方针
采用先进的施工技术和科学的管理方法，向顾客提供满意的工程施工服务。
2、质量目标
总体质量目标:
2.1工作一步到位,做事依据标准,严格检查验证,满足合同规定；
2.2单位工程合格率100%，优良率达到90%；争创国家优质工程；
2.3工程设备、材料质量合格率98%；
2.4定向钻穿越工程一次成功率100%；
2.5质量记录及时率100%，质量损失不大于合同价格的1‰；
2.6顾客满意率95%以上；合同履约率100%。
3、质量控制机构
3.1成立项目工程质量管理领导小组，组长由项目经理担任；副组长由总工程师担任；成员由项目执行经理、质量负责人和质量员组成。
3.2建立质量管理体系组织机构：
包括项目部各级组织和各个部门，全员参与质量管理工作。
3.3建立项目质量控制机构
结合项目工程的特点，项目部建立三级质量管理（控制）网络，包括项目部、施工队（机组）及和施工班组级。
（见下图）
4、质量保证措施
4.1导向孔施工前应对导向仪进行标定或复检，以保证探头精度；
4.2精确调整钻机的位置和角度，以保证入孔位置与设计轨迹相符；
4.3导向孔每钻进6m测量一次，如发现偏差应及时调整，必要时增加测量次数以确保导向孔偏差在设计范围以内；
4.4机械操作人员应严格按照探测员的指令进行操作，遇有异常情况及难题应及时停钻，研究解决，不得自作主张；
4.5扩孔应逐级完成，根据道路地层结构，要按不同的工艺进行扩孔，严格遵守操作规程；
4.6钻孔开始前，都需对操作人员进行技术交底，强调质量标准和质量要求；
4.7在回托过程中对管道采取特殊保护，特别是入钻口，采用吊车，将管道吊起，保持管道在孔的中间，杜绝对管道表层的磨损；
4.8强化质量保证体系，由项目经理全面负责质量管理工作，全部施工人员做好在职岗位责任，认真做好工程记录，保证每一道施工工序按规范进行；
4.9精密控制导向孔钻进精度，保证钻进深度，确保与其它管线的安全间距。
5、质量检测与控制
5.1质量检测与控制是保证施工质量的重要步骤，是实现质量目标的必要手段。
制定质量检测与控制程序使质量检测与控制工作规范化、程序化，确保工作效果。
5.2施工准备阶段质量控制
5.2.1公司总经理确定项目施工质量控制组织机构，配备足够数量、资质符合的责任人员；
5.2.2项目技术质量总负责人组织编制“施工组织设计”进行质量策划。
包括确定项目施工质量目标，完成工程施工必需的人力、设备设施和技术资源，明确必须执行的施工标准规范，拟定主要的施工技术方案措施、质量保证措施、HSE保证措施等；
5.2.3质检工程师编制质量检验计划，确定监检点、检验方法、和责任人员；
5.2.4项目技术质量总负责人和项目专业责任工程师组织图纸审核和技术交底；
5.2.5教育培训中心组织进行必要的人员培训和资质取証工作；
5.2.6设备管理处进行施工设备、检测设备的准备；
5.2.7工程质量监督站负责检测设备、计量器具准备、检定；
5.2.8采办部负责材料采购、进货检验控制；
5.3施工阶段质量控制
5.3.1采办部门、施工单位做好现场材料（包括业主提供材料）质量控制，搞好材料标识和检验状态标识，防止不合格材料的非预期使用。
5.3.2实施工艺过程控制
5.3.2.1操作人员坚持“三按”（严格按工艺、标准规范、图纸）施工；
5.3.2.2操作人员、质检人员坚持“三检制（自检、互检、专检）”。
按质量检验计划做好工序检验和最终检验和试验，做好检验记录和检验试验状态标识，防止不合格品进入下道工序或交付。
5.3.3质检人员做好分项、分部工程质量检验评定。
5.3.4质检工程师组织隐蔽工程检查验收、控制。
5.3.5质检工程师组织对出现的任何不合格进行评审和处置，责任单位采取相应的纠正预防措施。
5.3.6项目技术质量总负责人在施工进展的适当阶段组织开展内部质量审核。
第七章技术保证措施
1、技术组织措施计划
1.1在顶目经理统一领导下，集合各专业和部门人员，根据编制的施工组织设计、综合人、机、料等资源情况，编制全面详细、切合实际的施工网络计划，确定施工进度总目标；
1.2通过施工工序的分解和逻辑组合，抓住关键路径，落实任务责任人和阶段工程进度目标；
1.3通过“自上而下”和“自下而上”综合平衡，贯彻业主意图，反映客观实际，确保编制的计划全面详细，切实可行；
2、技术组织措施计划实施
2.1计划批准，即为一切行动准则，必须坚决贯彻执行，如要修改变更，须经业主（或监理）批准；
2.2根据工程量和施工的难易程度，组织施工机组，确定施工人员，并明确各自的任务和完成时间；
2.3编制施工所需设备、材料名称和数量清单，弄清所需设备、材料的来源，供应方式和供应时间。
2.4加强阶段性检查，发现问题及时解决，避免对正常施工的延误；
2.5建立质量保证体系和组织机构，明确质量方针和目标，对每一道工序进行跟踪检查和抽查，避免返工而延误工期；
2.6对难以预料的情况，制定应变计划措施，准备1个机组和相应设备作为后备力量，已应工程急需；提前做好工程所需材料和施工机具配件储备，在可能的情况下投入，加快进度赶工期。
3、现场控制
3.1严格按图施工，认真执行施工规范；
3.2认真组织，合理选配机械设备，科学施工；
3.3认真详细的做好《隐蔽工程记录》；
3.4导向孔施工前应对导向仪进行标定或复检，以保证探头精度；
3.5做好交接班的技术交底，钻机手与导向手做好当值工作的重点事情的交接，未完成的重点事情重点处理，重点难题重点解决；
3.6认真对每根钻杆在钻进、回拖时的扭矩、推进力、回拖力的观察，对以上数据不稳定时急时做好记录，交接班时需向下一班组交代清楚。
3.7选用有多年以上非开挖施工经验的高级工程师为技术负责人，选用工程技术人员作项目经理，并选用熟练工人进行机械操作，从业人员确保高素质，严格施工管理。
第八章安全保证措施
1、现场安全设施
1.1严格执行本公司安全制度，安全员随班到现场检查，发现不安全因素及时解决；
1.2现场设置安全防护栏，占道警示标示，夜间设灯光指示；
1.3工作时，始终穿戴安全帽、手套、靴子以及指定的鞋、防目镜；
1.4挖掘工作坑，则周围应设护栏，夜间设标志或以照明设施做以提醒。
1.5施工现场应做好安全保卫工作，设值班人员，现场周围设围护设施，非施工人员不许入内。
2、机械操作安全规则
2.1不要使用弯曲的钻杆或有明显磨损迹象的钻杆；
2.2明确分工，统一信号，专人负责机械、电器电路，所有机械设备非专业人员不得随意乱动；
2.3严禁在设备运转时实行维修保养，各安全操作规程工序均应严格遵守；
2.4泥浆搅拌时佩戴防尘面具，作业时注意机械运转，严禁带电维修；
2.5机械传动及工作区设安全标志；
2.6低压液压油能渗入皮肤，燃烧或产生污染。
可用纸张或木片检查泄露，不要用手！
如果接触了这些或其他石油产品，应及时擦去。
始终保持按医疗卫生的观点办事；
2.7在断开任何管路之前，应先释放压力。
在系统压力升高之前，应确定所有的连接是否严密，线路、管道和水管有无受损。
油液从极小的孔中漏出时几乎看不见，用纸张或不要用手去寻找泄露处，穿上防护衣，戴上防护罩。
如果受到高压液流的伤害，寻找熟悉这类伤害的医生即时治疗；
2.8旋转件能压碎胳膊或腿，不要接触回转的钻杆，在旋转部件周围不要穿宽松的衣服，不要在转动部位上走或站，确保安全施工；
2.9在启动任何设备之前，使用预先设置好的紧急关机程序；
第九章工程进度保证措施
1、工程进度计划
1.1由于本工程穿越地质条件复杂，计划施工工期为25天；
1.2认真组织、科学施工，制定详细施工进度计划；
2、进度计划控制
2.1在顶目经理统一领导下，集合各专业和部门人员，根据编制的施工组织设计、综合人、机、料等资源情况，编制全面详细、切合实际的施工计划，确定施工进度总目标。
2.2严格按照合同条款的要求编制施工组织设计，进入施工现场，并组织施工，重点控制工期、质量和安全，保证工程顺利进行；
2.3做好各项保证措施，不以措施不当而造成工期延误；
2.4尽量杜绝一切外观原因，影响工程正常施工；
2.5做好暴雨、高温天气的施工计划，能不停工的尽量不停；
2.6出现协商问题造成工程停工的，急时通知甲方协商，并协助甲方共同解决，确保工程正常进展；
2.7做到质量在先，进度在后，确保高进度时必须有高质量。
第十章文明施工措施
1、施工现场管理
1.1现场保持整洁、有序、畅通、标志清晰、工完料尽场地清；
1.2在施工带以外，不毁坏树木和植被；
1.3尽快恢复受影响地区的原貌；
1.4污水、垃圾集中处理，废弃物和有毒物集中处理，不乱扔垃圾；
1.5保护管线所经过的河流的水质，避免受施工影响；
1.6施工现场设明显标志牌，并保护好该标志；
1.7施工结束或局部结束后，及时组织清场，临设拆除，剩余物资退场，恢复现场原貌或设计要求，不留尾巴。
第十一章施工方案附表
附表一：
《主要施工机械设备表》
附表二：
《水平定向钻机技术参数》
附图三：
过河段定向钻施工平面图
附表一：
主要施工机械设备表
序号
设备名称
型号
数量
生产厂家
出厂
日期
目前
状态
1
水平定向钻机
XG680
1台
徐工
2014年
良好
2
导向仪
GL-700
1台
金地
2016年
良好
3
泥浆搅拌灌
3m³
2个
良好
4
钻杆
φ114×6000
600米
良好
5
扩孔器
330mm-530mm
3个
良好
6
发电机
30KW
1台
良好
7
钻具运输车
4.2m
1辆
良好
8
KOMATSU挖机
PC450
1台
良好
9
渣土运输车
1台
良好
附表二：
水平定向钻机技术参数
XG-680水平定向钻机
序号
项目名称
项目参数或规格
1
主机质量（T）
68T
2
动力头最大理论扭矩（N•m）
29000
3
动力头最大理论推拉力（KN）
800
4
系统设定最高工作压力（Mpa）
25
5
液压系统最大流量（L/min）
1200
6
动力头最高转速（rpm）
80
7
动力头最高推拉速度（m/min）
18
8
主轴浮动距离（mm）
100
9
电气系统工作压力（v）
24
10
最大钻孔长度（米）
1000
11
最大扩孔直径（mm）
φ1200
12
导向孔直径（mm）
150
13
钻杆规格（mm）
114*6
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