PE管道定向钻穿越公路工程施工实施方案.docx
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PE管道定向钻穿越公路工程施工实施方案
PE管道定向钻穿越公路工程施工方案
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————————————————————————————————日期：
PE管道定向钻穿越公路工程
施
工
方
案
编制：
马建民
审核：
宋雪燕
审批：
刘金西
施工单位：
北京市市政一建设工程有限责任公司
编制时间：
2014年11月18日
一：
工程概况………………………………………………………1
二：
设备材料情况…………………………………………………1
三：
工艺流程图及施工方法………………………………………2
四：
工程主要施工技术……………………………………………4
五：
冬季施工措施…………………………………………………9
六：
突发情况的应急措施…………………………………………9
七：
安全文明施工…………………………………………………10
给水管道定向钻穿越公路施工方案
一、工程概况
对于焦作电厂上大压小异地扩建工程厂外中水补充水输水管道工程中，关于省道
需穿越焦作市修武县境内相关省道，共计四处，分别是：
1、S233老斗武路，穿越位置位于公路桩号K47km+180m处，施工工艺为定向钻，管道采用2根DN500PE管（PE100级），PE管设计承压为1.0MPa，最小埋设深度为8.0m，与道路夹角为87.6°；
2、S233斗武路连接线（云台大道），穿越位置位于公路桩号K47km+140m处，施工工艺为定向钻，管道采用2根DN500PE管（PE100级），PE管设计承压为1.0MPa，埋设深度为12.0m，与道路夹角为89.52°；
3、S308冢沁线（修武东口），穿越位置位于公路桩号K147km+960m处，施工工艺为顶定向钻，管道采用2根DN600＋1根DN250PE管（PE100级），PE管设计承压为1.0MPa，最小埋设深度为12m左右，与道路夹角为76.73°；
4、S308冢沁线，穿越位置位于公路桩号K151km+900m处，施工工艺为定向钻，管道采用1根DN400和1根DN250PE管（PE100级），PE管设计承压为1.0MPa，最小埋设深度为8m，与道路夹角为79.21°。
本段机械定向钻为焦作电厂上大压小异地扩建工程厂外中水补充水输水管道工程管线，路面距管顶覆-8m以上，管材选用PE100级管，管径φ630mm、φ500、φ400、φ250四种规格，管长度为10000mm/节；热熔机粘接。
本段地质情况，属土质亚粘土，由于施工场地管道敷设地段不便进行开挖，因此我公司根据设计要求采用非开挖水平定向钻技术敷设管道。
二、设备材料情况：
本工程所使用的主要设备表：
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
水平定向钻机
32T北京土行孙
台
1
穿越
2
泥浆泵
QZB35-16
台
2
供浆
3
泥浆罐
20m3
具
2
制浆
4
泥浆罐
20m7
具
2
储浆
5
锚固箱
5×1.8×1.5
具
2
锚固
6
发电机
康明斯253KW
台
2
整个场地供电
7
控向室
间
1
钻机操作室
8
工具房
间
1
施工工具
9
离心泵
15KW
台
1
供水备用
10
离心泵
台
1
抽泥浆备用
11
汽油机泵
本田
台
1
给泥浆罐供水
12
泥浆测定仪器
套
1
比重计、失水仪、粘滞系数测量仪
13
对讲机
GP885
部
4
通讯
14
安全警示牌
块
20
安全
15
吊车
CY12
台
1
吊管道
16
热熔机
H630
台
3
热熔焊接管道
并保证本工程施工过程中所有设备仪器运转正常。
三、工艺流程图及施工方法
施工工序及具体操作
管道安装→测量放线→三通一平→钻机就位→穿越设备进场→穿越设备安装调试→磁方位角测量→试钻→制浆→导向孔→扩孔→扩孔回拖→管道空隙内注浆→穿越设备退场
（1）管道安装
1）根据中国非开挖协会的《水平定向钻穿越施工规范标准》，穿越管道在轴线方向上应与穿越中心线保持一致。
2）PE管道连接，将每根管道用热熔机热熔连接，管道一般长度比直线距离长20m或根据实际长度来确定，然后热熔粘结回拖头，检查每个接头粘结是否合格，不得有粘结不良的接口存在；否则，切开返修重新热熔粘结。
3）管道预制完成后，在管道下面用装土草袋垫（电缆专用滑轮）辅助管道发送，装土草袋垫间距10m。
（2）测量放线
1）依据设计交底，复测入、出土点标高及其距离，增补穿越中心及出、入点引桩。
2）绘制平面布置图，用白灰线放入土侧，出土侧各种设备操作停放区及进场道路。
（3）三通一平
1）出、入土点两侧基本清理平整，从主要交通道路到两侧应达到穿越设备进场条件。
2）工作坑：
出入土点各挖一个工作坑，规格为长*宽*高=6M*2.5M*3.5M
3）泥浆坑和接收坑：
出入点工作坑旁各挖一个泥浆坑,规格为长*宽*高=25M*4M*3M
4）施工用电：
发电机一台，配有专业人士使用。
5）施工用水：
用水水源就近解决。
（4）钻机就位：
由拖车头牵引钻机进入工作场，根据穿越中心线及入土角，调整钻机就位，钻机就位后，控向室相应就位。
（5）穿越设备进场
1）依据平面布置图，依次将钻机、钻杆、泥浆泵、发电机、工具房、材料房就位。
（6）穿越设备安装调试
1）将钻机与控向室各电气线路连接，放下钻架，确定锚固坑位，用白灰标出，然后收起钻架。
用单斗开挖锚固坑，将锚固箱放入坑中，然后锚固箱周围灌注C30混凝土。
2）布置好现场用电线路，连接好各设备间信号线。
3）各设备单机试运转，确定工作正常，各设备间通讯线路工作正常。
4）所有钻具均作无损检测。
（7）测量磁方位角
1）用全站仪、探头作为测量仪器，发电机作为电源，根据穿越中心桩，测量穿越中心线磁方位角。
2）测量时，数据应进行完整、准确地记录；测量完毕后对数据进行现场整理分析。
如数据间有较大差异，应选点重新进行复测。
3）磁方位角测量完毕后，将探头装入无磁钻铤内，并将各进下钻具（依次为：
81/2"三牙轮钻头+延长短节+造斜短节+延长短节+无磁钻铤）连接安装在钻架上，把设计的穿越参数，测量的原始数据输出入计算机内，并调整好钻架角度；绘制穿越线详图，准备试钻。
（8）制浆
1）此次穿越土质为黄土层，土质较为疏松，根据穿越曲线设计参数，制订泥浆性能参数，泥浆在导向孔阶段，就应尽可能将孔内泥砂携带出孔外，维持孔壁的稳定，减少钻进的阻力，提高钻进的速度。
2）制浆在开钻前3小时完成，以利于泥浆材料充分水化。
泥浆粘度值表
管径Φ（mm）
不同地质泥浆粘度（s）
粘土
粉砂
细砂
中砂
粗砂
软岩石
钻导向孔
30～40
40～45
40～45
45～50
50～55
45～50
273
30～40
40～45
40～45
45～50
50～55
45～50
273～426
30～40
40～45
40～45
45～50
55～60
50～55
426～529
40～45
45～50
45～50
50～55
55～60
50～55
529以上
45～50
50～55
55～65
55～65
65～70
55～65
注：
泥浆粘度为马氏漏斗测量。
（9）试钻
各设备、人员、材料准备就位后，启动钻机，钻入1-2根钻杆，检查各设备及计算机反馈数据是否正常。
试钻时，还应检查各泥浆系统之间的联接是否有渗漏、泥浆排污沟是否畅通。
（10）导向孔
1）钻头采用81/2"三牙齿钻头。
2）严格依据绘制的穿越曲线详图（见图），进行每根钻杆的钻进。
在司钻操作时，应密切观察表压与地层地质的对应关系，熟悉并掌握井底钻具的旋转与推进速度，准确完成控向员发出的指令，保证钻头钻进全过程的穿越精度。
3）导向孔钻进至一定长度后，启动泥浆处理系统，对泥浆池内的返浆进行净化。
在确保储浆罐中的泥浆数量不影响钻进的情况下，将净化后的泥浆输送到制罐中配制新浆。
（11）预扩孔
1）导向孔完成后，应尽快将井底钻具卸下，并将钻杆内的控向导线抽出，依次将钻杆、螺旋钻杆、扩孔器、万向节、两个“U”形卸扣和钻杆连接好，开始进行预扩孔。
2）预扩孔共分四级进行，每一级扩孔的次数计划为一次，在实际施工时，还应根据现场情况的酌情增加，但每级扩孔次数不宜超过两次。
3）选用的各级扩孔器为：
150mm预扩孔：
150mm挤压式扩孔器；
280mm预扩孔：
280mm挤压式扩孔器；
400mm预扩孔：
400mm挤压式扩孔器；
450mm预扩孔：
450mm挤压式扩孔器；
500mm预扩孔：
500mm挤压式扩孔器；
600mm预扩孔：
600mm挤压式扩孔器；
700mm预扩孔：
700mm挤压式扩孔器；
800mm预扩孔：
800mm挤压式扩孔器；
900mm预扩孔：
900mm挤压式扩孔器；
4）制浆时，应优先使用返回并经处理的泥浆，以减少现场泥浆残存量。
（12）回拖
1）先把PE管道热熔焊接，连接成所需长度，然后热熔焊接回拖接头和把端头密封好；回拖头制作完成及穿越管道焊接后准备回拖。
2）预扩孔完成后，在出土侧依次尽快将钻杆、36"桶式扩孔器、万向节、两个“U”形卸扣和回拖头连接好，开始进行回拖施工。
（13）穿越设备退场
1）拆除各穿越设备间的联接。
2）钻机最先退离工作场，其余设备依次退场。
3）出土侧钻具和其它设备同时装车运走。
四、工程主要施工技术
导向孔钻进
准备工作完成后，乙方很据施工方案要求进行钻机定位及施工前准备工作，确保各方面都符合施工安全条件后按照施工设计图以及施工方案要求开始施工。
并且在施工技术队长的全程监督指挥中最优化进行施工尽可能缩短减少钻进和回扩、回施时间。
并且由专业技术人员通过导向钻机及导向仪的检测和控制手段使导向钻头精准的按设计轨道钻进，继而按照工程要求完成每一米的施工。
导向孔钻进一般采用小直径全面钻头，进行全孔底破碎钻进，在钻头底唇面上或钻具上，安装有专门的控制钻进方向的机构，在钻具内或进接其后部位，安装有探测钻头。
钻进过程中，钻头连续或是间隔测量钻孔位置参数，并通过无线数据或有线方式将测量数据发送到地表接收器。
操作者根据这些数据及其处理这些数据得到的图表，采取适当的技术措施调整孔内控制钻进方向的机构，从而人工控制钻孔的轨迹，达到设计要求。
钻孔轨迹控制
钻进导向孔时，我方技术监督人员会在测控仪器的辅助下进行实时轨迹测量，在测量计算出的实时的数据的基础上作出钻孔轨迹图并会与工程施工要求进行核对及时的对施工做出技术指导，确保能按照工程要求进行准确的施工。
回转钻进扩孔
钻向孔钻进完毕后，根据工程要求装上各种回扩器，将原孔扩大到原来管径的1.2—1.5倍。
一般在钻机对面的出口坑将回扩钻头连接于钻杆上，再进行回拉扩孔工作，在其后不断的加接钻杆。
根据导向孔与适合铺设管铺设孔的直径的大小和地层情况，进行一次或者多次的回扩工作，直至确保所需敷设管道的顺利通过。
根据技术要求我方推荐回扩直径按下式进行计算和施工:
D’=K’D
式中：
D’——适合铺设管铺设的钻孔直径
D——铺设管外径
k’——k’=1.2-1.5，当地质均质k’取小值，反之（当地质比较复杂时）取大值。
在有些土质很松散的情况下，进行扩孔的时候，需利用泥浆将混合液通过钻杆注入回扩器中，通过回扩器的旋转进行均匀的喷在孔壁上，化学泥浆的主要作用：
（1）泥浆在孔的四周形成泥饼，业称之为孔壁，使之形成的孔不塌方。
（2）泥浆使钻杆和钻头得到良好的润滑，减少阻力.
（3）泥浆在空内流动，可一定程度冷却钻头.
（4）泥浆在钻头前有射流作用，有助于切削土层，加快钻进速度.
敷设管道
回拉扩孔完成之后，即可拉入待铺设的管道。
当地质情况较复杂时，如：
钻孔缩径或者孔壁塌方，可能对分拉造成困难。
回拉时，应将回扩钻头接在钻杆上，然后通过单动接头连接到管子的拉头上，单动拉头可防止管线与回扩头一起回转，保证管线能够顺利的铺设成功。
钻进液·泥浆
多数定向钻机采用泥浆钻进液。
钻进液可以冷却，润滑钻头，软化地层，辅助破碎地层，调整钻进方向，携带碎屑，稳定孔壁，回扩和回拉时润滑管道；还可以在钻进硬地层时为泥浆马达提供动力。
常用的钻进液，泥浆是彭润土和水的混合物，导向孔施工完成后，泥浆可以稳定孔壁，便于回扩。
轨迹设计参数
覆盖深度：
完成土层实地勘测，确认穿越轨迹，就可以却地穿越的覆盖深度，需要考虑的因此包括钻孔对施工对道路，建筑物的影响，以及对该位置已有的管线的影响。
推荐穿越的最小的覆盖深度大于钻孔最终回扩孔径的4-6倍。
入·出土角度
5-12度的入出土角度适合大多数的穿越工程，对地面始钻式，入土角和出土角应该分别在5-10度之间，有效铺设路线的入土角和出土角应在所埋管道材质允许的最大弯曲范围内（安全度100%）
标高保证措施
在整个的工程施工过程中，标高问题贯穿始终，也是重要的技术参数，为了确保工程高质量的完成，我方着重承诺：
严格按照国家的有关规定标准施工，工程移交前经确认工程质量100%合格后交付建设单位，公司采用DCI公司的ECLIPSE有线地下定位系统（有效范围为地下0-19米），该系统包括地面接收器以及遥控，地面接收器通过接收钻头内无线探棒发射的信号，探测出钻头的具体位置，遥控显示上显示钻头钟面值和温度以及接收器探测的钻头的深度；钻机操作人员根据接收到的数据，在工程技术指挥人员的指挥下，对钻头偏离设计轨道即时进行调整，确保钻头沿工程要求的设计方案的轨迹钻进。
·在设计施工曲线时：
每隔两米在该处地表测量该地的地表高并标示出，会根据要求测量前先清除地表杂物。
·利用地下探测仪器仔细清查钻进轨迹的地下管线的情况，即时的掌握地下管线的埋深，管线材质，根据具体的情况对施工方案进行较正，确保施工质量。
·导向孔施工前应对导向仪进行标定和复查，以保证探头的精确度
·精确的调整钻机的位置和角度，以保证入土点的位置
·导向孔每一米测一次深度，如发现偏差应及时的调整，以确保导向孔偏差在设计范围内
·钻机严格按照测量技术人员的指令进行操作
·我公司从事非开挖工程时间较早，故有一套颇丰的施工经验。
能对在施工过程中出现的各种复杂的情况做出即时的判断和正确的处理方案，从而保证施工过程中能按照设计的标准进行施工，确保路面不塌陷的保证。
五、冬季施工措施
结合冬季施工特点，认真分析本地区冬季施工易发事故类型、原因，辩识查找各类重大事故隐患及安全生产中的薄弱环节，对本地区重大事故危险源真正作到心中有数并进行重点监管。
强化上级对下级的层级监督和工作检查，加强对安全责任落实情况的监督检查，狠抓各项措施的执行和落实。
具体措施如下:
1、认真制定针对性强的冬季安全措施，开展冬季施工安全生产知识的宣传、教育和培训，提高作业人员的自我防范意识和安全操作技能。
2、根据气候变化，灵活安排不同工种工作，在遇到大风、雨、雪等恶劣天气时应立即停止室外作业，及时清除施工现场的积水、积雪，在采取有效的防冻、防滑措施后方可进行正常施工。
3、加强作业人员生活区的管理，严禁明火取暖和乱拉、乱接电器，严防烟气中毒、火灾和触电事故。
4、每日定向钻施工完毕，将定向穿越设备内泥浆、水清放干净，并用保温材料覆盖；早晨开启设备前，先用喷灯喷烤预热。
六、突发情况的应急措施
为了预防突发情况的产生，保质保量的按时完成此次的穿越工程，我公司组建焦作电厂上大压小异地扩建工程厂外中水补充水输水管道工程中定向钻穿越公路工程项目组，项目组具体负责本工程的协调组织及突发事件的处理工作
人员配置及岗位职责表
岗位
职责
人数
备注
项目经理组长
主持全面工作
1
施工负责人
负责现场生产调配
1
技术负责人
主持技术管理
2
施工员
负责现场施工工作
2
安全员
负责现场的安全工作
1
材料员
负责材料的进场和验收
1
机长
负责机台的施工
2
施工人员
岗位具体的操作
8
应急方案
6.1、路面沉降
首先应从技术上和施工中确保避免路面沉降的产生和控制沉降量，在沉降发生时，采取以下措施：
（1）在定向钻穿越公路面设置间距为2m的观测点，根据顶进位置每小时测量，发现沉降超过3cm应立即停止作业，必须找出原因，及时调整方案并采取相应措施后才可继续施工；
（2）如沉降发生得到控制，则按调整方案继续施工。
（3）如沉降发生不能得到控制，应停止定向钻作业，马上进行注浆工作，保证路面的稳定，并邀请相关专家进行方案调整，确保路面的安全。
6.2、路面塌陷
首先应从技术上和施工中确保避免路面塌陷，并采取以下应急措施：
（1）与饶城线（高速）公路路政协商确定临时应急道路路线，在发生路面塌陷情况下，作为应急通行路线；
（2）与交警部门联系，组织交通分流，确保在正饶线封道的情况下保证应急通行路线的畅通；
（3）选用修武或焦作市政维修队作为应急抢修单位，或与公路路政协商，选用指定单位作为应急抢修单位，保证在路面塌陷情况发生的第一时间进行路面抢修，保证在第一时间实现公路的通车。
（4）恢复塌陷路面，采用注浆法注浆使路面恢复平整，稳固后在做定向钻顶进方法措施进行施工。
七、安全文明施工
安全管理方针:
贯彻“安全第一，预防为主”的安全管理方针。
安全管理目标:
力求做到：
零重大伤亡事故，零重大治安、刑事案件和零火灾事故，确保达到文明施工工地标准。
施工安全保证体系
我公司一贯秉承“安全第一，预防为主”的安全管理方针，履行我们对业主的各项承诺，杜绝重大伤亡事故和机械事故，杜绝刑事案件发生，杜绝重大火灾事故，确保达到“安全文明工地标准”。
本项目成立以项目经理为首的，由项目负责人，项目安全员，项目施工员和机械管理员组成的工程施工安全保障体系，落实安全管理责任，全面负责工程的安全管理和监督工作，包括制定，实施，审核安全方针；贯彻实施国家，省，市的各项安全文明施工规定；做好日常的安全生产的检查，讲评和交底工作；做好安全生产的纠正和预防工作等。
施工安全管理保证制度
施工组织设计内必须有安全技术措施和安全管理办法，整个现场的工作，必须严格的遵照施工组织和施工技术措施规定的有关安全措施组织施工。
安全责任制定
建立健全各级部门的安全生产责任制，责任落实到人。
各项经济承包有明确的安全指标和包括奖罚办法在内的保证措施。
安全教育和交流
坚持新进工地队伍的安全教育制度；项目安全员要经常检查作业队，认真做好分部分项工程安全技术书面的交底工作，交底人和被交底人的双方签字。
强化安全监督检查制度
强化安全监督检查制度，并认真做好安全日记，坚持班组“三上岗，一讲评”活动的检查考评制度，班组在班前必须进行上岗交底，上岗检查，上岗记录的“三上岗”和每周一次的“一讲评”的安全活动，对班组的安全活动，要有考核措施。
安全设施
施工工地必须挂有安全生产宣传牌。
在主要的施工部位，作业点，危险区，主要的道口都必须有安全宣传标语或者安全警告牌，施工阶段变动必须经技质科与项目安全员的批准，变动后要有相应的防护措施，作业后完全恢复，书面资料由安全员保管。
安全例会制度
做好安全工作的纠正，预防和调整工作。
每月一定定期的召开安全生产，文明施工例会，监理安全旬检制度。
值班制度
坚持项目部管理人员的安全值日制度，每天夜间都安排安全保证体系成员坚持夜间值班；施工现场的周围围护设置要有专人管制。
安全施工管理措施
职责与权限
项目经理：
履行承揽合同要求，确定安全管理目标，确保项目工程安全的施工，对工程项目的安全全面负责。
参与编制施工组织设计，建立项目安全生产保证体系，组织编制安全保护计划
贯彻执行各项有关安全生产的法令，法规，规范，标准和制度。
落实施工组织设计中的安全技术措施和资源的配置。
支持项目安全员及施工管理人员行使安全检查，监督工作。
适时组织对工程项目部的安全体系评审和协调。
项目施工经理
根据项目安全保证计划组织有关的管理人员制定针对性的安全技术措施，并经常注意监督检查。
协调安全保证体系中运行中的重大问题，组织召开安全生产工作会议。
定期组织管理人员进行安全操作规则和安全规章制度的学习。
实施现场管理标准化，确保操作现场工作环境不影响施工安全。
组织安全设计的验收，协助上级部门对工程项目的安全检查和督促。
负责安全设施所需材料，设备及设施的采购计划和审核及批准。
处理一般的工伤事故，协助处理重大工伤，机械事故，处理事故遵循“四不放过”原则，采取有效的整改措施，防止再发生。
对各分包单位制定例会制度，建立会议纪要，并发给有关人员。
项目技术负责人
编制施工组织设计，负责对安全难度系数大的施工操作方案进行优化。
组织编制相应的安全保证计划，并组织内部评审，上级审核通过后监督实施。
确定危险部位，对风险较大的和专业性较强的工程项目应组织安全技术论证。
做出因本工程项目的特殊性而必须补充的安全操作规定。
选择或制定施工各阶段针对技术交底文本。
对工程技术部门负责安全体系要素进行，落实改进措施。
项目安全员
贯彻安全保证计划中的各项安全技术措施，组织参与安全设施，施工用电，施工机械的验收。
监督，检查操作人员的遵章守纪。
组织参与安全技术交底，对施工全过程的安全实施控制，并做好记录。
掌控安全动态，发现事故苗子并及时的采取预防措施。
制止违章作业，严格安全纪律，当安全与生产发生冲突时有权制止冒险作业。
对进入现场使用的各种安全用品及机械设备，配合草料部门进行工作检查验收。
协助上级部门的安全检查，如实的汇报工程项目的安全状况。
负责一般的事故的调查分析提出处理意见，协助处理重大工伤机械事故，并参与制定纠正和预防措施，防止事故再发生。
项目施工员
按照安全保证计划要求，对施工全过程进行控制。
严格监督本工程的安全操作的技术范围。
有权拒绝不符合安全操作的施工任务，除及时制止外，有责任向项目主管安全经理汇报。
认真执行对施工人员的分部分项工程，有针对性的安全技术交底。
发生工伤事故，应立即采取措施，并保护好现场，迅速报告公司领导和上级主管部门。
对已经发生的事故隐患落实整改，并向主管安全经理反馈整改情况。
项目材料员
按照项目安全保证计划要求，组织各种资源的供应工作。
对供应商进行分析，建立合格供应商名录。
负责对合格供应商的安全防护用品的验收，取证，记录工作，并做好验收状态标识，存储保管好安全防护用品（具）。
负责对现场材料按场容标化进行堆放，消除事故隐患。
对现场使用的脚手架，高凳，吊钩安全网等安全设施和配件应保证质量，并定期检查和试验，对不合格的和破损的要及时进行更新替换。
对易燃易爆的物品进行重点保管。
负责施工现场的中小型机械使用前的验收和日常保养及维修工作。
对施工现场使用的机械进行可追溯性记录。
对施工现场使用的电设备按要求验收和平日安全用电的管理。
现场施工安全措施
施工用电安全保证措施
本公司机器上自带发动机。
有熟练的操作人员。
我方会不定期的进行检查和督促其安全操作。
负责人为工程负责人，防火负责人应全面负责施工现场的防火安全工作，认真贯彻履行《中华人民共和国消防条例实施细则》。
现场的消防器材由专人维护管理定期的检查更新并保持完整有效。
安全施工保证体系
为减少因
升级会员 