定向钻专项现场施工方法.docx
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定向钻专项现场施工方法
汝州市第三水厂PPP项目第一标段
人工顶管专项施工方案
编制：
审核：
审批：
河南七建工程集团有限公司
二0一六年八月二十日
一、工程概况………………………………………………………2
二、地质条件………………………………………………………2
三、编制依据………………………………………………………2
四、定向钻施工工艺流程及方法……………………………………2
五、钻机性能及相关配套设备…………………………………………7
六、定向钻施工措施…………………………………………………7
七、管道回拖力和泥浆配比…………………………………………9
八、施工进度计划…………………………………………………10
九、质量保证体系及措施…………………………………………10
十、文明施工现场措施………………………………………………11
十一、施工现场安全措施……………………………………………12
十二、人力资源计划…………………………………………………15
十三、主要机具使用计划……………………………………………17
十四、其他说明………………………………………………………17
附表一………………………………………………………………18
附表二………………………………………………………………19
附表三………………………………………………………………20
附表四………………………………………………………………21
一、工程概况
本工程为汝州市城区配水管网第一标段工程。
本标段内最大挖深为4.27m。
本标段位于汝州市城区，这次定向钻施工主要有PE165/PE300两种管材，共55处总长约3500米，分别穿越宏翔大道和梦想大道。
二、地质条件
无详细地质资料,根据开挖工作坑的路基剖面情况现场分析确认。
三、编制依据
1、现场踏勘场地情况。
2、本工程设计图纸．
3、国家有关规范、规定以及检验评定标准、技术要求。
4、《水平定向钻进管线敷设工程技术规范》。
四、定向钻施工工艺流程及方法
（一）工艺流程（详见附表一）
现场勘察→穿越曲线设计→钻机设备就位前准备→出入点工作坑开挖→钻机就位→钻导向孔→扩孔→回拖→机器出场→现场清理。
（二）施工方法
⒈现场勘察
⑴现场勘察资料既是导向孔轨迹设计的重要依据也将决定施工难易程度，需要施工的部位多变化大，同时做出相应应急方案。
主要应确定以下内容：
钻孔轴线和地面走向，地面相对高度，确定导向孔造斜长度和入钻点位置，铺管长度，布管位置；钻机等设备进出场路线、道路情况以及钻机和配套设备布置所占用的场地和空间。
⑵测量施工所在地的地形地貌、地下管线走向及埋深情况，找准入钻点的准确位置。
⑶调查落实设备进场路线、钻杆倒运路线，行人来往通行规律，应采取安全措施，确保管线工程顺利施工。
⑷复查施工所在地的污水管、自来水管、高压电缆和通讯电缆位置及埋深是否和本次工程穿越的管道交叉。
2.钻机设备就位前准备
⑴施工设备进场前要求场地达到三通一平，确保施工设备顺利进场。
⑵对施工管线所经过的地段周围管线及障碍物进行观测，路面所有井孔都要下井查清。
⑶根据施工现场情况，确定导向孔轴线。
⑷因施工现场路面是柏油,钻机地锚直接用铁桩锚固。
⑸入土端开挖2.0×1.5×1.0米的工作坑，出土端开挖4.0×2.0×1.5米的泥浆储运坑，具体位置视现场而定；如路面以下路基的构成为不宜穿越的砂砾石层，则工作坑须适当地延长并加深，以使入出土点及穿越曲线能够在土层中。
⑹为避免由于泥浆流量太大，对周围环境造成影响，施工中要及时清理泥浆。
3.钻机就位
⑴根据导向孔轴线，校定钻机位置轴线，定位、锚固钻机。
⑵根据现场实际情况，规律摆放泵站、固控、储浆罐、发电机组等设备，本工程穿越场地要求11.0米×5.0米。
4.开钻前准备
⑴检查钻机的机械、液压、电气、电控等系统，空车试运转情况要达到最佳状态。
⑵检查控向仪器，仪表，发射接收系统及计算处理功能是否正常。
⑶泥浆配制系统的设备运转是否正常。
⑷准备好钻具，包括导向钻头、扩孔钻头、磨孔器，钻杆为经过检测允许使用的钻具（选择优良且保险系数大的钻具）。
⑸发电机组试运转正常，油料保证及时补充。
5.钻导向孔
⑴根据地层情况，选择并设计出导向孔轨迹曲线。
⑵钻导向孔的成功与否关键在于如何成功导向的问题，故此在钻导向孔时按照地质构造的不同详细制定出合理的泥浆配比方案，规定在不同的地质情况下选用不同的泥浆配方，充分提高泥浆的护壁能力，降低土层的摩擦系数，从而可以防止钻具粘卡。
⑶为保证预扩孔及回拖工作的顺利进行，钻导向孔时要求每根钻杆的角度改变量最大不应超过2°，连续4根钻杆的累计角度改变量应控制在8°以内（钻杆每节3米）。
⑷经过施工负责人对轴线及钻机就位情况进行校准，检查无误后方能开始钻进施工。
探头装入探头盒后，标定、校准后再把导向钻头连接到钻杆上，转动钻杆测试探头发射信号是否正常，回转钻进2m后方可开始按照设计轨迹进行穿越。
⑸导向孔完成后，经施工负责人检查合格后方可进行预扩孔。
6.扩孔施工
根据管线直径，采用扩孔器扩孔施工，以满足管线回拖施工的要求。
7.管线回拖
⑴拖管前准备工作
①本工程自来水PE管材采用焊接方式，一次性熔接完成并沿路边缘摆放。
②钻杆后面依次连接扩孔器、分动器、管线拉头，认真检查各部位连接处是否牢固,要做到100%的把握。
认真检查扩孔器水眼是否畅通，分动器转动是否正常（用前必须注油）。
复查钻机、泵站、发电机组等重要设备运转是否正常，油料、辅件充分，确保万无一失。
⑵管线回拖
管线回拖是整个穿越工程最后也是最关键过程，各部门各岗位密切合作协调统一行动：
①现场技术负责人必须掌握现场各工位情况，随时处理拖管中出现的问题，并有相应的预备措施。
②现场负责人深入了解各工作环节状况，是否具备拖管条件，确定无误时再下拖管命令，并进行统一指挥。
③管线回拖时应根据场地和路面情况而安排、指导、协调人员，要保持联络畅通，使回拖中行动一致。
④钻机操作要时刻注意钻机仪表的拉力、扭矩并控制管线回拖速度，增大泥浆排量,降低泥浆压力,从而保护孔壁；保证孔内有充足的泥浆,有利管线回拖。
⑤管线回拖时确保泥浆质和量充分供给，添加合理。
8.管线回拖终结
管线回拖到设计位置后，应请甲方、监理到现场检查验收，并办理相关手续，即穿越任务结束。
9.钻机及配套设备转场，现场清理。
10.施工工艺流程图（见附表一）。
五、钻机性能及相关配套设备
1.钻机性能
地龙DL-320型钻机具有优越的钻进性能，回拖能力为32KN。
2．钻导向孔曲线控制，并采用月蚀仪器探测，确保一次导向成功。
3．泵站：
泥浆是钻进过程中不可缺少的，对工程施工起到重要作用，泵站也是泥浆的供给处。
4．工程施工用水施工方协调自行解决。
5．通讯：
项目部配有对讲机和多部移动电话，能够确保场内外通讯畅通。
六、定向钻施工措施
1.导向孔施工措施
为保证导向孔与设计曲线相符合，采取如下措施：
⑴在导向孔钻进前，应精确测好穿越曲线，经技术负责人确认。
⑵钻导向孔时，认真填写控向记录，穿越工程造斜段单根钻杆的角度变化值应严格控制在2°以内。
⑶钻进过程中，应保持导向孔与设计曲线的符合性。
当导向孔发生偏离时，应及时纠偏，避免导向孔出现“S”弯。
⑷钻进过程中，泥浆压力控制在4-9MPa之间。
2.防止塌孔技术措施
在满足管道回拖要求的前提下尽可能选择小的扩孔直径，确保钻进液充满整个孔洞；为防止塌方,要增加使用针对砂土的高性能的膨润土及化学泥浆,发挥其护壁、润滑等性能。
3.穿越工程施工技术措施
⑴严格按照施工方案施工，必须确保导向孔在地面扰动层以下穿越，本工程应根据导向孔的设计曲线严格准确的实施。
⑵在施工中，根据钻机回扩孔压力情况，控制回扩速度，减小扩孔对地层的扰动。
⑶加强泥浆作用，严格按照本穿越工程地质报告出示科学合理的泥浆配方，提高泥浆护壁性能。
（4）提高工作效率，缩短施工工期，降低施工风险。
七、管道回拖力和泥浆配比
回拖力理论估算：
F=|（PO-P1）|×L×f
F----管壁与孔壁间的摩擦力（KN）
f----土与管壁间的摩擦系数（0.2—0.6）
PO----管子每米长的重量
P1----管子每米所受的浮力
L----铺管长度
Po=π/4（D2-d2）×1×7.8×103×9.8
D——管子外径尺寸（m）
d——管子内径尺寸（m）
Po=3.14/4（0.64-0.4984）×1×7.8×103×9.8
=0.875KN/m
P1：
在未入孔之前，没有浮力。
在孔洞中，P1=π/4×D2×λ
λ——泥浆比重：
膨润土配置的泥浆1.02–1.03；化学聚合物配置的泥浆1
P1=π/4×D2×λ=3.14/4×0.64×1.03=0.517KN/m
F=|（PO-P1）|×L×f
=|（0.875-0.517）|×230×0.4
=32.9KN（约3.3T）
注：
以上估算公式中，因整个过程管材受力较复杂且不断变化，会受诸如：
管材、壁厚、土质、土层间隙、土层含水量及渗透性、泥浆原料、泥浆浓度、导向孔曲率半径等等因素影响而出现不同的情况。
在实际应用中，应初步估算，适时修正，从而顺利完成施工。
泥浆配比：
泥浆采用膨润土（捷高土）、聚合物、润滑剂及添加剂混配的防沙体系，根据业主提供的地质资料及现场勘察，本工程泥浆配比浓度：
钻孔：
40-45s；预扩：
50-55s、回拖：
45-50s（马氏漏斗）。
八、施工进度计划
根据本工程特点，我们遵照保证工期、确保质量、优化组合、合理安排、均衡配备机械设备和人力资源。
九、质量保证体系及措施
1．质量方针和目标
目标是：
工程竣工一次验收合格率100%，合同履约率100%。
质量是企业的生命，我们的质量方针是：
质量第一，持续改进，信守承诺，我们的质量。
2．质量管理保证措施
（1）建立质量管理保证体系，确立以项目经理为第一责任人，各工序负责人组成的质量管理领导机构，并设专职质检员，负责工程质量管理。
（2）经常对职工进行质量意识教育，提高职工对质量的责任心，有计划组织职工学习施工技术规范、操作规程，提高质量管理水平。
（3）坚持“两个环节检查”不放松，即开工检查、验收前检查。
（4）严把材料关，对于场内一切材料做到先检查后使用，不合格的不得使用。
（5）坚持开展“质量自检”活动，努力提高工程质量水平。
（6）质量管理保证体系（见附表二）。
十、文明施工现场措施
施工现场管理是企业管理水平的综合反映，也是树立企业形象的窗口，通过开展文明施工，达到缩短工期，创建优良工程的目的，为此应做到：
1．做好现场工作坑四周的围护栏。
2．现场整洁有序，设备工具摆放整齐，员工宿舍干净卫生。
3．集中施工垃圾，严禁乱倒废旧油料，乱丢施工废弃物，废旧物品及时集中清理，不使有害物质污染当地环境。
4．废弃泥浆指定排放地点，清运泥浆时，避免泥浆撒在公路上。
5．夜间施工应有安全警示灯。
6．使用文明用语，展示公司形象，严禁说脏话。
7．施工现场必须佩戴安全帽，穿着工作服。
8．做好施工现场清洁及设备清洁工作。
9．坚持班前安全教育，强化安全意识。
10．设备吊装、搬运须有专人负责。
11．严格执行安全操作规程。
12．工作现场不得打闹，聊天，视施工为儿戏。
13．进入现场的管材、材料要堆放合理，摆放整齐。
十一、施工现场安全措施
施工之前组织全体人员学习水平定向钻进的安全操作规程，提高全体人员的安全知识。
（一）安全目标
重大伤亡率为零，在施工过程中始终贯彻“安全第一，预防为主”的方针，严把安全关。
（二）安全措施
1．人身安全
（1）各类施工人员首先应掌握本岗位安全作业措施，熟悉相关岗位安全作业规程。
（2）自觉接受安全防护知识的教育。
（3）穿戴和使用安全防护用品，包括安全帽、安全带、安全鞋、工作手套、专用工作服等。
（4）对于违反安全措施，可能造成个人安全事故或伤害的施工指令有权提出疑问直至拒绝接受。
2．健康保护措施
（1）对施工作业区进行调查，制定预防保健计划和实施方案。
（2）对全体职工进行卫生保健知识和预防措施的教育。
3．施工过程中采取的环保措施
（1）施工中遵守关于环保的政策和规定。
（2）落实各项规章制度和各级人员环境保护职责。
（3）实施具体的环境保护培训以及环保监督和检查。
（4）在施工带以外，不准随意砍伐，推倒和轧压树木和植被。
（5）不准乱挖采野生植物，不准破坏动物巢穴，不准随意捕杀动物。
（6）不准乱丢焊条头，废油、废液等废弃物要集中送到指定地处理，不准随便乱倒生活污水、垃圾，应将垃圾废弃物进行集中焚烧、深埋或送指定地点处理，不准向河流中乱扔废弃物。
4．钻机安全操作
（1）钻机操作人员须经过严格培训，考核合格后方可上岗。
（2）钻机操作人员须按照规范严格操作，严禁违规操作。
（3）钻进前须对设备进行检查，检查范围包括动力站柴油、机油、冷却水、液压油、电解液用量、钻机轮胎气压等，确定设备能正常使用。
（4）按润滑操作手柄一定在中间位置，变速手把放于空档位置。
（5）按润滑部位要求，加注充分的润滑油或润滑脂。
（6）做好柴油机起动和运转前的准备工作，然后开起柴油机。
（7）钻机固定时，应根据技术人员要求，选择合理的入土角度，然后固定牢固。
（8）钻机在钻进过程中，应时刻注意钻机给进压力及回转压力，压力控制在10MPa以下。
（9）在导向过程中，应时刻注意水压，应控制在2－4MPa，当水压过高时，应关掉开关，检查堵塞原因。
（10）当导向钻头要出土时，应关掉水泵或专人负责，钻头前面不得有行人及工作人员，力保证施工安全。
（11）导向孔完成后，应按工艺技术要求逐级合理进行扩孔。
（12）回扩过程中，应时刻注意钻机的回拖压力和旋转压力，水表压力、旋转压力和回拖压力应控制在15MPa以下，水压压力不得大于4MPa。
（13）在拖管前检查拉孔器与钢管焊接的牢固性及密封性，检查分动器、扩孔器等部件的联接安全性。
（14）在回拖过程中，应在允许范围内以最快的速度把管拉完。
（15）在回拖过程中，应时刻注意旋转压力、回拖压力和水泵压力，回拖压力最大为21MPa。
（16）钻机表面经常保持干净，随时清除泥浆、污垢、油污等杂物，保持滑轨清洁。
（17）随时注意检查钻机各部轴承部位、磨擦部位、动力头和油泵、变速箱及液压油箱的温升情况各部温度不高于70℃，温升不应大于40℃，否则，应停机检查并消除引起发热的原因。
（18）随时倾听运动件的运转响声，如发现有剧烈振动、敲击、尖叫、不均匀等不正常的异声时、应立即停机检查处理。
（19）密封处如有渗油现象，应及时停机处理。
（20）各紧固件应保持牢固可靠，不得有松动现象。
十二、人力资源计划
为使本工程按期、优质的交付甲方，我公司精选了一流的施工班子，组织了精湛的技术力量和有着丰富实践经验的施工队伍。
1．生产组织结构图（见附表三）。
2．项目经理职责
本施工项目管理全过程中，为了取得各阶段和最终目标的实现，在进行各项活动中就必须加强管理，施工项目管理的主体是以施工项目经理为首的项目部，即作业管理，客体是施工对象、施工活动及相关生产要素。
⑴建立施工项目管理组织
①在本次施工任务中我公司选用了最具管理经验和施工经验的项目经理。
②组建了细化的项目管理机构，以确定责、权、利。
③在遵守公司规章制度前提下依据本施工项目管理的需要制订出本项目的管理制度。
⑵进行施工项目管理规划
①进行工程项目分解，形成施工对象分解体系，以确定阶段控制目标，从局部到整体地进行施工活动的组织和进行施工项目管理。
②编制好施工管理规划，确定管理点，形成文件，以利执行。
⑶进行施工项目目标控制
施工项目的目标有阶段性目标和最终目标，实现各项目标是施工项目的管理，控制目标有以下几项：
①进度目标
②质量控制目标
③成本控制目标
④安全控制目标
⑤文明控制目标
⑷对施工项目的生产要素进行优化配置和动态管理
生产要素是施工项目目标得以实现的保证，包括人力资源、材料、设备、资金和技术等。
①分析各生产要素的特点。
②按照一定原则、方法对施工项目生产要素进行优化配置，并对配置状况进行评价。
③对施工项目的各项生产要素进行动态管理。
十三、主要机具使用计划
主要机具使用计划表（见附表四）。
十四、其他说明
1.本工程所有管道连接或交叉处的检查井、阀门井的砌筑安装和工作坑的路面恢复以及障碍段无法穿越而明敷管道所有的施工等，由甲方自行处理。
2、在施工过程中发生的一些其他事情，如道路开挖许可、场地占用及赔补等，需由建设单位协调处理。
3、遇到原有地下管线和地下障碍影响本工程施工的情况，我公司报告建设单位后及时协商处理。
附表一：
施工工艺流程图
现场勘察
测量放样打轴线
工作坑开挖
现场三通一平
设备进场
机械设备安装
钻机就位
导向钻进
扩孔
磨孔
开挖拖管工作沟
拖管
撤场
恢复现场
附表二：
质量管理体系结构图
公司总工程师
公司工程部公司综合部
现场项目部
施工队技术组机电组
钻机一班钻机二班技术员泥浆员质检员电工焊工
附表三：
现场项目生产组织结构图
材料
生活
后勤组
安保
电工
机工
机电组
控向
司钻
技术员
技术组
质检员
钻机一班
施工队
钻机二班
附表四：
主要施工机具一览表
序
号
设备及机具名称
规格
数量
使用
状态
备注
1
水平定向钻机
地龙DL-320
1台套
良好
2
泵站
1台套
良好
包括自带发电机
3
固控系统
1台套
良好
4
钻杆
φ73×3
40根
良好
5
随车吊
1台套
良好
6
月蚀控向系统
1台套
良好
7
钻扩孔钻具
1套
良好
升级会员 